RU2807193C1 - Method for producing 5,6-dihydrodicyclopentadiene - Google Patents

Method for producing 5,6-dihydrodicyclopentadiene Download PDF

Info

Publication number
RU2807193C1
RU2807193C1 RU2023107880A RU2023107880A RU2807193C1 RU 2807193 C1 RU2807193 C1 RU 2807193C1 RU 2023107880 A RU2023107880 A RU 2023107880A RU 2023107880 A RU2023107880 A RU 2023107880A RU 2807193 C1 RU2807193 C1 RU 2807193C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dicyclopentadiene
catalyst
dihydrodicyclopentadiene
hydrogen
copper
Prior art date
Application number
RU2023107880A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Николаевич Небыков
Анастасия Владимировна Разваляева
Владимир Михайлович Мохов
Ирина Александровна Луценко
Ксения Андреевна Кошенскова
Игорь Леонидович Еременко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2807193C1 publication Critical patent/RU2807193C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for producing dihydrodicyclopentadiene. The method involves the interaction of dicyclopentadiene with molecular hydrogen when heated in a flow-type reactor in the presence of a catalyst immobilized on aluminium oxide, characterized in that the process is carried out at a temperature of 150°C, nanostructured copper particles obtained by chemical reduction of copper complex compounds are used as a catalyst, its gamma modification is used as aluminium oxide, hydrogen is supplied to the catalyst with a flow rate of 550-1100 l/(lcat⋅ h), and dicyclopentadiene with a weight rate of 1.73-3.46 h-1.
EFFECT: increased selectivity of the process and increased yield of the reaction product.
1 cl, 4 ex

Description

Изобретение относится к способу восстановления дициклопентадиена, а именно к новому способу селективного гидрирования, приводящему к получению дигидродициклопентадиена, который может быть использован в полимерной и фармацевтической промышленности.The invention relates to a method for the reduction of dicyclopentadiene, namely to a new method of selective hydrogenation leading to the production of dihydrodicyclopentadiene, which can be used in the polymer and pharmaceutical industries.

Известен способ селективного гидрирования дициклопентадиена в 5,6-дигидродициклопентадиен с использованием в качестве катализатора раствора наночастиц палладия в пропиленкарбонате [Behr A., Manz V., Lux A. Highly selective monohydration of dicyclopentadiene with Pd-nanoparticles// Catal. Lett. 2013. V. 143. P. 241-245]. Процесс осуществляют в автоклаве, целевой продукт образуется с селективностью до 95%. В работе были определены наилучшие условия протекания реакции: 50°С, 5 атм Н2, 2 ч, выход продукта 77% при конверсии дициклопентадиена 88%.There is a known method for the selective hydrogenation of dicyclopentadiene into 5,6-dihydrodicyclopentadiene using a solution of palladium nanoparticles in propylene carbonate as a catalyst [Behr A., Manz V., Lux A. Highly selective monohydration of dicyclopentadiene with Pd-nanoparticles// Catal. Lett. 2013. V. 143. P. 241-245]. The process is carried out in an autoclave, the target product is formed with a selectivity of up to 95%. The work determined the best reaction conditions: 50°C, 5 atm H2 , 2 h, product yield 77% with dicyclopentadiene conversion 88%.

Недостатком данного способа является использование растворителя, вспомогательных веществ, дорогостоящего катализатора на основе палладия и периодическая организация процесса с использованием повышенного давления водорода.The disadvantage of this method is the use of a solvent, auxiliary substances, an expensive palladium-based catalyst, and periodic organization of the process using increased hydrogen pressure.

