Рідиннофазне окиснення 2-хлортолуену озоном до 2-хлорбензойної кислоти – напівпродукту для виробництва натрій диклофенаку
DOI:
https://doi.org/10.14739/2409-2932.2020.3.216168Ключові слова:
окиснення, 2-хлортолуен, озон, 2-хлорбензойна кислота, озоноліз, каталізатор, оцтова кислотаАнотація
2-Хлорбензойну кислоту використовують як напівпродукт для виробництва натрій диклофенаку. У промисловості її отримують окисненням 2-хлортолуену калій перманганатом у водно-кислому середовищі. Через дефіцит і високу вартість окисника, утворення великої кількості токсичних стічних вод відомий метод не має майбутнього. Тому актуальним завданням є розроблення нового, маловідходного синтезу 2-хлорбензойної кислоти із застосуванням доступного та безбаластного окисника – озону.
Мета роботи – вивчити кінетику, механізм рідиннофазної реакції окиснення 2-хлортолуену озоном і за результатами дослідження розробити новий метод синтезу 2-хлорбензойної кислоти.
Матеріали та методи. У дослідах використовували льодяну оцтову кислоту фірми «Sigma» кваліфікації «Х.Ч.»; 2-хлортолуен, 2-хлорбензальдегід, 2-хлорбензойну кислоту фірми «Acros organics» кваліфікації «Х.Ч.»; кобальт (ІІ) ацетат кваліфікації «Х.Ч.». Кількісний склад реакційної маси дослідили методом газорідинної хроматографії. Визначення 2-хлорбензойної кислоти здійснювали методом потенціометричного титрування. Концентрацію озону на вході і виході з реактора визначали спектрофотометричним методом за поглинанням в області 254–290 нм на спектрофотометрі СФ-46, що призначений для вимірювання коефіцієнтів пропускання рідких і твердих прозорих речовин в області спектра від 190 нм до 1100 нм.
Результати. Вивчили кінетику та механізм рідиннофазової реакції окиснення 2-хлортолуену озоном. Встановлено, що окиснення субстрату озоном відбувається переважно за ароматичним кільцем з утворенням аліфатичних пероксидних сполук. Підвищення температури до 90 °С та введення у систему каталізатора – кобальт (ІІ) ацетату – сприяє зростанню селективності окиснення за метильною групою з 18,0 % до 92,5 %. Серед продуктів ароматичного характеру утворюється 2-хлорбензойна кислота (88,0 %) та 2-хлорбензальдегід (4,2 %).
Висновки. При окисненні 2-хлортолуену озоном в оцтовій кислоті утворюються насамперед аліфатичні сполуки пероксидного характеру, а 2-хлорбензойна кислота утворюється з виходом лише 16,5 %. Підвищення температури до 90 °С та введення у систему каталізатора (кобальт (ІІ) ацетату) дає змогу спрямувати процес переважно за метильною групою з утворенням 88,0 % 2-хлорбензойної кислоти.
Посилання
Chen, Y. H., Chang, C. Y., Chen, C. C., & Chiu, C. Y. (2006). Kinetics of ozonation of 2-mercaptothiazoline in an electroplating solution combined with UV radiation. Industrial and Engineering Chemistry Research, 45(14), 4936-4943. https://doi.org/10.1021/ie060065w
Galstyan A. G., Skorokhod K. S., Galstyan T. M. (2020). Doslidzhennia kinetyky reaktsii katalitychnoho tsyklu v protsesi okysnennia etylbenzenu ozonom [Investigation of the kinetics of catalytic cycle reactions in the process of oxidation of ethylbenzene by ozone]. Pytannia khimii ta khimichnoi tekhnolohii, (4), 38-42. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.32434/0321-4095-2020-131-4-38-42
Galstyan, G. A., Tyupalo, N. F., & Galstyan, A. G. (2009). Zhidkofaznoe kataliticheskoe okislenie aromaticheskikh soedinenii ozonom [Liquid-phase catalytic oxidation of aromatic compounds by ozone]. Lugansk: VNU. [in Russian].
Razumovskii, S. D., & Zaikov, G. E. (1974). Ozon i ego reaktsii s organicheskimi soedineniyami [Ozone and its reactions with organic compounds]. Moscow: Nauka. [in Russian].
Bailey P. S. (1978). Ozonation in organic chemistry. Vol. 1: Olefinic Compounds. Academik Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-073101-5.X5001-X
Yakoby V. A. (1978). Ozonirovanie aromaticheskikh soedineniy. Reaktsionnaya sposobnost' organicheskikh soedinenii [Ozonation of aromatic compounds. Reactivity of organic compounds]. Trudy MKhTI im. D. I. Mendeleeva. Moscow. [in Russian].
Pan, H. L., Li, S. T., Shu, M. J., Ye, Y. W., Cui, Q. H., & Zhao, Z. X. (2018). p-Xylene catalytic oxidation to terephthalic acid by ozone. Scienceasia, 44(3), 212-217. https://doi.org/10.2306/scienceasia1513-1874.2018.44.212
Potapenko, E. V., & Andreev P. Y. (2012). Kataliticheskoe okislenie alkilbenzolov ozonom v uksusnoi kislote v prisutstvii silnykh kislot [Catalytic oxidation of alkylbenzenes with ozone in acetic acid in the presence of strong acids]. Neftekhimiya, 52(2), 132-137. [in Russian].
Pluzhnik, I. M., & Galstyan, G. A. (1999). Kinetika i mekhanizm kataliticheskoi reaktsii ozona s toluolom v uksusnoi kislote [Kinetics and mechanism of the catalytic reaction of ozone with toluene in acetic acid]. Neftekhimiya, 39(2), 120-123. [in Russian].
Razumovskyi, S. D., Halstian, H. A., & Tiupalo, M. F. (2000). Ozon ta yoho reaktsii z alifatychnymy spolukamy [Ozone and its reactions with aliphatic compounds]. Luhansk: SUDU. [in Ukrainian].
Emanuel, N. M., Denisov, E. T., & Maizus, Z. K. (1965). Tsepnye reaktsii okisleniya uglevodov v zhidkoi faze [Chain reactions of oxidation of carbohydrates in the liquid phase]. Moscow: Nauka. [in Russian].
Galstyan, A., Galstyan, G., & Timoshyna, L. (2018). Research of the process of liquid phase selective oxidation of 4-aminotoluene with ozone. Chemistry & Chemical Technology, 12(3), 341-345. https://doi.org/10.23939/chcht12.03.341
Zakharov I. V., & Galetii Yu. V. (1978). Mekhanizm i parametry okisleniya alkilaromaticheskikh uglevodorodov v prisutstvii ionov kobal'ta i broma [The mechanism and parameters of the oxidation of alkylaromatic hydrocarbons in the presence of cobalt and bromine ions]. Neftekhimiya, 18(4). 615-621. [in Russian].
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
