Ярославский государственный технический университет
аспирант
Ярославль, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
сотрудник
Самара, Самарская область, Россия
Рассчитаны энергии однократно занятой молекулярной орбитали радикала субстрата и радикала фталимидного катализатора квантово-химическим методом Хартри-Фока (РМ7). Установлено, что производные N-гидроксифталимида, содержащие в своей структуре электронодонорные заместители, характеризуются низкими численными значениями ∆Eозмо и обладают высокой каталитической активностью. Применение таких соединений позволяет существенно интенсифицировать процесс аэробного жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов с сохранением высоких показателей конверсии исходного сырья и селективности образования его гидропероксида. Расчетные данные хорошо согласуются с экспериментально полученными, на основании чего сделан вывод о возможности применения предлагаемого метода для оценки каталитической активности фталимидных соединений применительно к широкому спектру ароматических углеводородов.
изопропилбензол, втор-бутилбензол, гидропероксид, N-гидроксифталимид, фталимидные катализаторы, квантово-химические расчеты
1. Харлампович Г.Д., Чуркин Ю.В. Фенолы. М.: Химия, 1974. 376 с.
2. Курганова Е.А., Кабанова В.С., Фролов А.С., Кошель Г.Н., Смурова А.А., Баёв Е.И. Гидропероксидный способ синтеза фенола и его алкильных производных совместно с кетонами алифатического и алициклического ряда // Neftegaz.RU. 2023. Т. 137, № 5. С. 34-40.
3. Курганова Е.А., Баёв Е.И., Фролов А.С., Кабанова В.С., Кошель Г.Н., Петухов А.А. Закономерности аэробного окисления этилбензола до гидропероксида в присутствии фталимидных катализаторов // От химии к технологии шаг за шагом. 2023. Т. 4, вып. 2. С. 8-16. URL: https://doi.org/10.52957/2782-1900-2024-4-2-8-16
4. Серебряков Б.Р., Масагутов Р.М., Правдин В.Г. Новые процессы органического синтеза. М.: Химия, 1989. 400 с.
5. Фролов А.С., Курганова Е.А., Яркина Е.М., Лебедева Н.В., Кошель Г.Н., Каленова А.С. Интенсификация процесса жидкофазного окисления циклогексана // Тонкие химические технологии. 2018. Т. 13, № 4. С. 50-57. URL: https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-4-50-57
6. Yun Hong, Dalei Sun, Yanxiong Fang. The highly selective oxidation of cyclohexane to cyclohexanone and cyclohexanol over VAlPO4 berlinite by oxygen under atmospheric pressure // Chemistry Central Journal. 2018. Vol. 36, nо. 12. URL: https://doi.org/10.1186/s13065-018-0405-6
7. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. М.: Наука, 1965. 375 с.
8. Назимок В.Ф., Овчинников В.И., Потехин В.М. Жидкофазное окисление алкилароматических углеводородов. М.: Химия, 1987. 240 с.
9. Aoki Y., Sakaguchi S., Ishii Y. One-pot synthesis of phenol and cyclohexanone from cyclohexylbenzene catalyzed by N-hydroxyphthalimide (NHPI) // Tetrahedron. 2005. Vol. 61, nо. 22. Р. 5219–5222. URL: https://doi.org/10.1016/j.tet.2005.03.079
10. Orlinska B., Zawadiak J. Aerobic oxidation of isopropylaromatic hydrocarbons to hydroperoxides catalyzed by N-hydroxyphthalimide // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2013. Vol. 110, no. 1. Р. 15–30. URL: https://doi.org/10.1007/s11144-013-0581-2
11. Sawatari N., Yokota T., Sakaguchi S., Ishii Y. Alkane oxidation with air catalyzed by lipophilic N-hydroxyphthalimides without any solvent // J. Org. Chem. 2001. Vol. 66, no. 23. P. 7889–7891. URL: https://doi.org/10.1021/jo0158276
12. Recupero, F., Punta C. Free Radical Functionalization of Organic Compounds Catalyzed by N Hydroxyphthalimide // Chemical Reviews. 2007. Vol. 107. P. 3800-3842. URL: https://doi.org/10.1021/cr040170k
13. Galli C., Gentili P., Lanzalunga O. Hydrogen Abstraction and Electron Transfer with Aminoxyl Radicals: Synthetic and Mechanistic Issues // Angewandte Chemie International Edition. 2008. Vol. 47, no. 26. P. 4790 4796. URL: https://doi.org/10.1002/anie.200704292
14. Кошель Г.Н., Смирнова Е.В., Курганова Е.А., Екимова И.Д., Лебедева Н.В., Кошель С.Г., Плахтинский В.В. Интенсификация процесса окисления изопропилбензола // Катализ в промышленности. 2010. № 3. С. 26-29.