Известен способ селективного гидрирования дициклопентадиена в растворе водородом в жидкой фазе с использованием тонкодисперсных катализаторов платиновой группы при атмосферном давлении и умеренной температуре (30-80°C) и последующее выделение целевого продукта. Способ характеризуется тем, что гидрирование проводят в растворе толуола в присутствии добавок - функционально замещенных ароматических соединений, способных адсорбироваться на поверхности катализатора, таких как п-оксидифениламин, гидрохинон, β-нафтиламин, п-фенилендиамин, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, в количестве 1-5 мас. дол.% в расчете на взятый катализатор, а выделение целевого дигидродициклопентадиена осуществляют путем отгонки толуола при пониженном или атмосферном давлении [патент № RU 2459793, МПК C07C13/47, C07C13/54, C07C13/547, C07C5/03, C07C5/05, B01J23/40, B81B1/00, 2012].There is a known method for the selective hydrogenation of dicyclopentadiene in solution with hydrogen in the liquid phase using finely dispersed platinum group catalysts at atmospheric pressure and moderate temperature (30-80°C) and subsequent isolation of the target product. The method is characterized by the fact that hydrogenation is carried out in a toluene solution in the presence of additives - functionally substituted aromatic compounds capable of adsorbing on the surface of the catalyst, such as p-oxydiphenylamine, hydroquinone, β-naphthylamine, p-phenylenediamine, 2,6-di-tert-butyl -4-methylphenol, in an amount of 1-5 wt. % based on the catalyst taken, and the isolation of the target dihydrodicyclopentadiene is carried out by distilling off toluene under reduced or atmospheric pressure [patent No. RU 2459793, IPC C07C13/47, C07C13/54, C07C13/547, C07C5/03, C07C5/05, B01J23 /40, B81B1/00, 2012].

Недостатком данного способа является использование растворителя, вспомогательных веществ, дорогостоящего катализатора платиновой группы и периодическая организация процесса.The disadvantage of this method is the use of a solvent, auxiliary substances, an expensive platinum group catalyst and a periodic organization of the process.

Наиболее близким является способ селективного каталитического гидрирования дициклопентадиена в дигидродициклопентадиен, в среде по меньшей мере одного инертного растворителя, выбранного из группы линейных и разветвленных С38-алканов, бензола и толуола, с использованием, по меньшей мере, одного гидрирующего агента и, по меньшей мере, одного катализатора (на носителе - оксид алюминия, диоксид кремния, углерод и цеолит, или без носителя), выбранного из платины, палладия и никеля при избыточном давлении до 40 атм [патент № US 7078577, МПК C07C5/02, C07C5/05, 2006].The closest is the method of selective catalytic hydrogenation of dicyclopentadiene into dihydrodicyclopentadiene, in a medium of at least one inert solvent selected from the group of linear and branched C3-WITH8-alkanes, benzene and toluene, using at least one hydrogenating agent and at least one catalyst (supported by alumina, silica, carbon and zeolite, or unsupported) selected from platinum, palladium and nickel at excess pressure up to 40 atm [patent no. US 7078577, IPC C07C5/02, C07C5/05, 2006].

Недостатками изобретения являются: использование дорогостоящих катализаторов, необходимость разбавления дициклопентадиена инертными растворителями, невысокая производительность катализатора, использование большого избыточного давления водорода.The disadvantages of the invention are: the use of expensive catalysts, the need to dilute dicyclopentadiene with inert solvents, low catalyst productivity, and the use of high excess hydrogen pressure.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного способа селективного восстановления дициклопентадиена.The objective of the present invention is to develop a technological method for the selective reduction of dicyclopentadiene.

Техническим результатом является повышение селективности процесса и повышение выхода продукта реакции.The technical result is to increase the selectivity of the process and increase the yield of the reaction product.

Поставленный технический результат достигается в способе получения дигидродициклопентадиена, заключающемся во взаимодействии дициклопентадиена с молекулярным водородом при нагревании в реакторе проточного типа в присутствии катализатора, иммобилизированного на оксиде алюминия, при этом процесс проводят при температуре 150°С, в качестве катализатора используют наноструктурированные частицы меди, полученные химическим восстановлением комплексных соединений меди, в качестве оксида алюминия используют его гамма-модификацию, водород подают на катализатор с расходом 550-1100 л/(лкат⋅ч), а дициклопентадиен - с весовой скоростью 1.73-3.46 ч-1.The stated technical result is achieved in a method for producing dihydrodicyclopentadiene, which consists in the interaction of dicyclopentadiene with molecular hydrogen when heated in a flow-type reactor in the presence of a catalyst immobilized on aluminum oxide, and the process is carried out at a temperature of 150°C; nanostructured copper particles obtained as a catalyst are used chemical reduction of copper complex compounds, its gamma modification is used as aluminum oxide, hydrogen is supplied to the catalyst at a flow rate of 550-1100 l/(l cat ⋅h), and dicyclopentadiene at a weight rate of 1.73-3.46 h -1 .

