Рідиннофазне окиснення 2-хлортолуену озоном до 2-хлорбензойної кислоти – напівпродукту для виробництва натрій диклофенаку

Autor: Bushuiev, A. S., Halstian, A. H., Kotova, V. V.
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Current issues in pharmacy and medicine: science and practice; Vol. 13 No. 3 (2020)
Актуальные вопросы фармацевтической и медицинской науки и практики; Том 13 № 3 (2020)
Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики; Том 13 № 3 (2020)
ISSN: 2306-8094
2409-2932
Popis: 2-Chlorobenzoic acid is used as an intermediate for diclofenac sodium production. In industry, it is obtained by oxidation of 2-chlorotoluene with potassium permanganate in an aqueous acidic medium. Due to the deficiency and cost of the oxidant as well as the formation of large amounts of toxic wastewater, the known method has no future. Therefore, an urgent task is to develop a new, low-waste synthesis of 2-chlorobenzoic acid using the available and ballastless oxidant – ozone. The kinetics and mechanism of the liquid-phase oxidation reaction of 2-chlorotoluene with ozone are studied. It was found that the oxidation of the substrate with ozone occurs mainly in the aromatic ring with the formation of aliphatic peroxide compounds. Increasing the temperature to 90 °C and introducing the catalyst – cobalt (II) acetate – into the system contributes to an increase of oxidation selectivity by the methyl group from 18.0% to 92.5 %. Among the aromatic products, 2-chlorobenzoic acid (88.0 %) and 2-chlorobenzaldehyde (4.2 %) are formed.The aim of the work is to study the kinetics, the mechanism of the liquid-phase oxidation reaction of 2-chlorotoluene with ozone and to develop a new method of 2-chlorobenzoic acid synthesis basing on the research performed.Materials and methods. Glacial acetic acid manufactured by Sigma, “Ch. P.” qualified; 2-chlorotoluene, 2-chlorobenzaldehyde, 2-chlorobenzoic acid manufactured by company "Acros organics" company, “Ch. P.” qualified; cobalt (II) acetate, “Ch. P. qualified” were used in the experiments. Studies of the reaction mass quantitative composition were performed by gas-liquid chromatography. 2-chlorobenzoic acid was determined with potentiometric titration. Ozone concentration at the reactor inlet and outlet was determined by the absorption spectrophotometric method in the range of 254–290 nm on a SF-46 spectrophotometer designed to measure the transmission coefficients of liquid and solid transparent substances in the spectral range from 190 nm to 1100 nm.Results. The kinetics and mechanism of the liquid-phase oxidation reaction of 2-chlorotoluene with ozone have been studied. It was found that raising the temperature to 90°C and introducing a catalyst – cobalt (II) acetate – into the system results in an increase in the selectivity of oxidation by the methyl group from 18.0 % to 92.5 %. Among the aromatic products, 2-chlorobenzoic acid (88.0 %) and 2-chlorobenzaldehyde (4.2 %) are formed.Conclusions. During the oxidation of 2-chlorotoluene with ozone in acetic acid, mainly aliphatic peroxide compounds are formed, and 2-chlorobenzoic acid is formed only with a yield of 16.5 %. Increasing the temperature to 90 °С and introducing cobalt (II) acetate into the catalyst system makes it possible to direct the process mainly to the methyl group with the formation of 88.0 % 2-chlorobenzoic acid.
