ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация
В промышленности процесс нитрования бензола осуществляют в жидкофазном режиме в присутствии экологически небезопасной серной кислоты (синтез нитробензола – более

5 млн т в год). Замена серной кислоты гетерогенным кислотным катализатором является экологически безопасной альтернативой, отвечающей принципам «зеленой» химии. Статья посвящена разработке метода тестирования гетерогенно-кислотных каталитических систем газофазного нитрования, в том числе метода анализа реакционных смесей, полученных в результате тестовой реакции.

В результате работы найдены оптимальные реакционные условия газофазного нитрования бензола азеотропным раствором азотной кислоты (160 °C, соотношение азотная кислота: бензол = 0,76, ток инертного газа 40 мл/мин). Разработан метод анализа реакционных смесей, основанный на измерении плотностей органической фазы, позволяющий проводить тестирование большого количества твердокислотных систем, которое необходимо для нахождения эффективной и стабильной каталитической системы нитрования. Получены уравнения, связывающие мольную долю нитробензола (конверсия бензола) и плотность смеси. Для апробирования методики на реальных реакционных смесях в ходе выполненной работы были синтезированы и исследованы в идентичных условиях гетерогенно-каталитические системы нитрования бензола на основе оксида молибдена и композиты сульфатированный перфторполимер/носитель.

Список литературы
1.  Грейш А.А. Нитрование ароматических углеводородов на гетерогенных катализаторах // Российский химический журнал. – 2004. – Т. 48, № 6. – С. 92–104.

2.  Жилин В.Ф., Збарский В.Л. Синтез и технология нитропроизводных бензола и толуола // Российский химический журнал. – 2006. – Т. 50, № 3. – С. 104–115.

3.  Olah G.A., Malhotra R., Narang S.С. Nitration: methods and mechanism. – New York: VCH, 1989. – 330 p.

4.  Кустов Л.М., Белецкая И.П. «Green Chemistry» – новое мышление // Российский химический журнал. – 2004. – Т. 48, № 6. – С. 3–12.

5.  Bertea J.E., Kouwenhoven H.W., Prins R. Vapour-phase nitration of benzene over modified mordenite catalysts // Applied Catalysis A. – 1995. – Vol. 129. – P. 229–250.

6.  Vapor phase nitration of benzene over solid acid catalysts II. Nitration with nitric acid (1); montmorillonite and mixed metal oxide catalysts / H. Sato, K. Hirose, K. Nagai, H. Yoshioka, Y. Nagaoka // Applied Catalysis A. – 1998. – Vol. 175. – P. 201–207.

7.  Brei V.V., Prudius S.V., Melezhyk O.V. Vapour-phase nitration of benzene over superacid WO₃/ZrO₂ catalysts // Applied Catalysis A. – 2003. – Vol. 239. – P. 11–16.

8.  Vapor phase nitration of benzene using mesoporous MoO₃/SiO₂ solid acid catalyst / S.B. Umbarkar, A.V. Biradar, S.M. Mathew, S.B. Shelke, K.M. Malshe, P.T. Patil, S.P. Dagade, S.P. Niphadkar, M.K. Dongare // Green Chemistry. – 2006. – Vol. 8. – P. 488–493.

9.  Zhou P., Wang X.P., Cai T.X. Durable catalyst for vapor phase nitration of benzene with nitric acid // Chinese Chemical Letters. – 2002. – Vol. 13. – P. 1013–1016.

10.   Vapor-phase nitration of benzene to nitrobenzene over supported sulfuric acid catalyst / J.J. Chen, W.G. Cheng, H.F. Liu, Q.S. Lin, L.H. Lu // Chinese Chemical Letters. – 2002. – Vol. 13. – P. 311–314.

11.   Kozlova O.V., Bazanov A.G., Zubritskaya N.G. Formation of nitrophenols during gas-phase nitration of benzene over solid catalysts // Russian Journal of Organic Chemistry. – 2010. – Vol. 46. – P. 1095–1096.

12.   Sulfated perfluoropolymer–CNF composite as a gas-phase benzene nitration catalyst / A.P. Koskin, R.M. Kenzhin, A.A. Vedyagin, I.V. Mishakov // Catalysis Communications. – 2014. – Vol. 53. – P. 83–86.

13.   Влияние условий получения на наноструктурированные особенности перфторированных протонпроводящих мембран типа Nafion® / Ю.В. Кульвелис, В.Т. Лебедев, В.А. Трунов, О.Н. Примаченко, С.Я. Хайкин, Д. Торок, С.С. Иванчев // Мембраны и мембранные технологии. – 2012. – Т. 2, № 3. – С. 179–185.

14.   Characterization of the active sites on the surface of Al₂O₃ ethanol dehydration catalysts by EPR using spin probes / R.A. Zotov, V.V. Molchanov, A.M. Volodin, A.F. Bedilo // Journal of Catalysis. – 2011. – Vol. 278. – P. 71–77.

15.   Riddick A., Bunger W.B., Sakano T.K. Physical properties and methods of purification organic solvents. – New York: Wiley, 1986. – 904 p.