Каталитическое гидрирование тринитробензолов в проточном реакторе как эффективный подход для получения производных флороглюцина

Проект направлен на разработку научных основ непрерывной технологии синтеза триаминопроизводных бензола в присутствии гетерогенных медных катализаторов, с целью интенсификации двухстадийного процесса получения флороглюцина (1,3,5-тригидроксибензола) и его структурных аналогов, включающего стадию гидрирования производных 1,3,5-тринитробензола и последующего гидролиза триаминобензолов. Выбор объекта исследования определяется практической значимостью производных флороглюцина, которые широко применяются в производстве лекарственных препаратов, эпоксидных смол, красителей, пигментов, высокоэнергетических материалов и многих других продуктов тонкого органического синтеза. Существующие методы гидрирования тринитробензолов используют катализаторы на основе платиновых металлов (Pd, Pt) или никель Ренея. Однако Ni-Ренея пирофорен, что в сочетании с использованием легковоспламеняющихся жидкостей (растворителей) и тринитробензолов делает процесс потенциально опасным, особенно при масштабировании. Использование же материалов, содержащих платиновые металлы, нежелательно не только из-за их высокой стоимости и низкой доступности палладия и платины, но и в связи со сложными процедурами учета оборота драгоценных металлов, регламентируемых государством. Таким образом, разработка эффективного, безопасного и недорогого катализатора селективного гидрирования тринитробензолов на основе переходных металлов (Ni, Co, Cu) представляет большой интерес. До настоящего времени подавляющее большинство исследований по гидрированию тринитробензолов проводилось в автоклавных реакторах. В лабораторных условиях данный подход оправдан, однако, при масштабировании процессов и переносе их на производство возникают сложности, связанные с отделением катализатора, его регенерацией и возвращением в процесс, контролем температурных режимов и воспроизводимостью операций. Этих недостатков лишены реакторы проточного типа, в которых имеет место постоянство параметров процесса, а значит, и качество образующегося продукта. Кроме того, отсутствие операций отделения катализатора снижает затраты на очистку оборудования, уменьшает контакт персонала с вредными веществами, что в совокупности делает производственный процесс более безопасным и привлекательными для внедрения. В ходе выполнения проекта будут приготовлены нанесённые катализаторы Cu/Al2O3 с различным содержанием активного компонента, а также смешанные оксиды CuAlOx на основе Cu-Al двойных слоистых гидроксидов (ДСГ), отличающихся условиями приготовления ДСГ. Планируется провести детальное исследование приготовленных образцов комплексом физико-химических методов исследования: РФА, РФЭС, ТПВ, низкотемпературная адсорбция азота. Каталитические свойства медных катализаторов будут исследованы в реакции селективного гидрирования тринитробензолов в проточном режиме. Полученные экспериментальные данные позволят выявить корреляции между физико-химическими и каталитическими свойствами различных образцов, а также установить зависимости каталитических свойств от условий проведения реакции и строения нитроароматического соединения. Триаминобензолы будут выделяться в виде устойчивых солей с серной кислотой и затем гидролизованы в производные флороглюцина. Насколько нам известно, исследования реакции гидрирования тринитробензолов в присутствии медных катализаторах ранее не проводились. Кроме того, в открытой литературе содержатся лишь единичные примеры использования проточных реакторов для жидкофазного гидрирования тринитробензолов. В этой связи, установление закономерностей поведения гетерогенных медных катализаторов, отличающихся составом, в реакциях селективного гидрирования тринитробензолов в проточном режиме позволит внести вклад в разработку научных основ непрерывной технологии синтеза триаминопроизводных бензола и может послужить основой для создания нового промышленного способа получения флороглюцина и его производных.