Сущность способа заключается в частичном восстановлении дициклопентадиена водородом при атмосферном давлении в присутствии иммобилизированных на γ-Al2O3 наноструктурированных частиц меди, полученных химическим восстановлением комплексных соединений меди. Достоинствами способа являются высокая селективность процесса до (100%), высокий выход целевого дигидродициклопентадиена (97%) при полной конверсии исходного дициклопентадиена с использованием недорогих, легкодоступных катализаторов.The essence of the method is the partial reduction of dicyclopentadiene with hydrogen at atmospheric pressure in the presence of nanostructured copper particles immobilized on γ-Al 2 O 3 , obtained by chemical reduction of copper complex compounds. The advantages of the method are the high selectivity of the process up to (100%), high yield of the target dihydrodicyclopentadiene (97%) with complete conversion of the original dicyclopentadiene using inexpensive, readily available catalysts.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

В реакторе вытеснения между слоями инертного наполнителя (кварцевая насадка) размещают слой катализатора. На катализатор при соответствующих температурах дозировано подают дициклопентадиен и водород двумя однонаправленными потоками сверху (прямоточно).In a displacement reactor, a catalyst layer is placed between layers of inert filler (quartz packing). Dicyclopentadiene and hydrogen are dosed onto the catalyst at appropriate temperatures in two unidirectional flows from above (directly).

Наиболее оптимальным расходом водорода является 550-1100 л/(лкат⋅ч), так как использование меньшего количества водорода приводит к уменьшению выхода и конверсии исходного сырья, дальнейшее увеличение избытка водорода нецелесообразно, так как приводит к уменьшению времени контакта реакционной смеси с катализатором.The most optimal hydrogen consumption is 550-1100 l/(l cat ⋅h), since the use of less hydrogen leads to a decrease in the yield and conversion of the feedstock; a further increase in the excess of hydrogen is impractical, since it leads to a decrease in the contact time of the reaction mixture with the catalyst.

Наиболее оптимальной весовой скоростью подачи дициклопентадиена является 1.73-3.46 ч-1. Увеличение расхода приводит к уменьшению конверсии исходных веществ, уменьшение - к уменьшению производительности реактора.The most optimal weight feed rate of dicyclopentadiene is 1.73-3.46 h -1 . An increase in flow rate leads to a decrease in the conversion of starting materials, a decrease leads to a decrease in reactor productivity.

Для получения катализатора носитель γ-Al2O3 пропитывают 1 масс.% раствором комплексной соединений меди ([сольват аква-ди-(фуран-2-карбоксилато-О)-ди-(имидазол)медь(II) с ацетонитрилом] или [аква-ди-(фуран-3-карбоксилато-О)-ди-(имидазол)медь(II)]) в дистиллированной воде или этиловом спирте, фильтруют носитель и сушат на воздухе с последующей обработкой 10 масс.% раствора тетрагидробората натрия в дистиллированной воде при 60°С. Полученный катализатор загружают в реактор во влажном виде, осушают от воды в токе водорода непосредственно перед проведением процесса.To obtain the catalyst, the γ-Al 2 O 3 carrier is impregnated with a 1 wt.% solution of complex copper compounds ([aqua-di-(furan-2-carboxylato-O)-di-(imidazole) copper(II) solvate with acetonitrile] or [ aqua-di-(furan-3-carboxylato-O)-di-(imidazole) copper(II)]) in distilled water or ethyl alcohol, filter the carrier and dry in air, followed by treatment with a 10 wt.% solution of sodium tetrahydroborate in distilled water at 60°C. The resulting catalyst is loaded into the reactor in wet form and dried from water in a stream of hydrogen immediately before the process.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

В качестве комплексного соединения меди используется [аква-ди-(фуран-3-карбоксилато-О)-ди-(имидазол)медь(II)], в качестве растворителя для пропитки носителя используется этанол. На катализатор подается молекулярный водород с расходом 1100 л/(лкат⋅ч). Одновременно с водородом прямоточно подается дициклопентадиен с весовой скоростью 3.46 ч-1. Температура процесса 150°С. Конверсия дициклопентадиена 97%, селективность по дигидродициклопентадиену 100%. Выход дигидродициклопентадиена составил 97%.[Aqua-di-(furan-3-carboxylato-O)-di-(imidazole) copper(II)] is used as a copper complex compound; ethanol is used as a solvent for impregnating the carrier. Molecular hydrogen is supplied to the catalyst at a flow rate of 1100 l/(l cat ⋅h). Simultaneously with hydrogen, dicyclopentadiene is fed directly at a weight rate of 3.46 h -1 . Process temperature 150°C. Conversion of dicyclopentadiene 97%, selectivity for dihydrodicyclopentadiene 100%. The yield of dihydrodicyclopentadiene was 97%.

