catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-121Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYСИНТЕЗ 2-МЕТИЛ-1,4-НАФТОХИНОНА (ВИТАМИН К3) С ПРИМЕНЕНИЕМ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ В УКСУСНОЙ КИСЛОТЕ И В СВЕРХКРИТИЧЕСКОМ ДИОКСИДЕ УГЛЕРОДАSynthesis of 2-methyl-1,4-naphthoquinone (vitamin K3) using the nanostructured gold catalysts in acetic acid and supercritical carbon dioxideШиманскаяЕ. И.ShimanskayaE. I.

аспирант, ст. преподаватель кафедры «Биотехнология и химия» Тверского государственного технического университета. Тел.: (4822) 44-93-17.

shimanskaya-tstu@yandex.ruДолудаВ. Ю.DoludaV. Yu.

канд. хим. наук, доц. той же кафедры того же университета. Тел. тот же

doludav@mail.ruСульманЭ. М.SulmanE. M.

д-р хим. наук, проф. той же кафедры того же университета. Тел. тот же

sulman@online.tver.ruТверской государственный технический университетRussian Federation201326112014052329Copyright © LLC "KALVIS", 20142014LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/121

Исследовано получение 2-метил-1,4-нафтохинона (витамина К3) окислением 2-метилнафталина и 2-метил-1-нафтола с применением наноструктурированных золотых катализаторов, нанесенных на сверхсшитый полистирол (5 % Au/СПС). Изучено влияние температуры на процесс окисления; предпринята попытка замены стандартного растворителя – уксусной кислоты на экологически чистый сверхкритический диоксид углерода. Установлено, что при использовании сверхкритического СО2 сохраняется высокая (близкая к 100 %) селективность окисления 2-метил-1-нафтола в целевой продукт, при этом конверсия увеличивается на 10–15 %. При окислении 2-метилнафталина использование сверхкритического СО2 приводит к резкому снижению конверсии и селективности по целевому продукту, обусловленному тем, что в этих условиях не образуется надуксусная кислота, являющаяся основным окислителем в данном процессе. Показана возможность использования наноструктурированных золотых катализаторов для селективного окисления 2-метил-1-нафтола и 2-метилнафталина в 2-метил-1,4-нафтохинона (99 и 58 % соответственно).

Preparation of 2-methyl-1,4-naphthoquinone (vitamin K3) by oxidation of 2-methylnaphthalene and 2-methyl-1-naphthol using the nanostructured gold catalysts supported on hypercrosslinked polystyrene (5 % Au/SPS) was investigated. The effect of temperature on the oxidation process was studied; the attempt was made for replacement of the standard solvent – acetic acid to an environmentally friendly supercritical carbon dioxide. It is found that the use of supercritical CO2 is high (near 100 %), selectivity of the oxidation of 2-methyl-1- naphthol to the desired product is stored, wherein the conversion is increased on 10–15 %. Oxidation of 2-methylnaphthalene using supercritical CO2 leads to a drastic reduction of conversion and selectivity to the desired product, resulting from the fact that under these conditions peracetic acid (main oxidant) is formed. The possibility of using gold nanostructured catalysts for selective oxidation of 2-methyl-1-naphthol and 2-methylnaphthalene in 2-methyl-1,4-naphthoquinone (99 and 58% respectively).

