Способ подготовки палладиевого катализатора для синтеза этилового эфира 10-(2,3,4-триметокси-6-метилфенил) декановой кислоты

 

Изобретение относится к способам активации неотработанных катализаторов, используемых в процессах синтеза полупродуктов лекарственных средств и витаминов. Способ подготовки палладиевого катализатора на углеродном носителе "Сибунит" проводят воздействием ультразвука с интенсивностью 0,1- 3 Вт/см² в течение 5-60 с с помощью конической насадки ультразвукового излучателя, которую погружают в химический стаканчик с катализатором, находящимся в изопропанольном растворе серной кислоты. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к способам активации катализаторов, используемых в процессах синтеза полупроводников лекарственных средств и витаминов.

Известно, что активацию катализаторов чаще всего осуществляют термическими методами, что приводит зачастую к нарушению кристаллической структуры или физическому разрушению катализатора. Известен метод активации "свежих" катализаторов, а также восстановления активности утомленных катализаторов путем их обработки водной культурой, содержащей бактерии, например бактерии, восстанавливающие сульфаты, окисляющие сульфиды о окисляющие железо. Катализатор при этом можно пропитывать различными методами, в том числе путем одновременного нанесения активной фазы катализатора на носитель и активации катализатора бактериями, находящимися вместе с активной фазой катализатора в разбавленном пропиточном растворе. После удаления культуры в случае необходимости катализаторы нагревают до температуры 400- 500^oC (Авт.св. СССР N 190288, кл. B 01 J 37/34).

Недостатками этого метода является то, что, во-первых, он не позволяет полностью от термической обработки в процессе подготовки катализатора, во-вторых, требует для своего осуществления совмещения микробиологических и химических стадий, что приводит к усложнению аппаратурного обеспечения.

Наиболее близким по технической сущности является случай обработки платиновой (Pt) и палладиевой (Pd) черни для последующего гидрирования алкенов, окисления этанола. Pt чернь произведенная в присутствии ультразвука показала увеличение поверхностной площади и магнитной чувствительности. Наиболее активная Pt чернь получается при частоте обработки 3 МГц T.J. Mason - London and N.-Y. 1990, p.50).

Недостатком этого метода является то, что ультразвуковой обработке подвергается не имеющий носителя катализатор. Это позволяет применять мощный ультразвук (свыше 1 Вт/см²), что приводит к измельчению катализатора и частично за счет этого к повышению активности. Использование такого ультразвукового воздействия для катализатора, нанесенного на мягкий углеродный носитель, невозможно, так как приводит к его разрушению.

Задачей, решаемой при использовании предлагаемого изобретения, является улучшение качеств "свежего" катализатора.

Техническим результат изобретения улучшение характеристик катализатора, выражающееся в повышении его активности в процессе получения этилового эфира 10-(2,3,5-триметокси-6-метилфенил)декановой кислоты.

Технический результат достигается тем, что в способе подготовки палладиевого катализатора на углеродном носителе для процесса синтеза этилового эфира 10-(2,3,4-триметокси-6-метилфенил)декановой кислоты, включающем воздействие ультразвуком с частотой 22 кГц, при этом используют ультразвук с интенсивностью воздействия 0,1- 3 Вт/см² в течение 5-60 с на катализатор, помещенный в раствор. В качестве катализатора используют палладиевый катализатор, нанесенный на "Сибунит". Этот палладиевый катализатор мелкодисперсный (с гранулометрическим составом от 15 до 70 мкм), он имеет темно-серый цвет. Для проведения ультразвуковой обработки используется ультразвуковой диспергатор УЗДН А. Ультразвуковое воздействие на подготавливаемый для процесса гидрирования этилового эфира 9-(2,3,4- триметокси-6-метилбензоил)нонановой кислоты катализатор проводится с частотой колебаний 20-22 кГц и интенсивностью 0,1-3 Вт/см² в течение 5-60 с, причем весь процесс проводится с применением конической насадки ультразвукового пьезоэлектрического излучателя, при этом катализатор находится в химическом стаканчике в изопропанольном растворе серной кислоты (3,8 моль/м³). При отклонении частоты в меньшую сторону происходит выход из зоны ультразвуковых колебаний, а при отклонении в большую сторону по частоте, так же, как и при отклонении в меньшую сторону интенсивности ультразвукового воздействия, не удается достичь эффекта активации. При отклонении интенсивности ультразвука в большую сторону происходит разрушение катализатора и значительное снижение его активности. Применение цилиндрической насадки ультразвукового излучателя приводит к изменению структуры акустического поля. В измененном акустическом поле также возможно проведение процесса подготовки катализатора, однако использование цилиндрической насадки приводит к значительным потерям катализатора при его перенесении из насадки в реактор, что невыгодно из-за высокой стоимости палладия. Кроме того, дальнейшее увеличение времени ультразвуковой обработки делает невозможным проведение эффективной активации, что выражается в низкой приведенной скорости получения этилового эфира 10-(2,3,4-триметокси-6-метилфенил)декановой кислоты с использованием данного катализатора.