Пример 2Example 2

Выполняется по примеру 1 с использованием в качестве комплексного соединения меди [сольват аква-ди-(фуран-2-карбоксилато-О)-ди-(имидазол)медь(II) с ацетонитрилом], в качестве растворителя для пропитки носителя дистиллированной воды, с расходом водорода 550 л/(лкат⋅ч) и весовой скоростью подачи дициклопентадиена 1.73 ч-1. Конверсия дициклопентадиена 100%, селективность по дигидродициклопентадиену 94%. Выход дигидродициклопентадиена составил 94%.Performed according to example 1 using copper (aqua-di-(furan-2-carboxylato-O)-di-(imidazole)copper(II) solvate with acetonitrile) as a complex compound], as a solvent for impregnating the carrier with distilled water, with hydrogen consumption is 550 l/(l cat ⋅h) and the weight feed rate of dicyclopentadiene is 1.73 h -1 . Conversion of dicyclopentadiene 100%, selectivity for dihydrodicyclopentadiene 94%. The yield of dihydrodicyclopentadiene was 94%.

Пример 3Example 3

Выполняется по примеру 1 с использованием в качестве комплексного соединения меди [аква-ди-(фуран-3-карбоксилато-О)-ди-(имидазол)медь(II)], в качестве растворителя для пропитки носителя дистиллированной воды, с расходом водорода 550 л/(лкат⋅ч) и весовой скоростью подачи дициклопентадиена 1.73 ч-1. Конверсия дициклопентадиена 100%, селективность по дигидродициклопентадиену 12%, селективность по продукту полного гидрирования - тетрагидродициклопентадиену 88%. Выход дигидродициклопентадиена составил 12%.Performed according to example 1 using copper complex compound [aqua-di-(furan-3-carboxylato-O)-di-(imidazole) copper(II)], as a solvent for impregnating the carrier with distilled water, with a hydrogen consumption of 550 l/(l cat ⋅h) and the weight feed rate of dicyclopentadiene is 1.73 h -1 . Conversion of dicyclopentadiene is 100%, selectivity for dihydrodicyclopentadiene is 12%, selectivity for the product of complete hydrogenation - tetrahydrodicyclopentadiene is 88%. The yield of dihydrodicyclopentadiene was 12%.

Пример 4Example 4

Выполняется по примеру 1 с использованием в качестве комплексного соединения меди [сольват аква-ди-(фуран-2-карбоксилато-О)-ди-(имидазол)медь(II) с ацетонитрилом], в качестве растворителя для пропитки носителя этилового спирта, с расходом водорода 550 л/(лкат⋅ч) и весовой скоростью подачи дициклопентадиена 1.73 ч-1. Конверсия дициклопентадиена 85%, селективность по дигидродициклопентадиену 100%. Выход дигидродициклопентадиена составил 85%.Performed according to example 1 using copper(II) aqua-di-(furan-2-carboxylato-O)-di-(imidazole)copper(II) solvate with acetonitrile as a complex compound], as a solvent for impregnation of the ethyl alcohol carrier, with hydrogen consumption is 550 l/(l cat ⋅h) and the weight feed rate of dicyclopentadiene is 1.73 h -1 . Conversion of dicyclopentadiene 85%, selectivity for dihydrodicyclopentadiene 100%. The yield of dihydrodicyclopentadiene was 85%.

Таким образом, способ получения дигидродициклопентадиена, заключающийся во взаимодействии дициклопентадиена с молекулярным водородом при температуре 150°С в реакторе проточного типа в присутствии иммобилизированных на γ-Al2O3 наноструктурированных частиц меди, полученных химическим восстановлением комплексных соединений меди, при подаче водорода на катализатор с расходом 550-1100 л/(лкат⋅ч), а дициклопентадиена - с весовой скоростью 1.73-3.46 ч-1, обеспечивает повышение селективности процесса и повышение выхода продукта реакции.Thus, the method for producing dihydrodicyclopentadiene, which consists in the interaction of dicyclopentadiene with molecular hydrogen at a temperature of 150°C in a flow-type reactor in the presence of nanostructured copper particles immobilized on γ-Al 2 O 3 , obtained by chemical reduction of copper complex compounds, when hydrogen is supplied to the catalyst with flow rate of 550-1100 l/(l cat ⋅h), and dicyclopentadiene - with a weight rate of 1.73-3.46 h -1 , provides increased selectivity of the process and increased yield of the reaction product.

