КИНЕТИКА ГИДРОГЕНИЗАЦИИ 2-ХЛОР-4-НИТРОАНИЛИНА НА НАНЕСЕННЫХ ПЛАТИНОВЫХ И ПАЛЛАДИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ 2-ПРОПАНОЛА
Аннотация
Проведено исследование кинетики жидкофазной гидрогенизации 2-хлор-4-нитроанилина на нанесенных платиновых и палладиевых катализаторах в водном растворе 2–пропанола азеотропного состава. Получены зависимости изменения концентраций участников реакции от времени. Установлено, что порядок реакции по водороду равен нулевому, а по исходному реагенту – первому. Количество поглощенного в реакции водорода на палладиевых катализаторах было выше, чем на платиновых. Основным побочным продуктом реакции являются продукты дегалогенирования. Для платиновых катализаторов отмечается более высокая каталитическая активность как в превращении нитрогруппы, так и в селективности реакции по отношению к целевому продукту ХФДА. Гидрогенизация 2-хлор-4-нитроанилина на изученных катализаторах протекает по последовательной схеме, а дегалогенированию подвергается образующийся ХФДА. Известно, что кинетические закономерности каталитических реакций связаны со структурными и физико-химическими характеристиками катализаторов. В частности, палладий и платина имеют различную электронную структуру и ведут себя по-разному в каталитической реакции. Также для режима протекания реакции имеют значение текстурные характеристики катализатора. И полученные данные согласуются с этими фактами. Значения наблюдаемых констант скорости, рассчитанные по водороду, для всех использованных образцов катализаторов изменялись в соответствии с общим содержанием металла. Для достижения высокой селективности гидрогенизации ХНА по отношению к ХФДА при сохранении тех же значений наблюдаемых скоростей поглощения водорода целесообразно использование низкопроцентных нанесенных платиновых катализаторов. Однако, также возникло предположение, что при варьировании природы растворителя один и тот же катализатор может вести себя по-разному, а, следовательно, для жидкофазных систем рассматривать взаимосвязь структура-активность катализатора недостаточно корректно без учета влияния природы растворителя.
Для цитирования:
Латыпова А.Р., Краснов А.И., Шаронов Н.Ю., Сафаров И.М., Лефедова О.В. Кинетика гидрогенизации 2-хлор-4-нитроанилина на нанесенных платиновых и палладиевых катализаторах в водном растворе 2-пропанола.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 1. С. 42-48
Литература
Lopatkin E.V., Lefedova O.V., Komarov A.A. Causes of dehalogenation in reactions of liquid-phase hydrogenation of substituted nitro- and aminochlorobenzenes over nickel-based catalysts. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 52. N 4. P. 85-88 (in Russian).
Evdokimova G., Zinovyev S., Perosa A., Tundo P. Selectivity issues in the catalytic multiphase reduction of functionalized halogenated aromatics over Pd/C, Pt/C, and Raney-Ni. Appl. Catal. A: Gen. 2004. V. 271. Р. 129–136.
Efremov E.V., Filippov D.V. The Effect of Substrate Nature on the Acid–Base and Adsorption Characteristics of Active Surface Sites of Supported Palladium Catalysts. Protect. Met. Phys. Chem. Surf. 2014. V. 50. N 3. P. 287–290.
Lopatkin E.V., Lefedova O.V., Komarov A.A. Influence of the binary solvent composition on the selectivity of the hydrogenation reactions of nitro- and aminochlorobenzenes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 52. N 5. P. 35-38 (in Russian).
Gomez-Quero S., Cardenas-Lizana F., Keane M.A. Solvent Effects in the Hydrodechlorination of 2,4-Dichlorophenol over Pd/Al2O3. Am. Institute Chem. Eng. 2010. V. 56. N 3. Р. 756-767.
Pakhomov N.A. Scientific foundations of catalyst preparation. Novosibirsk: Publishing house of the Institute of Catalysis named after. G.K. Boreskov SB RAS. 2011. 278 p. (in Russian).
Meng X., Cheng H., Fujita Sh., Hao Yu., Shang Ya., Ya. Yu, Cai Sh., Zhao F., Arai M. Selective hydrogenation of chloronitrobenzene to chloroaniline in supercritical carbon dioxide over Ni/TiO2: Significance of molecular interactions. J. Catal. 2010. V. 269. Р. 131–139.
Wang X., Perret N., Delgado J.J., Blanco G., Chen X., Olmos C.M., Bernal S., Keane M.A. Reducible Support Effects in the Gas Phase Hydrogenation of р-Chloronitro-benzene over Gold. J. Phys. Chem. 2013. V. 117. Р. 994−1005.
Cherdantsev Yu.P., Chernov I.P., Tyurin Yu.I. Methods for studying metal-hydrogen systems. Tomsk: Publishing house of Tomsk Polytechnic University. 2008. 286 p. (in Russian).
Kulabukhova N.А., Poletaev G.M., Starostenkov M.D. Molecular-dynamic modeling of hydrogen impurity in FCC metals. Izv. Altai State University. 2011. V. 69. N 1-1. P. 160-164 (in Russian).
Nechaev Yu.S. Characteristics of hydride-like hydrogen segregations on dislocations in palladium. Usp. Fiz. Nauk. 2001. V. 171. N 11. P. 1251-1261 (in Russian).
Sharonov N.Yu., Ulitin M.V., Budanov M.A. The state of the surface layers of skeletal nickel in the processes of adsorption of styrene, acetone and aniline under the conditions of liquid-phase hydrogenation reactions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 52. N 4. P. 11-14 (in Russian).
Budanov M.A., Ulitin M.V., Lefedova O.V., Nguyen Thi Thu Ha Peculiarities of the catalytic hydrogenation of phenyl-hydroxylamine in aqueous solutions of 2-propanol on skeletal nickel. Zhurn. Fiz. Khim. 2010. V. 84. N 11. P. 2085-2088 (in Russian).
