РОЛЬ ВОДОРОДА В СЕЛЕКТИВНОСТИ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ ЗАМЕЩЕННЫХ НИТРОАЗОБЕНЗОЛОВ НА СКЕЛЕТНОМ НИКЕЛЕ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ 2-ПРОПАНОЛА

  • Olga V. Lefedova Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Hoang Anh Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Dmitriy V. Filippov Ивановский государственный химико-технологический университет
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206306.6057
Ключевые слова: водород, адсорбция, активные формы водорода, 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензол, 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензол, 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензол, N-ок-сид 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазол, 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазол, 2-амино-4-метил-фенол, 1,2-фенилендиамин, 1,4-фенилендиамин, 4-нитроанилин, скелетный никель, 2-пропанол, уксусная кислота, гидроксид натрия, кинетические кривые, скорость, константа скорости, селективность реакции

Аннотация

Выяснение последовательности превращений замещенных нитробензолов, в частности, содержащих несколько реакционноспособных групп, и разработка подходов к управлению селективностью процессов с их участием представляет интерес как с теоретической, так и практической точек зрения. Статья посвящена анализу кинетики гидрогенизации 2-нитро-2'-гидрокси-5'- метилазобензола, 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобен-зола, 4-нитроанилина, 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензолана на скелетном никеле в водных растворах 2-пропанола различного состава, в том числе с добавкой уксусной кислоты или гидроксида натрия при различных начальных количествах органического соединения. Увеличение начального количества 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола приводит к росту скорости превращения нитрогруппы в исходном соединении и к снижению скорости превращения азогруппы. Влияние вводимого гидроксида натрия в водный раствор
2-пропанола на скорость превращения нитро- и азогруппы в 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метил-азобензоле аналогично изменению скоростей при гидрогенизации индивидуальных соединений – 4-нитроанилина и 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензола. Полученные результаты не противоречат представлениям о параллельно-последовательной схеме превращений 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола. Одно из направлений связано с превращением азогруппы в 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензоле и образованием 4-нитроанилина и 2-ами-но-4-метилфенола, а второе с превращением 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола через 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензол за счет восстановления нитрогруппы. К завершению реакции все промежуточные соединения восстанавливаются до 2-амино-4-метил-фенола и 1,4-фенилендиамина. При гидрогенизации 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазо-бензола одно из направлений приводит к образованию 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилгидразобензола, а второе – к продукту, содержащему триазольный цикл – N-оксиду 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазолу. К завершению реакции данные соединения, соответственно, восстанавливаются до 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазола и 2-амино-4-метилфе-нола и 1,2-фенилендиамина. В объеме раствора в присутствии гидроксида натрия 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилгидразобензол вследствие внутримолекулярной перегруппировки переходит в N-оксид 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазол.

Литература

Barbov A.V., Merkin A.A., Shepelev M.V., Ulitin M.V. Using solvents to control hydrogen adsorption on skeletal nickel. Russ. J. Phys. Chem. A. 2014. V. 88. N 12. P. 2197-2202.

Filippov D.V., Ulitin M.V., Merkin A.A. Thermodynamics of processes proceeding in the surface layers of skeletal nickel in bisolvent ethanol-water solvents with the participation of individual forms of hydrogen. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2008. V. 50. N 3. P. 48-51 (in Russian).

Filippov D.V., Ulitin M.V., Barbov A.V. The effect of pH on the adsorption equilibrium of individual forms of hydrogen in the surface layers of nickel catalysts in the ethanol-water system. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2006. V. 49. N 9. P. 28-30 (in Russian).

Barbov A.V., Shepelev M.V., Filippov D.V., Ulitin M.V. Effects of the nature and composition of the solvent on thethermodynamic characteristics of the individual forms of hydrogen adsorbed on thesurface of porous nickel. Russ. J. Phys. Chem. A. 2010. V. 84. N 9. P. 1605-1610.

Barbov A.V., Denisov S.V., Ulitin M.V., Korosteleva P.O. The heats of hydrogen adsorption on Raney nickel from aqueous-organic solvents with acid and base admix-tures. Russ. J. Phys. Chem. A. 2007. V. 81. N 2. P. 272-276.

Loginov S.А., Ulitin M.V., Barbov A.V. Thermodynamics of Hydrogen Adsorption an Porous Nickel from Aqueous Solution. Russ. J. Phys. Chem. A. 2003. V. 77. N 1. P. 37-41.

