ГИДРИРОВАНИЕ 2-2'-ГИДРОКСИ-5'-МЕТИЛФЕНИЛБЕНЗОТРИАЗОЛА НА СКЕЛЕТНОМ НИКЕЛЕ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ
Аннотация
При жидкофазном гидрировании 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазола на никелевом катализаторе в последовательных стадиях образуются 4,5,6,7-тетрагидро-2-2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазол и 1,3,4,5,6,7,8,9-октагидро-2-2'-гидрокси-5'-ме-тилфенилбензотриазол. Смесь 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазола и его тетра-гидропроизводного в мольном соотношении 3:2 обладает более сильным фотостабидизирующим действием, чем индивидуальные компоненты. Поэтому, выяснение причин и характера влияния состава и природы растворителя на скорость и селективность гидрирования 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазола имеет теоретическую и практическую значимость. В качестве жидкой фазы использовали органические растворители, 1 М водный раствор гидроксида натрия и смеси 2-пропанол–вода с добавками основания или кислоты. Наибольшие начальные скорости гидрирования были зафиксированы в спиртовой и водно-спиртовых средах. Использование диметилформамида, толуола и смешанных растворителей с повышенным содержанием гидроксида натрия или уксусной кислоты приводило к заметному замедлению гидрирования. Максимальная селективность по тет-рагидропроизводному бензотриазола наблюдалась в растворе щелочи с добавкой спирта и в 2-пропаноле с добавкой уксусной кислоты. В работе также рассмотрена зависимость объема поглощенного водорода, выхода 4,5,6,7-тетрагидро-2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбен-зотриазола, скорости и времени протекания гидрирования от давления водорода, температуры и количества катализатора. На основании экспериментальных данных можно сделать вывод, что с целью получения 4,5,6,7-тетрагидро-2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазола с выходом не менее 95% гидрирование 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбен-зотриазола на скелетном никеле следует проводить при давлении водорода 0,5-1 МПа и температуре 348-358 К, при массовом соотношении катализатор:реагент не более 1:8 в 1 М водном растворе гидроксида натрия с добавкой 10 об. % 2-пропанола, при условии введения дополнительного количества основания необходимого для перевода исходного гидроксизамещенного бензотриазола в фенолят.
Для цитирования:
Лефедова О.В., Немцева М.П. Гидрирование 2-2'-гидрокси-5'-метилфенилбензотриазола на скелетном никеле в жидкой фазе. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 2. С. 8-15. DOI: 10.6060/rcj.2025692.2.
Литература
Павлов Н.Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. М.: Химия. 1982. 224 с.
Fluegge A.P., Waiblinger F., Stein M., Keck J., Kramer H.E.A., Fischer P., Wood M., Debellis A., Ravichandran R., Leppard D. Probing the intramolecular hydrogen bond of 2-(2-hydroxyphenyl)benzotriazoles in polar environ-ment: a photophysical study of UV absorber efficiency. J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. N 39. P. 9733-973344. DOI: 10.1021/jp0721189.
Horst E.A. Kramer. Wirkungsweise von stabilisatoren in polymeren unter berücksichtigung der 2-hydroxyphenylben-zotriazole. Angew. Makromol. Chem. 1990. V. 183. N 1. P. 67-101. DOI: 10.1002/apmc.1990.051830104.
Базанова И.Н., Лефедова О.В., Гостикин В.П., Кудряшова Л.В. Кинетика восстановления замещенного бензотриазола на никеле Ренея в спиртовой и водно-щелочной средах. Кинетика и катализ. 1987. Т. 28. № 6. С. 1364-1369.
Лефедова О.В., Немцева М.П. 2-2'-Гидрокси-5'-метил-фе-нилбензотриазол и продукты его гидрогенизации в стабилизации полистирола. ЖПХ. 2012. Т. 85. № 7. С. 1163-1167.
Теория и практика процессов жидкофазной гидрогенизации замещенных нитробензолов. Под ред. О.И. Койфмана. М.: КРАСАНД. 2016. 528 с.
