ВЛИЯНИЕ СОСТАВА РАСТВОРИТЕЛЯ НА КИНЕТИКУ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ 4-НИТРО-2'-ГИДРОКСИ-5'-МЕТИЛАЗОБЕНЗОЛА НА СКЕЛЕТНОМ НИКЕЛЕ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ 2-ПРОПАНОЛА
Аннотация
Статья посвящена анализу кинетики гидрогенизации 4-нитро-2′-гидрокси-5′-метилазобензола на скелетном никеле в водных растворах 2-пропанола без добавок и с добавками уксусной кислоты и гидроксида натрия. Выяснение влияния состава растворителя на кинетику превращений соединений, содержащих несколько реакционноспособных групп, представляет собой теоретическую и практически значимую задачу. Согласно результатам исследования, при гидрогенизации 4-нитро-2′-гидрокси-5′-метилазобензола на скелетном никеле введение кислоты или основания в водный раствор 2-пропанола азеотропного состава приводит к изменению соотношения направлений в параллельно-последовательной схеме превращений исходного соединения. При введении уксусной кислоты вклад направления, обусловленного превращением азогруппы, заметно возрастает, в то время как введение гидроксида натрия полностью подавляет этот процесс и присоединение водорода в первой фазе реакции осуществляется исключительно по нитрогруппе в исходном 4-нитро-2′-гидрокси-5′-метилазобензоле. Изменение вкладов направлений, связанных с превращением азо- или нитрогруппы в 4-нитро-2′-гидрокси-5′-метилазобензоле, не может быть обусловлено изменением избыточных величин адсорбции гидрируемого соединения. При изменении величин адсорбции 4-нитро-2′-гидрокси-5′-метилазобензола в пределах 30% константы скорости гидрогенизации исходного соединения под влиянием растворителя изменяются более чем в 8 раз. Одной из причин подобного изменения наблюдаемых констант скоростей гидрогенизации 4-нитро-2′-гидрокси-5′-метилазобензола может быть изменение соотношения форм водорода, адсорбированного на поверхности катализатора под влиянием растворителя.
Для цитирования:
Лефедова О.В., А.А. Удальцов, Белова А.В., Филиппов Д.А. Влияние состава растворителя на кинетику гидрогенизации 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола на скелетном никеле в водных растворах 2-пропанола. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 11. С. 13-19. DOI: 10.6060/ivkkt.20226511.6653.
Литература
Lefedova O.V., Kha N.T.T., Komarov A.A., Bydanov M.A. Peculiarties of azobenzene catalytic hydrogenation in 2-propanole aqueous solutions with acid and base additives. Rus. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. N 1. P. 32-35. DOI: 10.1134/S0036024412010207.
Romanenko Yu.E., Merkin A.A., Lefedova O.V. Kinetics and models of hydrogenation of nitrobenzene and ni-trozobenzene on nickel catalyst in aqueous 2-propanol solutions. Kinetics Catal. 2016. V. 57. N 2. P. 206-210. DOI: 10.1134/S0023158416020117.
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. DOI: 10.1134/S0036024413040195.
Bae J.W., Cho Y.J., Lee S.H., Yoon C.M. Chemoselective reduction of nitroaromatics to anilines using decabo-rane in methanol. Tetrahedron Lett. 2000. V. 41. N 2. P. 175–177. DOI: 10.1016/S0040-4039(99)02048-1.
Junge K., Wendt B., Shaikh N., Beller M. Iron-catalyzed selective reduction of nitroarenes to anilines using organosilanes. Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 1769 –1771. DOI: 10.1039/b924228g.
Liu G.B., Zhao H.Y., Yang H.J., Gao X., Li M.K., Thiemann T. Preparation of 2-Aryl-2H-benzotriazoles by Zink-Mediated Reductive Cyclization of o-Nitrophenylazophenols in Aqueous Media without the Use of Organic Solvents. Adv. Synth. Catal. 2007. V. 349. P. 1637-1640. DOI: 10.1002/adsc.200700018.
Osadchaya T.Y., Afineevsky A.V., Prozorov D.A. Composition and structure of pyrophoric nickel catalysts according to X-ray spectroscopy data. Russ. J. Phys. Chem. A. 2017. V. 91. N 1. P. 34-39. DOI: 10.1134/S0036024417010204.
Rodella C.B. Textural and structural analyses of industrial Raney nickel catalyst. Indust. Eng. Chem. Res. 2008. V. 47. N 22. P. 8612-8618. DOI: 10.1021/ie800543t.
Nureev R.M., Komarov A.A., Lefedova O.V., Ulitin M.V. Solvation and rate of the hydrogenation reaction of 4-nitroaniline in aqueous-organic media on a nickel catalyst. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2010. V. 53. N 4. P. 15-19 (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. DOI: 10.1134/S0036024414080251.
Theory and practice of the substituted nitrobenzenes liquid-phase hydrogenation processes. М.: KRASAND. 2016. P. 528. (in Russian).
Hoang An, Kalashnikova V.A., Filippov D.V., Lefedova O.V. Effect of sodium hydroxide additives on the kinet-ics of hydrogenation of 4-nitro-2'-hydroxy-5'-methylazobenzene on skeletal nickel in an aqueous solution of 2-propanol. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 8. P. 66-72 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt201861008.5752.
Hoang An, Kalashnikova V.A., Lefedova O.V. Kinetics of hydrogenation of 4-nitro-2’-hydroxy-5’-methylazobenzene on skeletal nickel in an aqueous solution of 2-propanol. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 3. P. 10-15 (in Russian).
Hoang An, Belova A.V., Lefedova O.V., Latypova A.R., Filippov D.V. Hydrogenation of substituted nitro-, azobenzenes, their mixtures and substituted nitroazobenzene on skeletal nickel in aqueous solutions of 2-propanol. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 3. P. 50-55 (in Russian).
Filippov D.V., Ulitin M.V., Barbov A.V. Effect of pH on the adsorption equilibrium of hydrogen individual forms in the nickel catalysts surface layers in the ethanol-water system. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2006. V. 49. N 9. P. 28-30 (in Russian).
Filippov D.V., Ulitin M.V., Merkin A.A. Thermodynamics of processes occurring in the skeletal nickel surface layers in ethanol-water binary solvents with the participation of hydrogen individual forms. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2008. V. 50. N 3. P. 48-51 (in Russian).
Barbov A.V., Merkin A.A., Shepelev M.V., Ulitin M.V. On the possibility of regulating the hydrogen adsorption on skeletal nickel by the solvent action. Russ. J. Phys. Chem. A. 2014. V. 88. N 12. P. 1992-1998. DOI: 10.1134/S0036024414120036.
Loginov S.A., 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.
Kresse G., Hafner J. First-principles study of the adsorp-tion of atomic H on Ni (111), (100) and (110). Surface Sci. 2000. V. 459. N 3. P. 287-302. DOI: 10.1016/S0039-6028(00)00457-X.
Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E. Various forms of adsorbed hydrogen and t heir role in the hydrogen evolu-tion reaction and hydrogenation of metallic phases in electrolyte solutions. Protect. Metals. 2007. V. 43. N 7. P. 628-636. DOI: 10.1134/S003317320707003X.
