Изучение жидкофазной конденсации пентанола по реакции Гербе-Марковникова на металлах VIII группы

Abstract

Изучен процесс жидкофазной конденсации н-пентанола в неполярных средах, а также в отсутствие растворителя на металлах платиновой группы (платина, палладий, иридий, рутений и родий), нанесенных на мезопористый углеродный носитель сибунит, а также оксиды металлов с различными кислотно-основными свойствами – алюминия, циркония, церия. Реакцию проводили в автоклаве (150 мл) при температуре 140-200 °C, давлении азота 1-10 атм в присутствии металлов VIII группы и щелочного агента NaOH. Показано, что в ходе конденсации пентанола образуется 2-пропилгептанол (спирт Гербе), который является целевым продуктом реакции, а также пропаналь, 2-пропил-2-гептеналь, 2-пропил- 1-гептаналь, 2-пропил-1-гептенол. Исследовано влияние природы металла и условий реакции на конверсию пентанола и селективность образования продуктов реакции. Установлено, что увеличение температуры реакции приводит к увеличению скорости реакции и существенному росту селективности по 2-пропилгептанолу. Показано, что конверсия пентанола увеличивается в ряду катализаторов Ir/CeO2 << Rh/Al2O3 < Pd/ZrO2 < Ru/C < Ir/C < Pd/C < Pt/C < Pt/Al2O3. Селективность образования 2-пропилгептанола возрастает в ряду катализаторов Ir/CeO2 << Ir/C < Ru/C < Rh/Al2O3 ~ Pd/C ~ Pt/C ~ Pd/ZrO2 ~ Pt/Al2O3 и значительно увеличивается с ростом температуры. Наибольшую эффективность в синтезе 2-пропилгептанола в сопоставимых условиях демонстрируют катализаторы Pd/C, Pt/C и Pt/Al2O3

Liquid phase pentanol condensation in solutions of nonpolar hydrocarbons as well as in solventfree conditions was studied in the presence of platinum group metals (platinum, palladium, iridium, ruthenium, and rhodium) supported on mesoporous carbon support Sibunit as well as on metal oxides – alumina, zirconia and ceria. This reaction was carried out in a batch mode in the temperature range 140-200 °C, under nitrogen pressure 1 – 10 bar in the presence of catalysts and a base – NaOH. It was shown that pentanol condensation mainly resulted in formation of the target product 2-propylheptanol (Guerbet alcohol), whereas pentanal, 2-propyl-2-heptenal, 2-propyl-1-heptanal, 2-propyl-1-heptenol were observed in minor quantities. The effect of metals as catalysts and reaction conditions on pentanol conversion and selectivity to 2-propylheptanol was studied. The reaction temperature increase not only as expected accelerates the reaction rate but in addition improves selectivity to 2-propylheptanol. Conversion of pentanol increased in the row Ir/CeO2 << Rh/Al2O3 < Pd/ZrO2 < Ru/C < Ir/C < Pd/C < Pt/C < Pt/Al2O3. Selectivity to 2-propylheptanol was elevated over metallic catalysts in the sequence Ir/CeO2 << Ir/C < Ru/C < Rh/Al2O3 ~ Pd/C ~ Pt/C ~ Pd/ZrO2 ~ Pt/Al2O3 being substantially influenced by temperature increase. The highest yield of 2-propylheptanol under comparable conditions was demonstrated for Pd/C, Pt/C и Pt/Al2O3 catalysts