15. Фролов А.С. Гидропероксидный метод получения ксиленолов совместно с ацетоном: дис. … канд. хим. наук. Ярославль. 2016. 124 с.
16. Яркина Е.М., Курганова Е.А., Фролов А.С., Кошель Г.Н., Нестерова Т.Н., Шакун В.А., Спиридонов С.А. Синтез пара-трет-бутилкумола // Тонкие химические технологии. 2020. Т. 16, № 1. С. 26-35. URL: https://doi.org/10.32362/2410-6593-2021-16-1-26-35
17. Кабанова В.С., Фролов А.С., Курганова Е.А., Сапунов В.Н., Кошель Г.Н., Баёв Е.И. Исследование кинетических закономерностей процесса жидкофазного окисления втор-бутилбензола в присутствии N-гидроксифталимида // Катализ в промышленности. 2024. Т. 24, № 3. С. 39-49. URL: https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-3-39-49
18. Fieser L.F., Fieser M. Reagents for Organic Synthtsis. Wiley: New York, 1967. 1457 p.
19. Frolov A.S., Kurganova E.A., Koshel’ G.N. Nesterova T.N. Liquid-phase oxidation of isopropyl-meta-xylene to tertiary hydroperoxide // European Journal of Analytical and Applied Chemistry. 2015. Vol. 1. P. 16-22. URL: https://doi.org/10.1134/s1070427214070088
20. Антоновский В.Л., Бузланова М.М. Аналитическая химия органических пероксидных соединений. М: Химия, 1978. 309 с.
21. Кошель Г.Н., Соловьев М.Е., Курганова Е.А., Румянцева Ю.Б., Фролов А.С. Квантово-химический анализ термодинамики реакции окисления углеводородов в присутствии N-гидроксифталимида // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16, № 2. С. 302-304.
22. Yufei Yang, Jieyi Ma, Junyan Wu, Weixia Zhu, Yadong Zhang. Experimental and theoretical study on N hydroxyphthalimide and its derivatives catalyzed aerobic oxidation of cyclohexylbenzene // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2022. Vol. 44, no. 1. P. 124-130. URL: https://doi.org/10.1016/j.cjche.2021.06.017
23. Novikova K.V., Kompanets M.O., Kushch O.V., Kobzev S.P. Substituted N-hydroxyphthalimides as oxidation catalysts // Reaction Kinetics and Catalysis Letters. 2011. Vol. 103, no. 1. P. 31-40. URL: https://doi.org/10.1007/s11144-011-0289-0
24. MOPAC 2016: [сайт]. URL: http://openmopac.net/MOPAC2016.html .
25. Пат. № 2186767 РФ. Способ получения гидропероксидов / Мацуи С., Курода Х., Хирокане Н., Макио Х., Такаи Т., Като К., Фудзита Т., Камимура Макото. Опубл. 2002.
26. Matsui S., Fujita T. New cumene-oxidation systems: O2 activator effects and radical stabilizer effects // Catalysis Today. 2001. Vol. 71. P. 145-152.
