Высокоэффективная каталитическая система для жидкофазного окисления 1-хлор-н-гексадекана кислородом воздуха

Цели. Разработка высокоэффективной каталитической системы для жидкофазного окисления длинноцепочечных монохлорированных алканов кислородом воздуха в смесь высококипящих хлорсодержащих карбоновых кислот, которые могут служить сырьем для получения многофункциональных добавок для поливинилхлорида.
Методы. Исследование жидкофазного окисления 1-хлор-н-гексадекана (1-ХГД) кислородом воздуха в присутствии двухкомпонентной каталитической системы, состоящей из St₂Co(OH) и N-гидроксифталимида (N-ГФИ). Расход воздуха при окислении 1-ХГД контролировали газовым счетчиком. Идентификацию, состав и содержание исходного 1-ХГД для контроля конверсии проводили с использованием хромато-масс-спектрометрического анализа на приборе Agilent GC 7820A/MSD 5975. Строение гидроксистеарата кобальта(III) подтверждено инфракрасной спектроскопией.
Результаты. Исследование двухкомпонентной каталитической системы St₂Co(OH)–N-ГФИ в реакции окисления 1-ХГД кислородом воздуха показало, что оба компонента каталитической системы участвуют в процессе образования гидропероксидов, что значительно ускоряет их образование и способствует созданию высоких содержаний гидропероксидов в реакционной массе. Установлено, что St₂Co(OH) в составе двухкомпонентной каталитической системы ускоряет реакцию разложения гидропероксидов лучше, чем St₂Co в составе изученной нами ранее двухкомпонентной каталитической системы St₂Co–N-ГФИ. Полученные оксидаты могут служить сырьем для создания многофункциональных добавок для переработки поливинилхлорида.
Выводы. Установлено, что для жидкофазного окисления 1-ХГД кислородом воздуха двухкомпонентная каталитическая система St₂Co(OH)–N-ГФИ является более эффективной, чем двухкомпонентная каталитическая система St₂Co–N-ГФИ. Найдено, что для жидкофазного окисления 1-ХГД кислородом воздуха оптимальное содержание двухкомпонентной каталитической системы St₂Co(OH)–N-ГФИ в реакционной массе составляет 9 мол. % от загрузки сырья при мольном соотношении компонентов 1 : 6. Такая каталитическая система позволяет получать кислотное число в оксидате 42 мгКОН/г через 10 ч окисления.

1. Зотов Ю.Л., Красильникова К.Ф., Попов Ю.В., Бутакова Н.А., Васичкина Е.В., Борщева В.Н. Способ получения высших жирных хлорированных кислот: пат. RU 2526056 РФ. Заявка № 2013121870/04; заявл. 15.05.2013; опубл. 20.08.2014. Бюл. № 23.

2. Зотов Ю.Л., Красильникова К.Ф., Попов Ю.В., Бутакова Н.А., Ерина Е.В., Васичкина Е.В. Полимерная композиция для кабельного пластиката: пат. RU 2520097 РФ. Заявка № 20121581129/04; заявл. 28.12.2012; опубл. 20.06.2014. Бюл. № 17.

3. Зотов Ю.Л., Бутакова Н.А., Попов Ю.В. Окисление промышленных хлорпарафинов кислородом воздуха: монография. Волгоград: Изд. ВолгГТУ; 2014. 123 с.

4. Зотов Ю.Л., Козловцев В.А., Ерина Е.В., Куляева В.А., Тростянская М.Б., Шаврина О.Ю. Многофункциональная композиция «СИНИСТАД» для полимеров. XXIV. Использование композиции «СИНСТАД» в качестве стабилизатора в полимерных композициях на основе ПВХ и «Повидена». Пластические массы. 2012;6:55–56.

5. Но Б.И., Зотов Ю.Л., Гора А.В. Многофункциональная композиция «СИНСТАД» для полимеров. XIV. Изучение процесса окисления хлорпарафина ХП-30. Пластические массы. 2003;6:34–35.

6. Зотов Ю.Л., Заправдина Д.М., Зотова Н.Ю., Цысарь Д.С. Многофункциональная композиция «СИНСТАД» для полимеров. В сб.: V Международная конференция-школа по химической технологии: сборник тезисов докладов сателлитной конференции XX Менделеевского съезда по общей прикладной химии. Т. 1. Волгоград; 2016. С. 414–415.

7. Зотов Ю.Л., Бутакова Н.А., Борщева В.Н., Панов А.О. Окисление 1-хлоргексадекана кислородом воздуха в присутствии стеарата кобальта. Известия ВолгГТУ. Серия «Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов». 2014;7(134):66–70.

8. Зотов Ю.Л., Шишкин Е.В., Нгуен Т.Т., Шипаева Т.А. Каталитическая система для окисления 1-хлоргексадекана кислородом воздуха. Химическая промышленность сегодня. 2023;2:23–30.

9. Зотов Ю.Л., Лашко Д.А., Шишкин Е.В., Нгуен Т.Т. Способ получения высших жирных хлорированных кислот: пат. RU 2768727 РФ. Заявка № 2021110571; заявл. 15.04.2021; опубл. 24.03.2022.

10. ЗотовЮ.Л., Красильникова К.Ф., Попов Ю.В., Панов А.О., Бурцев А.А., Коннова А.А. Способ получения высших жирных хлорированных кислот: пат. RU № 2586071 РФ. Заявка № 2015121176/04; заявл. 03.06.2015; опубл. 10.06.2016. Бюл. № 16.

11. Зотов Ю.Л., Шишкин Е.В., Нгуен Т.Т. Исследование влияния расхода воздуха на процесс каталитического окисления монохлорированных длинноцепочечных углеводородов. Известия ВолгГТУ. Серия «Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов». 2022;5(264):25–32.

12. Одабашян Г.В., Швец В.Ф. Лабораторный практикум по химии и технологии основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия; 1992. 240 с.

13. Ващенков И.С., Вержичинская С.В., Гречишкина О.С., Караджев М.А., Петина Е.С. Анализ органических перекисных соединений методом потенциометрического титрования. Успехи в химии и химической технологии. 2014;28(10):10–13.

14. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. М.: Наука; 1965. 375 с.

15. Сапунов В.Н., Кошель Г.Н., Румянцева Ю.Б., Курганова Е.А., Кукушкина Н.Д. Pоль N-гидроксифталимида в механизме реакции жидкофазного окисления n-цимола. Нефтехимия. 2013;53(3):193–198. https://doi.org/10.7868/S0028242113030106

16. Перкель А.Л., Воронина С.Г., Бунеева Е.И., Непомня щих Ю.В., Носачёва И.М. Пероксидные предшественники деструкции углеродной цепи в процессах жидкофазного окисления насыщенных соединений на стадиях, следующих за образованием спирта и кетона. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2003;5:92–103.

17. Ishii Y. A novel catalysis of N-hydroxyphthalimide (NHPI) combined with Co(acac)n (n = 2 or 3) in the oxidation of organic substrates with molecular oxygen. J. Mol. Catal. A: Chem. 1997;117(1–3):123–137. https://doi.org/10.1016/S1381-1169(96)00265-8

18. Dobras G., Orlińska B. Aerobic oxidation of alkylaromatic hydrocarbons to hydroperoxides catalysed by N-hydroxyimides in ionic liquids as solvents. Appl. Catal. A: Gen. 2018;561: 59–67. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2018.05.012