Кінетика каталітичного окиснення 4-брометилбензену озоном в оцтовій кислоті

Анотація

Досліджено кінетичні закономірності каталітичного окиснення 4-брометилбензену озоном для створення екологічної, низькотемпературної технології синтезу 4-бромацетофенону. Експеримент проводили у скляному реакторі з пористою перетинкою за умов кінетичного режиму при температурі 293-333 К. Концентрацію озону у газовій фазі визначали спектрофотометричним методом. Аналіз 4-бромацетофенону та продуктів його окиснення проводили методом газорідинної хроматографії. Окиснення 4-брометилбензену озоном у розчині оцтової кислоти при температурі 293 К в присутності каталітичних домішок манган(ІІ) ацетату протікає переважно за етильною групою з утворенням суміші 4-бром-ацетофенону (95,6 %) і 1-(4-омфеніл)етанолацетату (4,2 %). Запобігання деструктивного окиснення бензенового кільця (озонолізу) із залученням каталізатора пояснюється тим, що озон за умов каталізу переважно реагує з сіллю мангану (ІІ), а не з субстратом з утворенням активної форми мангану Mn(IV) яка, володіючи високою субстратною селективністю до алкільних груп аренів, спрямовує окиснення 4-брометилбензену за етильною групою. Висока селективність окиснення за бічним ланцюгом досягається лише при підвищених концентраціях каталізатора, що в значній мірі пояснюється більш високою швидкістю реакції субстрату з озоном, ніж з Mn(IV). Склад продуктів каталітичного окиснення 4-брометилбензену залежить від температури: при 293 К реакція зупиняється на стадії утворення відповідного кетону і ацильованого спирту, підвищення температури сприяє подальшому окисненню 4-бромацетофенону до 4-бромбензойної кислоти, при цьому утворюється суміш, що містить 4-бромацетофенон (82,5 %), 1-(4-бромфеніл)етанолацетат (4,2 %)та 4-бромбензойна кислота (11,8 %). Проведені дослідження дозволили сформулювати загальні закономірності реакції каталітичного окиснення 4-брометилбензену озоном в оцтовій кислоті, пояснити роль каталізатора в системі і запропонувати хімічну схему окиснення, що відповідає експериментальним даним, а також поширити теоретичні уявлення щодо особливостей каталітичної реакції окиснення озоном в ряду етилбензену.