catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2019-1-19-32catal-581Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYГомогенные катализаторы окислительно-восстановительных процессов на основе растворов гетерополикислот: III. Разработка эффективного метода получения 2,3,5-триметил-1,4-бензохинонаHomogeneous Catalysts Based on Heteropoly Acid Solutions for Redox Processes. III. Development of an Effective Method for Synthesis of 2,3,5-trimethyl-1,4-benzoquinoneРодиковаЮ. А.RodikovaYu. A.ctls@kalvis.ruЖижинаЕ. Г.ZhizhinaE. G.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian Federation2019170120191911932Copyright © LLC "KALVIS", 20192019LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/581

Рассмотрены различные способы получения 2,3,5-триметил-1,4-бензохинона (ТМХ), ключевого полупродукта в синтезе витамина Е, путем каталитического окисления 2,3,6-триметилфенола (ТМФ). Показана перспективность водных растворов Мо-V-фосфорных гетерополикислот (ГПК) в качестве катализаторов окисления ТМФ кислородом. Проанализированы различные технологические варианты использования ГПК в данной реакции: одностадийный гомогенный уксуснокислый способ окисления ТМФ и двухфазный двухстадийный способ. Доказана эффективность двухфазного варианта, обеспечивающего высокую (до 99,5 %) селективность по ТМХ и высокую производительность катализатора в целевой реакции (≈600–800 г ТМХ·лкат–1·ч–1).

Various methods for preparation of 2,3,5-trimethyl-1,4-benzoquinone (TMQ) – the key semiproduct for synthesis of vitamin E – through catalytic oxidation of 2,3,6-trimethylphenol (TMP) are considered. Potentials of aqueous solutions of Mo-V-P heteropoly acids (HPA) as catalysts for oxidation of TMP with oxygen are shown. Various technological modes of application of HPA for the said reaction are analyzed, among which are a one-stage homogeneous acetic acid oxidation of TMP and a two-phase two-stage method. The efficiency of the two-stage method is demonstrated; it provides a high (up to 99.5 %) selectivity to TMQ and a high productivity of the catalyst for the target reaction (ca 600–800 g TMQ·Lcat–1·h–1).

катализаторы окислениятриметил-п-бензохинонвитамин Егетерополикислотыoxidation catalyststrimethyl-p-benzoquinonevitamin Eheteropoly acidsReferencesRizvi S., Raza S.T., Ahmed F., Ahmad A., Abbas S., Mahdi F. // Sultan Qaboos University Medical Journal. 2014. V 14 (2). P. 157— 165.Rizvi S., Raza S.T., Ahmed F., Ahmad A., Abbas S., Mahdi F. // Sultan Qaboos University Medical Journal. 2014. V 14 (2). P. 157— 165.Baldenius K.-U., Bussche-Hünnefeld L., Hilgemann E., Hoppe P., Stürmer R. Vitamins, 4. Vitamin E (Tocopherols, Tocotrienols), in Ullmann’s Food and Feed, 3 Volume Set, Volume 3, part IV. Wiley-VCH, Weinheim, 2017. P. 1345—1358.Baldenius K.-U., Bussche-Hünnefeld L., Hilgemann E., Hoppe P., Stürmer R. Vitamins, 4. Vitamin E (Tocopherols, Tocotrienols), in Ullmann’s Food and Feed, 3 Volume Set, Volume 3, part IV. Wiley-VCH, Weinheim, 2017. P. 1345—1358.Tappel A.L. // Vitamins & Hormones. 