Le chimiste RUDN a créé un catalyseur pour une oxydation plus efficace du cyclohexane

Un mélange de cyclohésanol et de cyclohésanone (deux composés organiques cycliques qui diffèrent les uns des autres par un seul atome d’hydrogène) est un intermédiaire important pour la production d’acide adipique. Il est utilisé pour la production de produits chimiques ménagers, de matériaux de construction, d’additifs alimentaires, de polymères et d’autres substances. Dans la production, le cyclohexanol et la cyclohésanone sont obtenus par oxydation du cyclohésan, et généralement pas plus de 5% du cyclohésan d’origine est converti en produit désiré. En effet, le cyclohésanol et la cyclohésanone ont une plus grande activité réactionnelle que leur précurseur.

«L’oxydation du cyclohexane en cyclohexanone et en cyclohexanol est un processus industriel important. Ces molécules sont des intermédiaires clés dans la production de caprolactame et d’acide adipique, qui sont utilisés dans la synthèse des polymères nylon-6 et nylon-66. La conversion de matrice industrielle est généralement inférieure à 5%, car les produits cibles sont plus actifs que le réactif», a déclaré Rafael Luque, professeur au centre de conception moléculaire et de synthèse de composés innovants pour la Médecine de RUDN.

Le chimiste RUDN, en collaboration avec des collègues d’Iran et d’Espagne, a créé un catalyseur 4.0% Pd-4.0% Ni/KIT-6 à base de deux métaux — le Palladium et le nickel, qui sont fixés sur une structure poreuse de dioxyde de silicium. Les chimistes ont testé des catalyseurs avec des teneurs différentes en Palladium et en nickel, et ont également mené une série d’expériences pour trouver des conditions de réaction optimales. Les chercheurs ont ensuite testé combien de fois le nouveau catalyseur pouvait être utilisé sans perte d’efficacité.

Le catalyseur le plus efficace était avec 4% de Palladium et 4% de nickel. La réaction d’oxydation du cyclohexane avec un tel catalyseur est sous l’action de l’oxygène à 140℃ dans une solution d’acétonitrile. En huit heures de réaction, 10,87% de cyclohexane est oxydé et la sélectivité atteint 95,45%. Ce critère est utilisé pour évaluer l’efficacité de la réaction et indique le rapport du produit cible à tous les composés obtenus au cours de la réaction. Dans des conditions optimales, seuls 4,55% des sous-produits sont produits. Lors de la réutilisation, l’efficacité du catalyseur est réduite, mais pas beaucoup. En quatre cycles d & apos; utilisation, le taux de conversion (cyclohexane oxydé) est passé de 10,87% à environ 8%.

«4,0%Pd-4,0%Ni/KIT-6 s’est montré efficace de catalyseur pour l’oxydation de l’циклогексана à циклогексанола et la cyclohexanone, a montré une excellente sélectivité (95,45%) et une sortie (10,37%) pour le mélange циклогесанол-циклогесанон dans des conditions optimales de réaction. L’interaction synergique des deux métaux dans le catalyseur a considérablement augmenté le rendement du mélange résultant et la sélectivité. Des études sur la possibilité de réutiliser un nouveau catalyseur au cours de quatre cycles de réaction ont montré que ce matériau conservait sa structure poreuse. Cela suggère une excellente stabilité sans réduction significative des valeurs de conversion et de sélectivité après quatre cycles», a déclaré Rafael Luque, professeur au centre de conception moléculaire et de synthèse de composés innovants pour la Médecine RUDN.

Les résultats sont publiés dans le Journal of Industrial and Engineering Chemistry.