Santa Maria D., Claramunt R.M., Bobosik V., Carmen Torralba M., Rosario Torres M., Alkorta I., Elguero J. Synthesis and structural study of 2-arylbenzotriazoles related to Tinuvins. Tetrahedron. 2013. V. 69. N 14. P. 3027-3038. DOI: 10.1016/j.tet.2013.01.096.
Пешина Т.С., Мирошников В.С., Перевалов В.П. Синтез УФ-абсорберов на основе 2-гидроксифенил-2Н-бен-зотриазола. Успехи в химии и хим. технологии. 2018. Т. 32. № 5. С. 109-111.
Ивлев А.А., Колдаева Т.Ю., Мирошников В.С., Перевалов В.П. Разработка метода получения 4-амино-6-(2н-бензотриазол-2-ил)резорцина для синтеза потенциальных УФ-абсорберов. Химическая промышленность сего-дня. 2013. № 7. С. 22-26.
Machura B., Wolff M., Kruszynski R., Kusz J. Novel Oxorhenium Complexes with 2-(2'-Hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazolato Ligand. X-ray Studies, Spectroscopic Characterization and DFT Calculations. Polyhedron. 2009. V. 28. N 7. P. 1211-1220. DOI: 10.1016/j.poly.2009.02.002.
Tai W.J., Li C.Y., Lin P.H., Li J.Y., Chen M.J., Ko B.T. Synthesis and Characterization of Aluminium Complexes Based on Amino-benzotriazole Phenoxide Ligand: Lumines-cent properties and Catalysis for Ring-opening Polymeriza-tion. Appl. Organometal. Chem. 2012. V. 26. N 10. P. 518-527. DOI: 10.1002/aoc.2894.
Шефтель В.О. Вредные вещества в пластмассах: Справочник. М.: Химия. 1991. 544 c.
Fent K., Chew G., Li J., Gomez E. Benzotriazole UV-sta-bilizers and benzotriazole: Antiandrogenic activity in vitro and activation of aryl hydrocarbon receptor pathway in zebrafish eleutheroembryos. Sci. Total Environ. 2014. V. 482-483. P. 125-136. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.02.109.
Moor O.D., Dorgan C.R., Johnson P.D., Lambert A.G., Lecci C., Maillol C., Nugent G., Poignant S.D., Price P.D., Pye R.J., Storer R., Tinsley J.M., Vickers R., Well R., Wilkes F.J., Wilson F.X., Wren S.P., Wynne G.M. Discovery and SAR of 2-arylbenzotriazoles and 2-arylindasoles as potential treatments for Duchenne muscular dystrophy. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011. V. 21. N 16. P. 4828-4831. DOI: 10.1016/j.bmcl.2011.06.047.
Liu G.B., Zhao H.Y., Yang H.J, Gao X., Li M.K., Thiemann T. Preparation of 2-Aryl-2H-benzotriazoles by Zink-Mediated Reductive Cyclization of o-Nitrophenylazophenols in Aqueous Media without the Use of Organic Solvents. Adv. Synth. Catal. 2007. V. 349. N 10. Р. 1637-1640. DOI: 10.1002/adsc.200700018.
Farkas R., Törincsi M., Kolonits P., Alonso O.J., Novak L. One-Pot Synthesis of Benzotriazoles and Benzotriazole 1-Oxides by Reductive Cyclization of o-Nitrophenylazocom-pounds with Benzyl Alcohol. Heterocycles. 2009. V. 78. N 10. P. 2579-2588. DOI: 10.3987/COM-09-11759.
Wang B., Si L., Yuan Y., Li Y., Chen L., Yan X. Reductive cyclization of 2-nitro-2′-hydroxy-5′-methylazobenzene to benzotriazole over K-doped Pd/γ-Al2O3. RSC Adv. 2016. N 6. P. 16766-16771. DOI: 10.1039/c5ra26800a.