1962. V. 20. P. 493—510.Tappel A.L. // Vitamins & Hormones. 1962. V. 20. P. 493—510.Смирнов В.А., Климочкин Ю.Н. Витамины и коферменты: учеб. пособ. Ч. 2. Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2008. 91 с.Смирнов В.А., Климочкин Ю.Н. Витамины и коферменты: учеб. пособ. Ч. 2. Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2008. 91 с.Лифляндский В.Г. Витамины и минералы. М.: ЗАО «ОЛМА Медиа Групп», 2010. 640 с.Лифляндский В.Г. Витамины и минералы. М.: ЗАО «ОЛМА Медиа Групп», 2010. 640 с.Березовский В.М. Химия витаминов. М.: Пищевая промышленность, 1973. 632 с.Березовский В.М. Химия витаминов. М.: Пищевая промышленность, 1973. 632 с.Evans H.M., Burr G.O. // Mem. Univ. California. 1927. P. 8.Evans H.M., Burr G.O. // Mem. Univ. California. 1927. P. 8.Evans H.M., Emerson O.H., Emerson G.A. // J. Biol. Chem. 1936. V. 113. P. 319—332.Evans H.M., Emerson O.H., Emerson G.A. // J. Biol. Chem. 1936. V. 113. P. 319—332.US Patent 2,411,967, 1938.US Patent 2,411,967, 1938.Karrer P., Fritzsche H., Ringier B.H., Salomon H. // Nature. 1938. V. 141 (3580). P. 1057.Karrer P., Fritzsche H., Ringier B.H., Salomon H. // Nature. 1938. V. 141 (3580). P. 1057.Karrer P., Fritzsche H., Ringier B.H., Salomon H. // Helv. Chim. Acta. 1938. V. 21 (1). P. 520—525; 820—825.Karrer P., Fritzsche H., Ringier B.H., Salomon H. // Helv. Chim. Acta. 1938. V. 21 (1). P. 520—525; 820—825.Коротченкова Н.В., Самаренко В.Я. Витамины алифатического ряда (лекции). Ленинград: Ленинградский химико-фармацевтический институт, 1991.Коротченкова Н.В., Самаренко В.Я. Витамины алифатического ряда (лекции). Ленинград: Ленинградский химико-фармацевтический институт, 1991.Wang Z., Mao S., Li H., Wang Y. // Acta Phys.-Chim. Sin. 2018. V. 34 (6). P. 598—617.Wang Z., Mao S., Li H., Wang Y. // Acta Phys.-Chim. Sin. 2018. V. 34 (6). P. 598—617.Шнайдман Л.О. Производство витаминов. М.: Пищевая промышленность, 1973. 442 с.Шнайдман Л.О. Производство витаминов. М.: Пищевая промышленность, 1973. 442 с.Bonrath W., Netscher T. // Appl. Catal. A Gen. 2005. V. 280. P. 55—73.Bonrath W., Netscher T. // Appl. Catal. A Gen. 2005. V. 280. P. 55—73.Bonrath W., Eggersdorfer M., Netscher T. // Catal. Today. 2007. V. 121. P. 45—57.Bonrath W., Eggersdorfer M., Netscher T. // Catal. Today. 2007. V. 121. P. 45—57.Короточенкова Н.В., Самаренко В.Я. Лекции по химической технологии витаминов: Витамины группы Е, СПХФА.Короточенкова Н.В., Самаренко В.Я. Лекции по химической технологии витаминов: Витамины группы Е, СПХФА.DE Patent 2,221,624, 1972.DE Patent 2,221,624, 1972.EP Patent 0,127,888 A1, 1984.EP Patent 0,127,888 A1, 1984.EP Patent 0,475, 272 B1, 1991.EP Patent 0,475, 272 B1, 1991.EP Patent 1,132,367 A1, 2001.EP Patent 1,132,367 A1, 2001.Mercier C., Chabardes P. // Pure and Appl. Chem. 1994. V. 66 (7). P. 1509—1518.Mercier C., Chabardes P. // Pure and Appl. Chem. 1994. V. 66 (7). P. 1509—1518.Möller K., Wienhöfer G., Westerhaus F., Junge K., Beller M. // Catal. Today. 