V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Одним из наиболее перспективных методов синтеза ароматических аминов является каталитическое гидрирование нитросоединений, однако в большинстве случаев процесс протекает при довольно жестких условиях: повышенных температурах и давлении.

Целью данной работы является изучение реакций гидрирования n-хлорнитробензола на Pt катализаторах, нанесенных на оксид гадолиния и алюминия, последний взят в качестве катализатора сравнения. Особенностью данной реакции являются мягкие условия ее проведения: T= 25 C и атмосферное давление.

Кинетика реакции гидрирования п-хлорнитробензола на указанных катализаторах изучалась на лабораторной установке [1], позволяющей по объему поглощенного водорода определять скорость реакции. Катализаторы готовили методом пропитки оксида солью платинохлорводородной кислоты с последующей сушкой и измельчением до фракции 0,01 мм. п-Хлорнитробензол является твердым веществом, поэтому предварительно необходимо было подобрать среду для гидрирования. Результаты по изучению его растворимости в воде, этиловом, изопропиловом и изоамиловом спиртах представлены в работе [2]. Для гидрирования п-хлорнитробензола в качестве среды был взят этанол. Гидрирование протекало по нитрогруппе, при этом бензольное кольцо не гидрировалось.

На рис. 1а представлены кинетические кривые гидрирования п-хлорнитробензола на 1% Pt/Gd₂O₃ (1) и 1% Pt/Al₂O₃ (2) катализаторах в координатах: «объем поглощенного водорода - время». Анализируя ход кинетических кривых можно отметить, что гидрирование п-хлорнитробензола на вышеуказанных катализаторах протекает с разной скоростью, так превращение п-хлорнитробензола в п-хлораминобензол на 1%Pt/Gd₂O₃ катализаторе осуществляется за 25 минут, а на катализаторе сравнения 1%Pt/Аl₂O₃ за 65 минут.

При гидрировании п-хлорнитробензола на обоих катализаторах наблюдалось недопоглощение водорода. Так теоретический объем водорода, рассчитанный по уравнению реакции, составляет 85,3 мл. При использовании 1%Pt/Gd₂O₃ катализатора поглощается 80 мл водорода, что составляет 94,1%, а на 1%Pt/Al₂O₃ катализаторе поглощается 75 мл водорода, что соответствует 88,2 %. Наиболее наглядно это видно из графика зависимости степени превращения от времени (рис.1б). Полученные данные согласуются с результатами гидрирования орто-замещенных нитробензолов на катализаторах авторов [3]. Для реакции гидрирования п-хлорнитробензола классическим методом подстановки был рассчитан порядок по гидрируемому веществу: реакция протекает по уравнению первого порядка по п-хлорнитробензолу.

Литература

1. Бутов Г. М., Зорина Г. И., Курунина Г. М. Жидкофазное гидрирование бензальдегида на 1% платиновых катализаторах, нанесенных на оксиды редкоземельных элементов // Ж. Хим.пром.сегодня .- № 2, 2009. С.3-6.

2. Ушакова А. Ю., Калинова К. А., Курунина Г. М., Зорина Г. И., Бутов Г. М. Выбор оптимальных условий реакции гидрирования n-хлорнитробензола // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований №1, 2012 С.185.

3. Абдулаев М. Г., Насибулин А. А., Клюев М. В. Гидрирование орто-замещенных нитробензолов на палладийсодержащем анионите АВ-17-8 // Ж. Органической химии. – Т.33. – Вып.11, 1997. С.1759 -1760.

Код для цитирования: Скопировать