Yan L., Si L., Tao Q., Liu L., Wang B., Li Y. Непрерывный синтез 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазола на катализаторе Cu/γ-Al2O3. Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 5. С. 635–641. DOI: 10.1134/S0453881119050149.
Лефедова О.В., Немцева М.П. Скорость и селективность гидрогенизации 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола на никелевом катализаторе в водных растворах алифатических спиртов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. № 3. С. 53-62. DOI: 10.6060/ivkkt.20246703.6932.
Лефедова О.В., Немцева М.П., Шаронов Н.Ю. Влияние природы растворителя и заместителя на селективность гидрогенизации 2-нитроазобензола на скелетном никеле. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. № 5. С. 110-119. DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6772.
Ань Хоанг, Немцева М.П., Лефедова О.В. Влияние индивидуальных растворителей на скорость гидрогенизации замещенных нитро-, азо- и нитроазобензолов на скелетном никеле. ЖФХ. 2017. Т. 91. № 11. С. 1995-1998. DOI: 10.7868/S0044453717110097.
Лефедова О.В., Немцева М.П. Влияние состава растворителя на скорость и селективность гидрогенизации 2-нитро-2'-гидрокси-5'-метилазобензола на промотированных никелевых катализаторах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. № 5. С. 101-111. DOI: 10.6060/ivkkt.20256805.711.
Jia Z., Zhen B., Han M., Wang C. Liquid phase hydro-genation of adiponitrile over directly reduced Ni/SiO2 cat-alyst. Catalysis Communications. 2016. V. 73. P. 80-83. DOI: 10.1016/j.catcom.2015.10.021.
Осадчая Т.Ю., Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Кочетков С.П., Румянцев Р.Н., Лукин М.В. Состав и структура пирофорных никелевых катализаторов по данным рентгеновской спектроскопии. ЖФХ. 2017. Т. 91. № 1. С. 34-39. DOI: 10.7868/S0044453717010204.
Немцева М.П., Шаронов Н.Ю. Взаимосвязь скорости каталитического восстановления и растворимости изомеров нитробензойной кислоты. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62. № 6. С. 53-59. DOI: 10.6060/ivkkt.20196206.5878.
Барбов А.В., Шепелев М.В., Филиппов Д.В., Улитин М.В. Влияние природы и состава растворителя на термо-динамические характеристики индивидуальных форм водорода, адсорбированных на поверхности пористого никеля. ЖФХ. 2010. Т. 84. № 9. С. 1757-1763.
Денисов С.В., Барбов А.В., Улитин М.В. Роль сольватации в процессах адсорбции водорода на поверхности никелевых катализаторов в растворах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2008. Т. 51. № 1. С. 50-54.
Барбов А.В., Меркин А.А., Шепелев М.В., Улитин М.В. О возможности регулирования адсорбции водорода на скелетном никеле действием растворителя. ЖФХ. 2014. Т. 88. № 12. С. 1992-1998. DOI: 10.7868/S0044453714120036.
Рязанов М.А. Состояния водорода, адсорбированного на поверхности скелетного никеля. ЖФХ. 2012. Т. 86. № 4. С. 748-750.
Prozorov D.A., Afineevsky A.V., Smirnov N.N., Sukhachev Ya.P., Chelysheva M.D. Study of the adsorption activity of skeletal nickel with respect to reactive hydrogen by simultane-ous thermal analysis mass spectrometry. Russian Journal of General Chemistry. 2019. V. 89. N 6. P. 1332-1337. DOI: 10.1134/S1070363219060318.
Прозоров Д.А., Афинеевский А.В., Осадчая Т.Ю., Лукин М.В. Кинетика гидрогенизации малеата натрия на никелевых катализаторах в водной среде. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2015. Т. 58. № 11. С. 40-44.
Меркин А.А., Романенко Ю.Е., Лефедова О.В. Роль ад-сорбированного водорода в реакциях жидкофазной гидрогенизации соединений, содержащих нитрогруппу или связь "углерод-углерод" на никелевых катализаторах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2014. Т. 57. № 6. С. 68-73.