2011. V. 173. P. 68—75.Möller K., Wienhöfer G., Westerhaus F., Junge K., Beller M. // Catal. Today. 2011. V. 173. P. 68—75.Родикова Ю.А., Жижина Е.Г. // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20. № 6. С. 657—672.Родикова Ю.А., Жижина Е.Г. // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20. № 6. С. 657—672.Gamez P., Schütz J., Netscher T. Phenol Oxidations in Liquid Phase Aerobic Oxidation in Catalysis: Industrial Applications and Academic Perspectives (Eds.: S.S. Stahl, P.L. Alsters), Wiley-VCH, 2016. P. 97—112.Gamez P., Schütz J., Netscher T. Phenol Oxidations in Liquid Phase Aerobic Oxidation in Catalysis: Industrial Applications and Academic Perspectives (Eds.: S.S. Stahl, P.L. Alsters), Wiley-VCH, 2016. P. 97—112.Bernini R., Mincione E., Barontini M., Crisante F., Fabrizi G., Gambacorta A. // Tetrahedron. 2007. V. 63. P. 6895—6900.Bernini R., Mincione E., Barontini M., Crisante F., Fabrizi G., Gambacorta A. // Tetrahedron. 2007. V. 63. P. 6895—6900.Kholdeeva O.A, Trukhan N.N., Vanina M.P., Pomannikov V.N., Parmon V.N., Mrowiec-Białoń J., Jarzębski A.B. // Catal. Today. 2002. V. 75. P. 203—209.Kholdeeva O.A, Trukhan N.N., Vanina M.P., Pomannikov V.N., Parmon V.N., Mrowiec-Białoń J., Jarzębski A.B. // Catal. Today. 2002. V. 75. P. 203—209.Kholdeeva O., Ivanchikova I., Guidotti M., Pirovano C., Ravasio N., Barmatova M., Chesalov Y. // Adv. Synth. Catal. 2009. V. 351 (11-12). P. 1877—1889.Kholdeeva O., Ivanchikova I., Guidotti M., Pirovano C., Ravasio N., Barmatova M., Chesalov Y. // Adv. Synth. Catal. 2009. V. 351 (11-12). P. 1877—1889.Li Y., Zhang P., Wu M., Liu W., Yi Z., Yang M., Zhang J., Zhang G., Bai Z. // Chem. Eng. J. 2009. V. 146. P. 270—274.Li Y., Zhang P., Wu M., Liu W., Yi Z., Yang M., Zhang J., Zhang G., Bai Z. // Chem. Eng. J. 2009. V. 146. P. 270—274.Opembe N.N., King’ondu C.K., Espinal A.E., Chen C.-H., Nyutu E.K., Crisostomo V.M., Suib S.L. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114 (34). P. 14417—14426.Opembe N.N., King’ondu C.K., Espinal A.E., Chen C.-H., Nyutu E.K., Crisostomo V.M., Suib S.L. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114 (34). P. 14417—14426.Ivanchikova I.D., Kovalev M.K., Mel’gunov M.S., Shmakov A.N., Kholdeeva O.A. // Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. P. 200—207.Ivanchikova I.D., Kovalev M.K., Mel’gunov M.S., Shmakov A.N., Kholdeeva O.A. // Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. P. 200—207.Ivanchikova I.D., Maksimchuk N.V., Maksimovskaya R.I., Maksimov G.M., Kholdeeva O.A. // ACS Catal. 2014. V. 4. P. 2706—2713.Ivanchikova I.D., Maksimchuk N.V., Maksimovskaya R.I., Maksimov G.M., Kholdeeva O.A. // ACS Catal. 2014. V. 4. P. 2706—2713.Evtushok V.Yu., Suboch A., Podyacheva O.Yu., Stonkus O.A., Zaikovskii V.I., Chesalov Y.A., Kibis L.S., Kholdeeva O.A. // ACS Catal. 2018. V. 8 (2). P. 1297—1307.Evtushok V.Yu., Suboch A., Podyacheva O.Yu., Stonkus O.A., Zaikovskii V.I., Chesalov Y.A., Kibis L.S., Kholdeeva O.A. // ACS Catal. 