Гидрирование 2-бутин-1, 4-диола в трехфазной системе на суспендированных катализаторах

Интенсивное развитие науки и техники вызвало необходимость создания новых полимерных материалов, устойчивых к воздействию высоких температур и обладающих наряду с высокой термостойкостью хорошими физико-механическими и диэлектрическими показателями, стойкостью к действию агрессивных сред и т. д. Особую нужду в таких полимерах испытывают различные отрасли промышленности: авиационная, электротехническая, автомобилеи приборостроительная.

Одним из мономеров, позволяющих получить ценные полимерные материалы, может стать ранее не производившийся в России 2-бутен-1,4-диол (БЕД). Начиная с 50-х годов БЕД и его производные являются предметом многочисленных исследований. Обладая высокой реакционной способностью БЕД представляет большой практический интерес для различных областей техники и медицины. Так известно его использование в производстве инсектицида эндосульфана [1], сложных полиэфиров [2], алкидных смол [3], бутадиенового каучука [4], пластификаторов [1]. Дальнейшие поиски практического использования этого мономера целесообразны.

Таким образом, целью настоящей диссертации стала разработка метода жидкофазного каталитического гидрирования 2-бутин-1,4-диола (БИД) до 2-бутен-1,4-диола при атмосферном давлении и написание на его основе лабораторного технологического регламента.

Диссертационная работа состоит из четырех глав. Первая главалитературный обзор, посвященный различным методам синтеза 2-бутен-1,4-диола. Во второй главе обсуждены результаты исследований автора по селективному синтезу 2-бутен-1,4-диола. В третьей главе описаны соответствующие методики экспериментов.

В четвертой главе представлен разработанный автором лабораторный технологический регламент (в соответствии с РД 6−26−3-81) синтеза 2-бутен-1,4-диола гидрированием 2-бутин-1,4-диола при атмосферном давлении. Завершают работу выводы и список литературы. Приложение содержит документы о внедрении в производство полученных автором результатов.

123 Выводы.

1. Разработан метод жидкофазного гидрирования 2-бутин-1,4-диола в 2-бутен-1,4-диол на суспендированных мелкодисперсных катализаторах при атмосферном давлении и температуре 40−50 °С. Показана возможность его осуществления на палладиевых контактах в периодическом режиме при условии фиксации количества поглощенного водорода и по данным хроматографического анализа.

2. Изучено действие различных катализаторов, а именно Pd/C-0.8, Pd/C-2, Ni-Ренея, Pd/BaSC>4, Pd/СаСОз, на проведение исследуемого процесса, а также дезактивирующих добавок. С помощью проведенных экспериментальных наблюдений сделан выбор наиболее избирательного и активного катализатора для получения БЕД с максимально возможным выходом. Использование Pd/C-0.8 позволяет получить достаточно чистый, с высоким выходом целевой продукт.

3. Изучен химизм превращений 2-бутин-1,4-диола в условиях каталитической гидрогенизации на Pd/C-0.8. Установлено, что в ходе жидкофазного каталитического процесса реализуется и другое, ранее не отмеченное направление, приводящее также к образованию н-бутанола и включающее стадии гидрогенолиза и дегидратации 2-бутен-1,4-диола по СОН связи в алленовый спирт (2,3-бутадиен-1-ол) и гидрирование его в 3-бутен-1-ол и кротиловый спирт. Указанные промежуточные соединения идентифицированы, их содержание в катализатах количественно оценено газожидкостной хроматографией.

4. Для удобства проведения исследований разработана безопасная методика выделения и очистки кристаллического 2-бутин-1,4-диола из водных растворов.

5. Исследована возможность электрохимического восстановления 2-бутин-1,4-диола до транс 2-бутен-1,4-диола. Установлено, что целевой продукт образуется с выходом 98−99% лишь на свинцовом катоде.

6. Из головных фракций ректификации 2-бутен-1,4-диола выделена и идентифицирована как побочный продукт новая гетероциклическая система 2,5,2', 5'-тетрагидро[3,3'] бифуранил. Строение ее подтверждено физико-химическими методами и встречным синтезом.

7. В качестве результата всех проделанных исследований по изучению процесса гидрирования БИД до БЕД, разработан лабораторный технологический регламент синтеза 1,4-бутендиола гидрированием 1,4-бутиндиола при атмосферном давлении, в котором предложена модель крупнотоннажного производства 2-бутен-1,4-диола.