Подготовка с целью активации необработанного палладиевого катализатора, нанесенного на углеродный носитель "Сибунит", для процесса гидрирования этилового эфира 9-(2,3,4-триметокси-6-метилбензоил)нонановой кислоты до этилового эфира 10-(2,3,4-триметокси-6-метилфенил)декановой кислоты с помощью ультразвукового воздействия с интенсивностью 0,1-3 Вт/см² и временем обработки 5-60 с в изопропанольном растворе серной кислоты (3,8 моль/м³) с использованием конической насадки ультразвукового излучателя является новым по сравнению с прототипом.

Под воздействием ультразвуковых колебаний происходит более равномерно распределение палладия по поверхности, что, по-видимому, способствует формированию большего числа активных центров. Кроме того, по данным РФЭС-спектрокопии ультразвуковое воздействие на катализатор приводит к накоплению Pd(II), что также увеличивает активность.

Для пояснения способа подготовки необработанного катализатора Pd/"Сибунит" с помощью ультразвуковой обработки приведены чертежи, где на фиг.1 изображена ультразвуковая установка (общий вид), на фиг.2 представлено изменение гранулометрического состава катализатора после ультразвукового воздействия. Этот рисунок подтверждает, что ультразвуковая обработка катализатора с интенсивностью 0,1-3 Вт/см² и временем обработки 5 60 с не приводит к существенному изменению гранулометрического состава катализатора, а значит к его разрушению. На фиг.3 приведены зависимости выхода продукта реакции гидрирования от изменения интенсивности ультразвуковго воздействия.

Лучший вариант осуществления изобретения Для проведения процесса гидрирования этилового эфира 9-(2,3,4-триметокси-6-метилбензоил)нонановой кислоты до этилового эфира 10-(2,3,4-триметокси-6-метилфенил)декановой кислоты используют палладиевый катализатор (темно-серого цвета), нанесенный на углеродный носитель "Сибунит". Подготовка этого катализатора с целью повышения его активности осуществляется в ультразвуковом поле.

Ультразвуковая установка состоит из ультразвукового генератора 1 (УЗДН А), соединенного кабелем 2 с ультразвуковом излучателем 3. На ультразвуковом излучателе 3 устанавливают коническую насадку 4, которую погружают в химический стаканчик 5 с катализатором, находящимся в изопропанольном растворе серной кислоты (3,8 моль/м³).

Обработка производится следующим образом: настраивается ультразвуковой генератор 1 по времени и по интенсивности ультразвукового воздействия, навеску катализатора (0,5 г) насыпают в химический стаканчик 5 и заливают 10 мл изопропанольного раствора серной кислоты.

Результаты регенерации катализатора приведены в табл. 1 и на фиг. 3.

Предлагаемый способ регенерации реализуется на промышленно выпускаемом ультразвуковом генераторе, процесс проходит быстро и дает хорошие результаты.

Формула изобретения

Способ подготовки палладиевого катализатора для синтеза этилового эфира 10-(2,3,4-триметокси-6-метилфенил)декановой кислоты, включающий воздействие на катализатор ультразвуком с частотой 20 22 кГц, отличающийся тем, что в качестве палладиевого катализатора используют катализатор, содержащий палладий на углеродном носителе "Сибунит", и воздействие осуществляют ультразвуком с интенсивностью ультразвукового воздействия 0,1 3 Вт/см² в течение 5 60 с в изопропанольном растворе серной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4