2018. V. 8 (2). P. 1297—1307.Selvaraj M. // Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. P. 2674—2684.Selvaraj M. // Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. P. 2674—2684.Neeli C.K.P., Ganjala V.S.P., Vakati V., Rao K.S.R., Burri D.R. // New J. Chem. 2016. V. 40. P. 679—686.Neeli C.K.P., Ganjala V.S.P., Vakati V., Rao K.S.R., Burri D.R. // New J. Chem. 2016. V. 40. P. 679—686.Lissel M., Jansen W., Neumann R. // Tetrahedron Lett. 1992. V. 33 (13). P. 1795—1798.Lissel M., Jansen W., Neumann R. // Tetrahedron Lett. 1992. V. 33 (13). P. 1795—1798.Пат. СССР 1719392, 1992.Пат. СССР 1719392, 1992.Kholdeeva O.A., Golovin A.V., Kozhevnikov I.V. // React. Kinet. Catal. Lett. 1992. V. 46. P. 107—113.Kholdeeva O.A., Golovin A.V., Kozhevnikov I.V. // React. Kinet. Catal. Lett. 1992. V. 46. P. 107—113.Одяков В.Ф., Жижина Е.Г., Матвеев К.И. // ЖНХ. 2000. Т. 45. № 8. С. 1379—1387.Одяков В.Ф., Жижина Е.Г., Матвеев К.И. // ЖНХ. 2000. Т. 45. № 8. С. 1379—1387.Bard A.J., Parsons R., Jordan J. Standard Potentials in Aqueous Solution. New York, Basel: Marcer Dekker, 1985. P. 507—526.Bard A.J., Parsons R., Jordan J. Standard Potentials in Aqueous Solution. New York, Basel: Marcer Dekker, 1985. P. 507—526.Детушева Л.Г., Юрченко Э.Н. // Координационная химия. 1982. T. 8. № 7. C. 948—954.Детушева Л.Г., Юрченко Э.Н. // Координационная химия. 1982. T. 8. № 7. C. 948—954.Жижина Е.Г., Симонова М.В., Одяков В.Ф., Матвеев К.И. // Химия в интересах устойчивого развития. 2004. Т. 12. № 6. С. 683—688.Жижина Е.Г., Симонова М.В., Одяков В.Ф., Матвеев К.И. // Химия в интересах устойчивого развития. 2004. Т. 12. № 6. С. 683—688.Odyakov V.F., Zhizhina E.G., Maksimovskaya R.I. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 342. P. 126—130.Odyakov V.F., Zhizhina E.G., Maksimovskaya R.I. // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 342. P. 126—130.Жижина Е.Г., Одяков В.Ф. // ЖНХ. 2009. Т. 54. № 3. С. 409—414.Жижина Е.Г., Одяков В.Ф. // ЖНХ. 2009. Т. 54. № 3. С. 409—414.Жижина Е.Г., Одяков В.Ф., Матвеев К.И. // Катализ в промышленности. 2005. Т. 6. C. 19—27.Жижина Е.Г., Одяков В.Ф., Матвеев К.И. // Катализ в промышленности. 2005. Т. 6. C. 19—27.Zhizhina E.G., Odyakov V.F. // Int. J. Chem. Kinet. 2014. P. 567—576.Zhizhina E.G., Odyakov V.F. // Int. J. Chem. Kinet. 2014. P. 567—576.Пат. РФ 2165406, 2001.Пат. РФ 2165406, 2001.Rodikova Yu.A., Zhizhina E.G. // J. Chem. Chem. Eng. 2013. V. 7. P. 808—820.Rodikova Yu.A., Zhizhina E.G. // J. Chem. Chem. Eng. 2013. V. 7. P. 808—820.Жижина Е.Г., Одяков В.Ф., Симонова М.В., Матвеев К.И. // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. № 3. С. 380—389.Жижина Е.Г., Одяков В.Ф., Симонова М.В., Матвеев К.И. // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. № 3. С. 380—389.Zhizhina E.G., Rodikova Y.A., Parmon V.N. // ChemistrySelect. 2017. V. 2. P. 4686—4690.Zhizhina E.G., Rodikova Y.A., Parmon V.N. // ChemistrySelect. 2017. V. 2. P. 4686—4690.

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