Claims (1)

Способ получения дигидродициклопентадиена, заключающийся во взаимодействии дициклопентадиена с молекулярным водородом при нагревании в реакторе проточного типа в присутствии катализатора, иммобилизированного на оксиде алюминия, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 150°С, в качестве катализатора используют наноструктурированные частицы меди, полученные химическим восстановлением комплексных соединений меди, в качестве оксида алюминия используют его гамма-модификацию, водород подают на катализатор с расходом 550-1100 л/(лкат⋅ч), а дициклопентадиен - с весовой скоростью 1.73-3.46 ч-1.A method for producing dihydrodicyclopentadiene, which consists in the interaction of dicyclopentadiene with molecular hydrogen when heated in a flow-type reactor in the presence of a catalyst immobilized on aluminum oxide, characterized in that the process is carried out at a temperature of 150°C; nanostructured copper particles obtained by chemical reduction of complex copper compounds, its gamma modification is used as aluminum oxide, hydrogen is fed to the catalyst at a flow rate of 550-1100 l/(l cat ⋅h), and dicyclopentadiene at a weight rate of 1.73-3.46 h -1 .
RU2023107880A 2023-03-30 Method for producing 5,6-dihydrodicyclopentadiene RU2807193C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2807193C1 true RU2807193C1 (en) 2023-11-10

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7078577B2 (en) * 2003-08-11 2006-07-18 Equistar Chemicals, Lp DihydroDicyclopentadiene production
RU2459793C1 (en) * 2011-07-08 2012-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" Method of producing dicyclopentene (tricyclo-[5.2.1.02,6]decene-3)
RU2619936C1 (en) * 2016-07-13 2017-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for recovery of uncertainty bicyclic compounds

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7078577B2 (en) * 2003-08-11 2006-07-18 Equistar Chemicals, Lp DihydroDicyclopentadiene production
RU2459793C1 (en) * 2011-07-08 2012-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" Method of producing dicyclopentene (tricyclo-[5.2.1.02,6]decene-3)
RU2619936C1 (en) * 2016-07-13 2017-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for recovery of uncertainty bicyclic compounds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4401823A (en) Hydrogenolysis of polyhydroxylated compounds
US4380679A (en) Hydrogenation of saccharides
Buhl et al. Production of p-cymene from α-limonene over silica supported Pd catalysts
US3485887A (en) Process for the treatment by hydrogenation of c4-hydrocarbons containing butadiene and n-but-1-ene
KR101514580B1 (en) Method for manufacturing unsaturated hydrocarbon, and dehydrogenation catalyst used in said method
CN1903432A (en) Process for the hydrogenation of oxo-aldehydes with a high ester content
US3113980A (en) Catalysts and process for the selective hydrogenation of acetylenes
JP4523301B2 (en) Method for producing cyclododecene
Huang et al. Stability of supported transition metal catalysts in the hydrogenation of nitriles
KR20110112341A (en) Selective catalytic hydrogenation of alkynes to corresponding alkenes
TW201010791A (en) Catalyst and process for preparing saturates ethers by hydrogenating unsaturated ethers
JPH03127750A (en) Method for hydrogenation of citral
RU2807193C1 (en) Method for producing 5,6-dihydrodicyclopentadiene
US6278031B1 (en) Catalyst and process for preparing 2-buten-1-ol compounds
HU180654B (en) Process for producing nitrozo-benzene
JP2019501193A5 (en)
CA2064139C (en) Process for preparing pentafluoroethane by hydrogenolysis of chloropentafluoroethane
JP5784037B2 (en) Isomerization of linear alpha-olefins
RU2727190C2 (en) Improved catalyst for converting ethylbenzene in a method for isomerisation of xylene
Popov et al. Colloidal and nanosized catalysts in organic synthesis: XV. Gas-phase hydrogenation of alkenes catalyzed by supported nickel nanoparticles
FR2505819A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING ALCOHOLS BY CATALYTIC HYDROGENATION OF ORGANIC ACID ESTERS
JP7160604B2 (en) Method for producing 1,3-butadiene and acetaldehyde diethyl acetal
Akchurin et al. Hydrogenation of Ketones and Esters Catalyzed by Pd/C‒SiO 2
Nebykov et al. Colloid and nanosized catalysts in organic synthesis: XXII. Hydrogenation of cycloolefins catalyzed by immobilized transition metals nanoparticles in a three-phase system
RU2803370C1 (en) Catalyst for the selective hydrogenation of dicyclopentadiene