Одним из наиболее перспективных методов синтеза ароматических аминов является каталитическое гидрирование нитросоединений, однако в большинстве случаев процесс протекает при довольно жестких условиях: повышенных температурах и давлении.
Целью данной работы является изучение реакций гидрирования n-хлорнитробензола на Pt катализаторах, нанесенных на оксид гадолиния и алюминия, последний взят в качестве катализатора сравнения. Особенностью данной реакции являются мягкие условия ее проведения: T= 25 °C и атмосферное давление.
Кинетика реакции гидрирования п-хлорнитробензола на указанных катализаторах изучалась на лабораторной установке [1], позволяющей по объему поглощенного водорода определять скорость реакции. Катализаторы готовили методом пропитки оксида солью платинохлорводородной кислоты с последующей сушкой и измельчением до фракции 0,01 мм. п-Хлорнитробензол является твердым веществом, поэтому предварительно необходимо было подобрать среду для гидрирования. Результаты по изучению его растворимости в воде, этиловом, изопропиловом и изоамиловом спиртах представлены в работе [2]. Для гидрирования п-хлорнитробензола в качестве среды был взят этанол. Гидрирование протекало по нитрогруппе, при этом бензольное кольцо не гидрировалось.
На рис. 1а представлены кинетические кривые гидрирования п-хлорнитробензола на 1 % Pt/Gd2O3 (1) и 1 % Pt/Al2O3 (2) катализаторах в координатах: «объем поглощенного водорода – время». Анализируя ход кинетических кривых можно отметить, что гидрирование п-хлорнитробензола на вышеуказанных катализаторах протекает с разной скоростью, так превращение п-хлорнитробензола в п-хлораминобензол на 1 %Pt/Gd2O3 катализаторе осуществляется за 25 минут, а на катализаторе сравнения 1 %Pt/Аl2O3 за 65 минут.
Зависимость объема поглощенного водорода гидрирования п-хлорнит-робензола (а) и степени превращения (б) от времени на 1 %Pt/Gd2O3 (1) и 1 %Pt/Al2O3 (2) катализаторах
При гидрировании п-хлорнитробензола на обоих катализаторах наблюдалось недопоглощение водорода. Так теоретический объем водорода, рассчитанный по уравнению реакции, составляет 85,3 мл. При использовании 1 %Pt/Gd2O3 катализатора поглощается 80 мл водорода, что составляет 94,1 %, а на 1 %Pt/Al2O3 катализаторе поглощается 75 мл водорода, что соответствует 88,2 %. Наиболее наглядно это видно из графика зависимости степени превращения от времени (рис.1б). Полученные данные согласуются с результатами гидрирования орто-замещенных нитробензолов на катализаторах авторов [3]. Для реакции гидрирования п-хлорнитробензола классическим методом подстановки был рассчитан порядок по гидрируемому веществу: реакция протекает по уравнению первого порядка по п-хлорнитробензолу.