РЕАКЦИИ СПИРТОВ И ИЗОБУТИЛЕНА НА КИСЛОТНЫХ ЦЕНТРАХ ПОВЕРХНОСТИ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ

Бударин В.Л., Яцимирский В.К., Диюк В.Е., Гомонюк Л.Н.

Киевский национальный университет имени Т. Шевченко

Катализаторы, содержащие поверхностные кислотные центры широко используются в реакциях изомеризации, этерификации, гидратации и др. Перспективным является применение данных катализаторов в синтезе простых эфиров из спирта и ненасыщенного углеводорода. Простые эфиры на основе изобутилена широко используются как присадки для повышения октанового числа бензина. Присадки на основе простых эфиров в отличие от традиционных добавок (на основе ароматических и металорганических соединений) экологически безопасны.

С другой стороны, в настоящее время в качесве присадки используется преимущесвенно метилтретбутиловый  эфир (МТБЭ), к недостаткам котрого необходимо отнести высокую растворимость в нем воды. Применение других эфиров, отличающихся от МТБЭ более разветвленным строением, является более предпочтительным как с точки зрения растворимости в них воды, так и их эффективностью.

В данной работе ИК-спектрометрически были исследованы процессы, происходящие в системе изобутилен-спирт (метанол и изопропанол) на поверхности косточкового активированного угля (КАУ), модифицированного сульфогруппами.

Образцы катализаторов получали по двум методикам. Образец I получали при кипячении окисленного КАУ с концентрированной серной кислотой. При этом происходило замещение атомов водорода ароматических фрагментов на сульфогруппы. Образец II получали хлорированием КАУ при нагревании CCl₄. Затем поверхностные атомы хлора замещали на сульфогруппы при обработке раствором Na₂SO₃. Методом термодесорбции аммиака определено колличество сульфогрупп на поверхности образцов, что составляет 1,3·10^-3 и 0,7·10^-3 моль/г для образцов I и II, соответственно.

Показано, что образцы проявляют каталитическую активность в синтезе эфиров уже при 80-100⁰С. Оптимальным температурным интервалом является 110-120⁰С, поскольку при повышении температуры происходят параллельные процессы. В системе изобутилен-изопропанол при температурах выше 120⁰С происходит образование пропилена, а в системе изобутилен-метанол – образование диметилового эфира. Полученные данные объяснены с точки зрения устойчивости соответствующих карбониевых ионов.