ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ГИДРОКСИДА НАТРИЯ НА КИНЕТИКУ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ4-НИТРО-2'-ГИДРОКСИ-5'-МЕТИЛАЗОБЕНЗОЛА НА СКЕЛЕТНОМ НИКЕЛЕ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ 2-ПРОПАНОЛА

  • Anh Hoang Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Vera A. Kalashnikova Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Olga V. Lefedova Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Dmitriy V. Filippov Ивановский государственный химико-технологический университет
Ключевые слова: 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензол, 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензол, 4-нитроанилин, 1, 4-фенилендиамин, скелетный никель, 2-пропанол, гидроксид натрия, кинетические кривые, скорость, константа скорости, адсорбция, селективность реакции

Аннотация

Выяснение последовательности превращений соединений, содержащих несколько реакционноспособных групп, и разработка подходов к управлению селективностью процессов с их участием представляет интерес как с теоретической, так и с практической точек зрения. Статья посвящена анализу кинетики гидрогенизации 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола в водном растворе 2-пропанола с добавкой гидроксида натрия на скелетном никеле при различных начальных количествах исходного 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 нейтральный растворитель 2-пропанол-вода на скорости превращения нитро- и азогруппы в 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензоле согласуется с характером изменения скоростей для гидрогенизации индивидуальных соединений, содержащих нитро- и азогруппу, в качестве которых были выбраны 4-нитроанилин и 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензол. Полученные экспериментанные результаты не противоречат представлениям о параллельно-последовательной схеме превращений 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола. Одно из направлений включает превращение 4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола вследствие гидрирования азогруппы до 4-нитроанилина и 2-амино-4-метилфенола, а второе – превращение 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-метилфенола и 1,4-фенилен-диамина. При введении гидроксида натрия в состав нейтрального растворителя
2-пропанол-вода вклад направления, обеспечивающего образования 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензола в общую скорость реакции, возрастает. Экспериментально установлено, что количество 4-амино-2'-гидрокси-5'-метилазобензола при гидрогенизации
4-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола в присутствии гидроксида натрия вырастает на 15 %, напротив, количество 4-нитроанилина уменьшается на 4 % по сравнению с нейтральным растворителем.

Литература

Raja R., Golovko V.B., Thomas J.M., Berenguer-Murcia A., Wuzong Zhou, Songhai Xiee, Johnsona B.F.G. Highly efficient catalysts for the hydrogenation of nitro-substituted aromatics. Chem. Commun. 2005. P. 2026-2028. DOI: 10.1039/b418273a.

Zhandarev V.V., Kazin V.N., Mironov G.S. Catalytic Liquid-Phase Reduction of Aromatic Nitro Compounds Containing Highly Reactive Functional Groups. Russ. J. Org. Chem. 2001. V. 37. N 5. P. 673–676. DOI: 10.1023/A:1012491515950.

Blaser H.‐U., Steiner H., Studer M. Selective Catalytic Hydrogenation of Functionalized Nitroarenes: An Update. Chem. Cat. Chem. 2009. V. 1. N 2. P. 210 – 221. DOI: 10.1002/cctc.200900129.

Obraztsova I.I., Eremenko N.K., Velyakina Yu.N. Reaction kinetics of nitrobenzene hydrogenation on a palladium catalyst supported on nanodiamonds. Kinetics and Catalysis. 2008. V. 49. N 3. P. 401-406. DOI: 10.1134/S0023158408030130.

Koprivova K., Cerveny L. Hydrogenation of nitrobenzonitriles using Raney nickel catalyst. Res. Chem. Intermed. 2008. V. 34. N 1. P. 93–101. DOI: 10.1007/BF03039138.

Figueras F., Coq B. Hydrogenation and hydrogenolysis of nitro-, nitroso-, azo-, azoxy- and other nitrogen-containing compounds on palladium. J. Molec. Catal. A: Chem. 2001. V. 173. N 1–2. P. 223-230. DOI: 10.1016/S1381-1169(01)00151-0.