2-метилнафталин2-метил-1-нафтол2-метил-14- нафтохинонпероксид водородасверхкритический диоксид углеродакатализаторзолото2-methylnaphthalene2-methyl-1-naphthol2-methyl-14- naphthoquinonehydrogen peroxidesupercritical carbon dioxidecatalystgoldReferencesKholdeeva O.A., Zalomaeva O.V., Sorokin A.B., Ivanchikova I.D., Pina C.D., Rossi M. // Catal. Today. 121 (2007) 58.Kholdeeva O.A., Zalomaeva O.V., Sorokin A.B., Ivanchikova I.D., Pina C.D., Rossi M. // Catal. Today. 121 (2007) 58.Zalomaeva O.V., Kholdeeva O.A., Sorokin A.B. // Comptes Rendus Chimie. 10 (2007) 598.Zalomaeva O.V., Kholdeeva O.A., Sorokin A.B. // Comptes Rendus Chimie. 10 (2007) 598.Patriarche G.J., Lingane J.J. // Analytica Chimica Acta. 49 (1970) 241.Patriarche G.J., Lingane J.J. // Analytica Chimica Acta. 49 (1970) 241.Yamazaki S. // Tetrahedron Letters. 42 (2001) 3355.Yamazaki S. // Tetrahedron Letters. 42 (2001) 3355.Narayanan S., Murthy R., Reddy K.M., Premchander N. // Applied Catalysis A: General. 228 (2002) 161.Narayanan S., Murthy R., Reddy K.M., Premchander N. // Applied Catalysis A: General. 228 (2002) 161.Eremin D.V., Petrov L.A. // Optimization of Conditions for Preparing Vitamin K3 by Oxidation of 2-Methylnaphthalene with Chromium Trioxide in Acid Solutions. Russian Journal of Applied Chemistry. 2009. Vol. 82. № 5. P. 866–870.Eremin D.V., Petrov L.A. // Optimization of Conditions for Preparing Vitamin K3 by Oxidation of 2-Methylnaphthalene with Chromium Trioxide in Acid Solutions. Russian Journal of Applied Chemistry. 2009. Vol. 82. № 5. P. 866–870.Beller M., Feng Shi, Man Kin Tse // Selective oxidation of naphthalene derivatives with ruthenium catalysis using hydrogen peroxide as terminal oxidant. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 270. 2007. P. 68—71.Beller M., Feng Shi, Man Kin Tse // Selective oxidation of naphthalene derivatives with ruthenium catalysis using hydrogen peroxide as terminal oxidant. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 270. 2007. P. 68—71.Oscar A. Anunziata, Liliana B. Pierella, Andrea R. Beltramone // Synthesis of menadione over selective oxidation zeolites // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 149. 1999. P. 255—261.Oscar A. Anunziata, Liliana B. Pierella, Andrea R. Beltramone // Synthesis of menadione over selective oxidation zeolites // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 149. 1999. P. 255—261.Симонова М.В., Жижина Е.Г. Получение витамина К3 по реакции диенового синтеза в растворахСимонова М.В., Жижина Е.Г. Получение витамина К3 по реакции диенового синтеза в растворахMo-V-фосфорных гетерополикислот // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13. С. 479—482.Mo-V-фосфорных гетерополикислот // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13. С. 479—482.Anunziata O.A., Pierella L.B., Beyer H.K., Nagy J.B. Studies in Surface Science and Catalysis, Elsevier. 1995.Anunziata O.A., Pierella L.B., Beyer H.K., Nagy J.B. Studies in Surface Science and Catalysis, Elsevier. 1995.Vol. 94. Р. 574.Vol. 94. Р. 574.Kowalski J, Peoszyeska J., Sobkowiak A. Catalysis Communications. 4 (2003) 603.Kowalski J, Peoszyeska J., Sobkowiak A. Catalysis Communications. 4 (2003) 603.Murahashi S.-I., Fujii A., Inubushi Y., Komiya N.: Synthesis of 2-substituted quinones, vitamin K3, and vitamin K1 from p-cresol. BF3·OEt2-catalyzed methyl migration of 4-tertbutyldioxycyclohexadienones. Tetrahedron Letters. 51 (2010) 2339—2341.Murahashi S.-I., Fujii A., Inubushi Y., Komiya N.: Synthesis of 2-substituted quinones, vitamin K3, and vitamin K1 from p-cresol. BF3·OEt2-catalyzed methyl migration of 4-tertbutyldioxycyclohexadienones. Tetrahedron Letters. 51 (2010) 2339—2341.Быков А.В., Коняева М.Б., Демиденко Г.Н., Матвеева В.Г., Тямина И.Ю., Сульман Э.М. Физико-химические исследования полимерстабилизированных платиновых катализаторов энантиоселективного гидрирования кетонов // Катализ в промышленности. 2012. № 4. С. 67—72.Быков А.В., Коняева М.Б., Демиденко Г.Н., Матвеева В.Г., Тямина И.Ю., Сульман Э.М. Физико-химические исследования полимерстабилизированных платиновых катализаторов энантиоселективного гидрирования кетонов // Катализ в промышленности. 2012. № 4. С. 67—72.Tsyurupa M.P., Blinnikova Z.K., Proskurina N.A., Pastukhov A.V., Pavlova L.A., Davankov V.A. Hypercrosslinked polystyrene: The first nanoporous polymeric material // Nanotechnologies in Russia. 2009. Т. 4. № 9—10. С. 665—675.Tsyurupa M.P., Blinnikova Z.K., Proskurina N.A., Pastukhov A.V., Pavlova L.A., Davankov V.A. Hypercrosslinked polystyrene: The first nanoporous polymeric material // Nanotechnologies in Russia. 2009. Т. 4. № 9—10. С. 665—675.Selvaraj M., Kandaswamy M., Park D.W., Ha C.S. Catal. Today. 2010. 158(3—4). Р. 377—384.Selvaraj M., Kandaswamy M., Park D.W., Ha C.S. Catal. Today. 2010. 158(3—4). Р. 377—384.Strukul G., Somma F., Ballarini N., Cavani F., Frattini A., Guidetti S., Morselli D. Applied Catalysis A: General. 356 (2009) 162.Strukul G., Somma F., Ballarini N., Cavani F., Frattini A., Guidetti S., Morselli D. Applied Catalysis A: General. 356 (2009) 162.Jessop P.G. The Journal of Supercritical Fluids. 38 (2006) 211.Jessop P.G. The Journal of Supercritical Fluids. 38 (2006) 211.Isaacs N.S., Keating N.J. Chem. Soc., Chem. Commun. 876 (1992).Isaacs N.S., Keating N.J. Chem. Soc., Chem. Commun. 876 (1992).Отто М. Современные методы аналитической химии. М: Техносфера, 2004. Т. 2. 288 с.Отто М. Современные методы аналитической химии. М: Техносфера, 2004. Т. 2. 288 с.Anunziata O.A., Beltramone A.R., Cussa J. Applied Catalysis A: General. 270 (2004) 77.Anunziata O.A., Beltramone A.R., Cussa J. Applied Catalysis A: General. 270 (2004) 77.Anunziata O.A., Pierella L.B., Beltramone A.R. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 149 (1999) 255.Anunziata O.A., Pierella L.B., Beltramone A.R. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 149 (1999) 255.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.