Bond D.K., Uzle P.B. The mechanism of catalytic hydrogenation of non-limiting hydrocarbons on transition metals. Coll.: Catalysis. Physico-chemistry of heterogeneous catalysis. M.: Mir. 1987. P. 351-473 (in Russian).

Lamy - Pitara E., N’Zemba B., Barbier J., Barbot F., Miginiac L. Simple and competitive catalytic hydrogenation of nitrobenzene, allyl benzyl ether and benzyl crotyl ether in alkaline alcoholic media. J. Molec. Catal. A: Chem. 1999. V. 142. P. 39-50.

Imai H., Nishiguchi T., Fukuzumi K. Homogeneous catalytic reduction of aromatic nitro-compounds by hydrogen transfer. Chem. Lett. 1976. V. 5. N. 7. P. 655-656.

Nguyen Thi Thu Ha, Lefedova O.V., Merkin A.A. Features of the Kinetics of 4-Nitroaniline and Azoxybenzene Hydrogenation in 2-Propanol Aqueous Solutions. Russ. J. Phys. Chem. A. 2013. V. 87. N 4. P. 571-575.

Nguyen Thi Thu Ha, Merkin A.A., Latypova A.R., Lefedova O.V. The influence of the amount of skeletal nickel on the reaction rate of hydrogenation of intermediate products of nitrobenzene reduction. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2014. V. 57. N 2. P. 55-58 (in Russian).

Theory and practice of the processes of liquid-phase hydrogenation of substituted nitrobenzenes. Ed. by O.I. Koifman M.: KRASAND. 2016. 528 p. (in Russian).

Nemtseva M.P., Lefedova O.V., Zuenko M.A., Antina L.A. Kinetics of liquid-phase hydrogenation of substituted nitro- and azobenzenes in the presence of a skeleton nickel catalyst. Russ. J. Phys. Chem. A. 2004. V. 78. N 9. P. 1571-1575.

Hoang Anh, Kalashnikova V.A., Lefedova O.V., Filippov D.V. Effect of additions of sodium hydroxide on the kinetics of hydro-genation of 4-nitro-2'-hydroxy-5'-methylazobenzene on skeletal nickel in an aqueous solution of 2-propanol. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2018. V. 61. N 8. P. 66-72 (in Rus-sian).

Lefedova O.V., Nikolaev V.N., Nemtzeva M.P. Intermediate Products in the hydrogenization of 2-nitro-2’-hyroxy-5’-methylazobenzene and their sequential trans-formations. Russ. J. Phys. Chem. A. 2003. V. 77. N 7. P. 1183-1187.

Zuenko M.A., Nemtseva M.P., Lefedova O.V., Nikolaev V.N. Liquid phase hydrogenation of 2-nitro-2’-hydroxy-5’-methylazobenzene on skeletal nickel at low temperatures. Russ. J. Phys. Chem. A. 2004. V. 78. N 6. P. 1015-1020 (in Russian).

Romanenko Yu.E., Merkin A.A., Komarov A.A., Lefedova O.V. Kinetics and models of hydrogenation of phenilhydroxilamin and asobenzene on nickel catalyst in aqueous 2-propanol solutions. Russ. J. Phys. Chem. A. 2014. V. 88. N 8. P. 1323-1328.

Romanenko Yu.E., Merkin A.A., Lefedova O.V. Kinetic description of the hydrogenation of nitrobenzene and nitrosobenzene on skeletal nickel in aqueous solutions of

-propanol of different composition. Kinet.Katal. 2016. V. 57. N 2. P. 206-210 (in Russian).

Zollinger H. Diazo Chemistry I. Aromatic and heteroaromatic com-pounds. Weinheim; New York; Basel; Cambridge; Tokyo: VCH. 1994. 453 p.

Опубликован
2020-05-13
Как цитировать
Lefedova, O. V., Anh, H., & Filippov, D. V. (2020). РОЛЬ ВОДОРОДА В СЕЛЕКТИВНОСТИ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ ЗАМЕЩЕННЫХ НИТРОАЗОБЕНЗОЛОВ НА СКЕЛЕТНОМ НИКЕЛЕ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ 2-ПРОПАНОЛА. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 63(6), 65-71. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206306.6057
Выпуск
Том 63 № 6 (2020)
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)