2-Хлорбензойную кислоту используют как полупродукт для производства диклофенака натрия. В промышленности ее получают окислением 2-хлортолуола калий перманганатом в водно-кислой среде. В связи с дефицитом и высокой стоимостью окислителя, а также из-за образования большого количества токсичных сточных вод известный метод не имеет будущего. Поэтому актуальная задача – разработка нового, малоотходного синтеза 2-хлорбензойной кислоты с применением доступного и безбалластного окислителя – озона.Цель работы – изучить кинетику, механизм жидкофазной реакции окисления 2-хлортолуола озоном и по результатам исследований разработать новый метод синтеза 2-хлорбензойной кислоты.Материалы и методы. В опытах использовали ледяную уксусную кислоту фирмы «Sigma» квалификации «х.ч.»; 2-хлортолуол, 2-хлорбензальдегид, 2-хлорбензойную кислоту фирмы «Acros organics» квалификации «х.ч.»; кобальт (II) ацетат квалификации «х.ч.». Количественный состав реакционной массы исследовали методом газожидкостной хроматографии. Определение 2-хлорбензойной кислоты проведено методом потенциометрического титрования. Концентрацию озона на входе и выходе из реактора определяли спектрофотометрическим методом с поглощением в области 254–290 нм на спектрофотометре СФ-46, который предназначен для измерения коэффициентов пропускания жидких и твердых прозрачных веществ в области спектра от 190 нм до 1100 нм.Результаты. Изучена кинетика и механизм жидкофазной реакции окисления 2-хлортолуола озоном. Установлено, что окисление субстрата озоном происходит преимущественно по ароматическому кольцу с образованием алифатических пероксидных соединений. Повышение температуры до 90 °С и введение в систему катализатора – кобальт (II) ацетата – способствует росту селективности окисления по метильной группе с 18,0 % до 92,5 %. Среди продуктов ароматического характера образуется 2-хлорбензойная кислота (88,0 %) и 2-хлорбензальдегид (4,2 %).Выводы. При окислении 2-хлортолуола озоном в уксусной кислоте образуются преимущественно алифатические соединения перекисного характера, а 2-хлорбензойная кислота образуется с выходом только 16,5 %. Повышение температуры до 90 °С и введение в систему катализатора (кобальт (II) ацетата) позволяет направить процесс преимущественно по метильной группе с образованием 88,0 % 2-хлорбензойной кислоты.
2-Хлорбензойну кислоту використовують як напівпродукт для виробництва натрій диклофенаку. У промисловості її отримують окисненням 2-хлортолуену калій перманганатом у водно-кислому середовищі. Через дефіцит і високу вартість окисника, утворення великої кількості токсичних стічних вод відомий метод не має майбутнього. Тому актуальним завданням є розроблення нового, маловідходного синтезу 2-хлорбензойної кислоти із застосуванням доступного та безбаластного окисника – озону.Мета роботи – вивчити кінетику, механізм рідиннофазної реакції окиснення 2-хлортолуену озоном і за результатами дослідження розробити новий метод синтезу 2-хлорбензойної кислоти.Матеріали та методи. У дослідах використовували льодяну оцтову кислоту фірми «Sigma» кваліфікації «Х.Ч.»; 2-хлортолуен, 2-хлорбензальдегід, 2-хлорбензойну кислоту фірми «Acros organics» кваліфікації «Х.Ч.»; кобальт (ІІ) ацетат кваліфікації «Х.Ч.». Кількісний склад реакційної маси дослідили методом газорідинної хроматографії. Визначення 2-хлорбензойної кислоти здійснювали методом потенціометричного титрування. Концентрацію озону на вході і виході з реактора визначали спектрофотометричним методом за поглинанням в області 254–290 нм на спектрофотометрі СФ-46, що призначений для вимірювання коефіцієнтів пропускання рідких і твердих прозорих речовин в області спектра від 190 нм до 1100 нм.Результати. Вивчили кінетику та механізм рідиннофазової реакції окиснення 2-хлортолуену озоном. Встановлено, що окиснення субстрату озоном відбувається переважно за ароматичним кільцем з утворенням аліфатичних пероксидних сполук. Підвищення температури до 90 °С та введення у систему каталізатора – кобальт (ІІ) ацетату – сприяє зростанню селективності окиснення за метильною групою з 18,0 % до 92,5 %. Серед продуктів ароматичного характеру утворюється 2-хлорбензойна кислота (88,0 %) та 2-хлорбензальдегід (4,2 %).Висновки. При окисненні 2-хлортолуену озоном в оцтовій кислоті утворюються насамперед аліфатичні сполуки пероксидного характеру, а 2-хлорбензойна кислота утворюється з виходом лише 16,5 %. Підвищення температури до 90 °С та введення у систему каталізатора (кобальт (ІІ) ацетату) дає змогу спрямувати процес переважно за метильною групою з утворенням 88,0 % 2-хлорбензойної кислоти.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: