CC BY
15
ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
СЕЛЕКТИВНОЕ ГИДРИРОВАНИЕ ФУРАНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА МЕДНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
Матякубов Рузибой
канд. хим. наук Ферганский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Фергана
Хамракулова Муборак Хакимовна
канд. наук
Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана
Цосимова Хафиза Холматовна
студент,
Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана
Мадаминов Сардор
студент,
Ферганский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Фергана
SELECTIVE HYDROGENATION OF FURAN COMPOUNDS IN COPPER CATALYSTS
Ruziboy Matyakubov
Candidate of chemical sciences, Fergana State University, Uzbekistan, Fergana
Muborak Khamrakulova
Candidate of Sciences Fergana Polytechnic Institute,
Uzbekistan, Fergana
Hafiza Kosimova
Fergana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Fergana
Sardor Madaminov
The student, Fergana State University, Uzbekistan, Fergana
АННОТАЦИЯ
О
_ _ II
Фурфурол и его карбонильные ( СН—СН С R) производные селективно гидрируются на различных медных катализаторах в широком интервале температур и давления. Выбраны оптимальные условия для получения фурановых спиртов путем каталитического гидрирования фурфурилиденкетонов на различных медных катализаторах.
ABSTRACT
О
_ _ II
Furfural and its ( СН—СН С R )carbonylic derivatives are selectively hydrogenated over various copper catalysts in a wide range of temperatures and pressure. Optimal conditions of furan alcohol production through catalytic hydrogenation of furfuryliden ketones over various copper catalysts are selected.
Библиографическое описание: Селективное гидрирование фурановых соединений на медных катализаторах // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Матякубов Р. [и др.]. 2021. 4(82). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11492 (дата обращения: 05.04.2021).
Ключевые слова: медные катализаторы, фурфурол, фурфуриловый спирт, селективность, растворитель, носитель, фурфурилиденкетоны, фурановые спирты, модификация фурановых полимеров фурановыми спиртами.
Keywords: coppers catalysts, furfural, furfural alcohol, selectivity, solvent, carrier, furfural ketones, furans alcohol, modifications of furan polymers with furans alcohols.
Селективное гидрирование фурфурилиденкетонов на различных медных катализаторах с целью получения кетонов, и спиртов фуранового ряда является актуальной проблемой. Например, продукт селективной гидрогенизации фурфурола - фурфуриловый спирт является многотоннажным продуктом и широко применяется в промышленности [Г-3]. Целью настоящей работы является исследование процесса селективной гидрогенизации фурфурола и его производных (фурфурилиденкетонов) на различных медных катализаторах и определения оптимальных условий реакций. Хромит меди, и медь Ренея селективно гидрируют двойные связи в боковой цепи, карбонильной группы в фурановых соединениях, но не гидрируют двойные связи фуранового цикла. При высокой температуре (200-240 °С) медные катализаторы подвергают гидрогенолизу фуранового цикла. Фуфурол на различных медных катализаторах селективно гидрируется до фурфурилового спирта с высокой селективностью (96-99 %). На медных катализаторах при температуре 200-240°С (1 атм) с высоким выходом (92%) образуется сильван. Активность
хромита меди по сравнению со скелетным Си- А1 катализатором выше на 20% в вышеуказанных реакциях. Мы провели каталитическую гидрогенизацию фурфурилиденацетона (ФА), дифурфурилиде-нацетона (ДИФА) и других фурфурилиденкетонов в присутствии хромита меди и Си- А1 катализаторов при температуре 100 -130 °С под давлением водорода 60-100 кг.с/см2 с высокой селективностью (90%) и выходом (95-99 %), и получили соответствующие фурановые кетоны и спирты. Полученные фурановые спирты были рекомендованы в качестве модификаторов фурановых полимеров.
На селективность процесса гидрогенизации влияет тип катализатора и носителя (АЬОз, 8Ю2, С, СГ2О3), модификатора для оксидных катализаторов (^2О, К2О, 8Ю2, СаО, ВаО), промотор для скелетных медных катализаторов (Та, Fe, Со), природа растворителя и гидрируемого соединения, температура реакции, давления водорода, контактная нагрузка, фаза реакции и другие факторы.
Таблица 1.
Зависимость селективности гидрирования фурановых кетонов от условий реакции на различных медных катализаторах
Гидрируемое соединение Условия гидрирования
№ Название Формула Катализатор Т-ра, 0С Давление водорода кг.с/см2 Селективность, %
1 Фурфурол xcf H Cu-Al 50:50 100-130 60 98,5
2 Фурфурол Xcf H Cu-Al-Ta 47:50:3 100-130 60 99,0
3 Фурфурол хс> H CuO*Cr2O3*BaO 50:47:3 100-130 60 97,0
4 Фурфурилиденацетон (ФА) П_ " N. J>—с=сн—с—сн3 н 3 CuO*Cr2O3*BaO 50:47:3 110-130 60 92
5 Фурфурилиденацетон (ФА) CY- fi ч. —с=сн—с—сн3 хсГ н Cu-Al-Ta 47:50:3 110-130 60 93
6 а-фурилбутанон-3 f\jъ ï —с —сн2—с—сн3 о Cu-Al-Ta 47:50:3 110-130 60 97
7 а -тетрагидрофурилбута-нон-3 П н2 y ^—с —сн2—с—сн3 о Cu-Al-Ta 47:50:3 110-130 60 98
8 Дифурфурилиденацетон (ДиФА) ^ -С=СН—с—СН=СН- CuO*Cr2O3*BaO 50:47:3 130 60 95
9 Дифурфурилиденацетон (ДиФА) —с=сн—с—СН=СН-у> CuO*Cr2O3*BaO 50:47:3 140 60 97
№ Гидрируемое соединение Условия гидрирования Селективность, %
Название Формула Катализатор Т-ра, 0С Давление водорода кг.с/см2
10 Ди (а-фурил) пентанон-3 II /Г\ \ }—с —сн2—с—сн2—сн2-^ У> сг хо Cu-Al-Ta 47:50:3 140 60 98
11 Ди (а -ТГФ) пентанон-3 » ГЛ V у—с —сн2—с—сн2—сн2-С У о хо Cu-Al-Ta 47:50:3 150 60 99
12 Ди (а -ТГФ) пентанон-3 п., _г\ Ч У-С сн2 С СН2 СН2-С /> СГ х0 CuO*Cr2Oз*BaO 50:47:3 140 60 99
13 Дифурфурилиденацетон (ДиФА) ^ ^—с=сн—с—СН=СН-у> Pd/C 5:95 140 60 99
14 Ди (а -фурил)-2-метил-пентанон-3 Н | сн3 CuO*Cr2Oз*BaO 50:47:3 150-160 60 99,6
15 Дифурфурилиденацетофу-ран О^г-Ц) CuO*Cr2Oз*BaO 50:47:3 100-135 60 85
16 Ди (а -фурил) пентен-1-он-3 ^ )-С2—СН2—С—СН=СН-У> о ° Cu-Al-Ta 47:50:3 100-135 60 95
В таблице приведены данные зависимости селективности гидрирования фурфурола и его производных от условий реакций на различных медных катализаторах.
Из приведенных в таблице данных видно, что во всех случаях были получены фурановые спирты с высокой селективностью. Таким образом, можно отметить, что
1) селективное гидрирование боковой двойной связи без затрагивания карбонильной группы и фу-ранового цикла возможно практически на всех катализаторах гидрирования (Р^ Рё, №, Си и др.) при невысоких температурах (20-80° С) в условиях частичного гидрирования.
2) селективное гидрирование карбонильной группы с сохранением неизменной двойной связи и фуранового кольца (довольно специфическая реакция) осуществляется па платине по Адамсу, промотиро-ванной солями железа и цинка.
3) селективное гидрирование двойной связи и карбонильной группы без изменения фуранового цикла
возможно провести на катализаторах, содержащих никель или медь; на первых в условиях частичного, на вторых — в условиях полного гидрирования при температурах 100— 180° С.
4) селективное гидрирование двойной связи и фуранового цикла без восстановления карбонильной группы возможно осуществить на платине по Адамсу и скелетном Рё-А1-катализаторе в интервале температур 20—100° С.
5) полное восстановление двойной связи, карбонильной группы и фуранового цикла осуществляется на никелевых, платиновых и палладиевых катализаторах в широком интервале температур (20—150°С).
6) для восстановления двойной связи, карбонильной группы гидрогенолиза углерод-кислородной связи в фурановом цикле можно использовать катализаторы, содержащие медь (хромит меди, скелетный А1 катализатор), при достаточно высоких температурах (200—300° С).
Список литературы:
1. Р.Матякубов. Каталитическая гидрогенизация фурфурола и его производных. М: Изд-во «НИИТЭХим», 1988, - с. 54.
2. Р. Матякубов, Э.У. Мадалиев. Фурфуриловый спирт: получение, свойства, реакции. Фергана, изд-во «Техника», 2008,- с. 68.
3. Э.А. Караханов, А.Г. Дедов. Каталитическое гидрирование гетероциклических соединений. М: Изд-во МГУ. 1986, С.-196.