Chaubal N.S., Sawant M.R. Nitro compounds reduction via hydride transfer using mesoporous mixed oxide catalyst. J. Molec. Catal. A: Chem. 2007. V. 261. N 2. P. 232-241. DOI: 10.1016/j.molcata.2006.06.033.

Krotov A.G., Lefedova O.V. Influence of the binary solvent 2-propanol-water on the kinetic regularities of the hy-drogenation of 4-aminoazobenzene. Zhurn. Fizich. Khim. 2002. V. 76. N 6. P. 1048-1051 (in Russian).

Nguyen Thi Thy Kha, Merkin A.A., Komarov A.A., Lefedova O.V. Kinetics of hydrogenation of substituted nitrobenzenes on heterogeneous catalysts in aqueous solu-tions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2012. V. 55. N 11. P. 31-35 (in Russian).

Lefedova O.V., Kha Nguyen Thi Thy, Komarov A.A., Bydanov M.A. Peculiarities of azobenzene catalytic hydro-genation in 2-propanol aqueous solutions with acid or base additives. Russ. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. N 1. P. 32-35. DOI: 10.1134/S0036024412010207.

Zuenko M.A., Nemtseva M.P., Lefedova O.V., Gladkova E.V. Substituent effects on the rate and selectivity of the hydrogenation of 2-nitroazobenzenes on raney nickel in al-kaline and acid media. Russ. J. Phys. Chem. 2006. V. 80. N 2. P. 164-168. DOI: 10.1134/S0036024406020063.

Hoang Anh, Nemtseva M.P., Lefedova O.V. Effect of Individual Solvents on the Rates of Hydrogenization for Substituted Nitro-, Azo-, and Nitroazobenzenes on Skeletal Nickel. Russ. J. Phys. Chem. A. 2017. V. 91. N 11. P. 2279–2282. DOI: 10.1134/S0036024417110085.

Hoang Anh, Nemtseva M.P., Lefedova O.V. Concentra-tion Effects in the Hydrogenation of 4-Nitro-2'-Hydroxy-5'-Methylazobenzene over Skeletal Nickel in an Aqueous 2-Propanol Solution. Russ. J. Phys. Chem. A. 2018. V. 92. N 4. P. 669–673. DOI: 10.1134/S0036024418040131.

Huanfeng Wang, Changli Bao, Fei Li, Xiangfei Kong, Jijing Xu. Preparation and application of 4-amino-4′-nitro azobenzene modified chitosan as a selective adsorbent for the determination of Au (III) and Pd(II). Microchim. Acta. 2010. V. 168. Issue. 1–2. P. 99–105. DOI: 10.1007/s00604-009-0265-9.

Nishchenkova L.G., Timofeeva V.F., Gostikin V.P., Fasman A.B., Blinichev V.N. Catalytic activity of skeleton nickel catalysts. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 1980. V. 23. N 12. P. 1495-1501 (in Russian).

Experimental methods in adsorption and molecular chroma-tography. Ed. by Yu.S. Nikitin, N.S. Petrova. M.: Izd. Mos-cow State University. 1990. P. 93-106 (in Russian).

Rudakov О.B., Vostrov I.A., Fedorov S.V., Filippov A.A., Selemenev V.F., Pridantseva A.A. Satellite of chromatographist. Methods of liquid chromatography. Vo-ronezh: izd. Vodoley. 2004. 528 p. (in Russian)

Bershtein I.Ya., Kaminsky Yu.L. Spectrophotometric analysis in organic chemistry. L.: Khimiya. 1986. C. 198 (in Russian)

Merkin A.A., Latypova A.R., Nguyen Thi Thy Kha, Lefedova O.V. Kinetics of hydrogenation of a mixture of nitrobenzene and azoxybenzene on skeletal nickel in an aqueous solution of 2-propanol. Zhurn. Fizich.Khim. 2015. V. 89. N 10. P. 1573-1577 (in Russian).

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

Опубликован
2018-08-21
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы