ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2020, том 90, № 6, с. 823-828

УДК 547.722;544.478

КОЛЛОИДНЫЕ И НАНОРАЗМЕРНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ

В ОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ:

XXIV.¹ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ

ФУРАНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В ПРИСУТСТВИИ

НАНЕСЕННЫХ НА MgO НАНОЧАСТИЦ НИКЕЛЯ И

КОБАЛЬТА

Т. А. Гендлер, В. В. Шемет

Волгоградский государственный технический университет, ул. Дегтярева 2, Волгоград, 400006 Россия

e-mail: tons@vstu.ru

Поступило в Редакцию 20 декабря 2019 г.

После доработки 20 декабря 2019 г.

Принято к печати 26 декабря 2019 г.

Изучены процессы гидрирования фурана и его производных (2-метилфуран, фурфуриловый спирт, фур-

фурол) в реакторе проточного типа при атмосферном давлении водорода при температурах 20-220°С

в присутствии нанесенных на различные носители наночастиц никеля, полученных химическим вос-

становлением. Наибольшую активность и стабильность в изученных условиях проявляют наночастицы

никеля, стабилизированные на поверхности оксида магния. Данный катализатор позволяет получать

соответствующие продукты гидрирования с выходом до 100% при полной конверсии сырья.

Ключевые слова: катализ, наночастицы, никель, кобальт, фурфурол, фуран

DOI: 10.31857/S0044460X20060013

Большое значение для химической промыш-

нии до 20 атм и температуре до 260°С при ката-

ленности приобретает разработка процессов на

лизе наночастицами меди, иммобилизованными

основе возобновляемых источников сырья. В на-

на различных носителях. Выход фурфурилового

стоящее время одним из главных продуктов в про-

спирта составляет 96% [6-8].

цессах переработки биомассы является фурфурол

Медные катализаторы также были исполь-

[2], который, в свою очередь, является сырьем для

зованы в процессе гидрогенолиза фурфурола с

получения целого ряда ценных органических сое-

получением 2-метилфурана (51.1-93.5%) при 1-

динений, таких как фурфуриловый спирт, тетраги-

90 атм водорода и 150-280°С [9-11]. Процесс ги-

дрофурфуриловый спирт, 2-метилфуран, 2-метил-

дрирования фурфурола молекулярным водородом

тетрагидрофуран, фуран и тетрагидрофуран [3, 4].

в присутствии NiO/SiO₂при 200°С и 1 атм водоро-

В промышленности гидрирование фурфурола

да позволяет получать тетрагидрофурфуриловый

осуществляют в присутствии медно-хромовых ка-

спирт с выходом 14.9% [12]. В присутствии Ru/C

тализаторов при высоком давлении до 250 атм и

в жидкой фазе в среде 1-бутанола при 165°С и

температуре 60-220°С с выходами по фурфурило-

25 атм водорода гидрирование фурфурола проте-

вому спирту 60-97% [5]. Процессы гидрирования

кает с образованием фурфурилового спирта, кон-

фурфурола водородом проводят также при давле-

версия фурфурола составляет 91%, выход продук-

¹Сообщение XXIII см. [1].

та - 42.4% [13].

823

824

ПОПОВ и др.

Рутениевые катализаторы также были исполь-

Схема 1.

зованы для получения тетрагидрофурфурилово-

го спирта гидрированием фурфурилового спирта

[14-16]. Реакция протекает при 40-120°С и избы-

точном давлении 20-60 атм. Никель-палладиевые

катализаторы также показали высокую активность

в этой реакции. В частности, в присутствии Ni-Pd/

20-25°С [26]. Полученные катализаторы анали-

SiO₂ при 40°С и 40 атм в течение 2 ч выход тетра-

зировали методом сканирующей электронной ми-

гидрофурфурилового спирта составляет 96% [17].

кроскопии (СЭМ) на приборе FEI Versa 3D Dual

2-Метилтетрагидрофуран с выходом

100%

Beam. Рабочее расстояние - 10 мм, детектор вто-

также получают гидрированием 2-метилфурана в

ричных электронов - ETD, детектор обратно рас-

присутствии Pd/C при 200°С и молярном соотно-

сеянных электронов - CBS, метод элементного

шении H₂:2-метилфуран = (10-25):1 [18].

анализа - EDS. Морфология поверхности полу-

Авторами [19-24] описаны процессы гидриро-

ченных катализаторов имеет различия по форме,

вания производных фурана в присутствии родие-

размеров частиц и их агломератов. В зависимости

вых и рениевых катализаторов, приводящие к об-

от используемого носителя на поверхности обра-

разованию побочных продуктов гидрогенолиза и

зуются частицы металлов от 70-100 нм.

деструктивного раскрытия цикла при температуре

При первоначальной оценке эффективности

до 200°С и давлении 60 атм.

приготовленных катализаторов в процессах ги-

Ранее нами были проведены исследования

дрирования фурана 1а (при 100°С и прочих рав-

процессов гидрирования широкого ряда непре-

ных условиях) было обнаружено, что выход целе-

дельных углеводородов в реакторе проточного

вого продукта 2а существенным образом зависит

типа при атмосферном давлении водорода в при-

от используемого носителя. В присутствии Co⁰/γ-

сутствии наночастиц никеля, нанесенных на раз-

Al₂O₃выход продукта гидрирования 2а и конвер-

личные подложки

[25]. Изученные никелевые

сия субстрата 1а не превышают 1-1.5%, а в при-

наноструктурированные катализаторы продемон-

сутствии Ni⁰/γ-Al₂O₃- 13%. При использовании

стрировали высокую эффективность в этих про-

же в качестве катализатора наночастиц кобальта и

цессах. Целью данного исследования являлось

никеля, нанесенных на NaX и SiO₂,выходы про-

изучение процессов гидрирования фурана и его

дукта 2а не достигают и 4%. Однако применение

производных (2-метилфурана, фурфурола и фур-

в качестве носителя MgO позволило значительно

фурилового спирта) в реакторе проточного типа

увеличить выход целевого продукта 2а. Так, в при-

при атмосферном давлении водорода с использо-

сутствии Co⁰/MgO и иных аналогичных условиях

ванием никелевых и кобальтовых катализаторов,

выход тетрагидрофурана 2а и конверсия фурана 1а

нанесенных на носители: γ-Al₂O₃, цеолит NaX,

составила 20%.

SiO₂и MgO (схема 1).

Изучение влияния количества никеля на носи-

Исследование проводили в реакторе проточ-

теле MgO на выход продуктов гидрирования по-

ного типа (Parr 5400 Tubular Reactor System) при

казало, что наилучшие результаты были получены

температуре 20-220°С, атмосферном давлении,

при соотношении гексагидрата хлорида никеля(II)

2.5-кратном мольном избытке водорода, удельном

к MgO, равном 1.2:1. Так, гидрирование соедине-

расходе гидрируемого субстрата 0.36 л/(кг_kt·ч) без

ния 1а на катализаторе Ni⁰/MgO уже при 25°С при-

растворителя. Состав реакционной массы анали-

вело к образованию продукта 2а с выходом 68%.

зировали методом спектроскопии ЯМР ¹Н, ГЖХ и

Образования продуктов раскрытия цикла в катали-

хромато-масс-спектрометрии.

зате обнаружено не было. Увеличение температу-

Катализаторы получали путем пропитки но-

ры до 100°С позволяет получать тетрагидрофуран

сителя водным раствором соответствующей соли

2а с выходом 100% (рис. 1). При более высоких

металла в течение 24 ч, фильтрования и промывки

температурах наблюдается образование продуктов

дистиллированной водой с последующим восста-

раскрытия цикла, а именно бутан-1-ола (26%, при

новлением тетрагидроборатом натрия в воде при

160°С). При этом установлено, что в процессе ги-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 6 2020

КОЛЛОИДНЫЕ И НАНОР

АЗМЕРНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ В ОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ. XXIV.

825

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɋ

Рис. 1. Зависимость cостава катализата от температуры

Рис. 2. Зависимость cостава катализата от температуры

процесса гидрирования фурана при мольном соот-

процесса гидрирования 2-метилфурана при соотно-

ношении 1a:H₂= 1:2.5 [удельный расход субстрата

шении 1б:H₂ = 1:2.5 [удельный расход 2-метилфурана

0.3 л/(кг_кат⋅ч), Ni⁰/MgO]. 1 - тетрагидрофуран, 2 -

0.3 л/(кг_кат⋅ч), Ni⁰/MgO]. 1 - 2-метилтетрагидрофуран,

фуран.

2 - 2-метилфуран, 3 - продукты раскрытия цикла.

дрирования фурана 1а в зависимости от темпера-

ставлена на рис. 3. Следует отметить, что гидри-

туры в присутствии Ni⁰/MgO выходы продукта 2а

рование спирта 1в протекает при более высоких

гидрирования и конверсия субстрата 1а оказались

температурах, чем гидрирование соединений 1а

выше на 45-80%, чем в аналогичных условиях в

и 1б. В данном случае выход тетрагидрофурфури-

присутствии Co⁰/MgO.

лового спирта 2в 94% был достигнут при полной

Аналогичным образом в реакцию гидриро-

конверсии сырья только при 200°С, что связано с

вания на Ni⁰/MgO вступает и 2-метилфуран 1б.

влиянием на стабильность фуранового кольца как

При удельном расходе гидрируемого субстрата 1б

стерического, так и электроноакцепторного факто-

0.3 л/(кг_kt·ч) и 2.5-кратном мольном избытке водо-

ров СН₂ОН-группы [27].

рода при 1 атм и температуре 120°С был получен

Важнейшим сырьем для получения фурана и

2-метилтетрагидрофуран 2б с выходом до 94% и

его производных является фурфурол 3, который

селективностью 100% (рис. 2). Дальнейшее повы-

синтезируется в процессе переработки биомассы

шение температуры в этом случае также приводит

[28]. Процесс гидрирования альдегида 3 на ката-

к образованию продуктов раскрытия фуранового

лизаторе Ni⁰/MgO был изучен при температуре

цикла (16.6%, при 140°С).

120-200°С, удельном расходе гидрируемого суб-

Следует отметить, что фуран 1а вступает в ре-

страта 3 0.36 л/(кг_kt·ч) и 2.5-кратном мольном из-

акцию гидрирования легче в изучаемых условиях,

бытке водорода (схема 2, рис. 4).

чем 2-метилфуран 1б, что, вероятно, объясняется

На основании анализа данных экспериментов

небольшим стерическим фактором заместителя.

можно сделать вывод, что в результате снижения

Так, при 60°С и иных аналогичных условиях кон-

активности фуранового кольца в альдегиде 3 к ги-

версия соединения 1а оказалось выше конверсии

дрированию (наличие заместителя второго рода

вещества 1б на 15%. Аналогичные результаты ра-

НС=О) процесс начинается лишь после восста-

нее были получены в присутствии катализаторов

новления карбонильной группы альдегида 3 до ги-

Адамса [27]. Константа скорости гидрирования

дроксильной. Полученный спирт 1в затем гидри-

фурана 1а оказалась выше константы скорости ги-

руется в соединение 2в. При этом максимально

дрирования 2-метилфурана 1б на 12%.

достигнутый выход спирта 2в при 200°С составил

Процесс

гидрирования

фурфурилового

53% при полной конверсии альдегида 3. При даль-

спирта 1в на катализаторе Ni0/MgO проводи-

нейшем повышении температуры увеличивается

ли при 100-200°С, удельном расходе спирта 1в

доля реакций гидрогенолиза гидроксильной груп-

0.36 л/(кг_кат·ч) и 2.5-кратном мольном избытке

пы спирта 1в с получением соединения 1б, содер-

водорода. Зависимость состава катализата от тем-

жание которого при 240°С в катализате достигает

пературы процесса гидрирования спирта 1в пред-

13%.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 6 2020

826

ПОПОВ и др.

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɋ

Рис. 3. Зависимость cостава катализата от температуры

Рис. 4. Зависимость cостава катализата от темпера-

процесса гидрирования фурфурилового спирта при

туры процесса гидрирования фурфурола при соот-

соотношение 1в:H₂ = 1:2.5 [удельный расход фурфу-

ношении 3:H₂ = 1:2.5 [удельный расход фурфурола

рилового спирта 0.3 л/(кг_кат⋅ч), Ni⁰/MgO]. 1 - тетра-

0.3 л/(кг_кат⋅ч), Ni⁰/MgO]. 1 - тетрагидрофурфуриловый

гидрофурфуриловый спирт, 2 - фурфуриловый спирт,

спирт, 2 - фурфуриловый спирт, 3 - фурфурол, 4 - 2-ме-

3 - 2-метилтетрагидрофуран.

тилтетрагидрофуран.

Следует отметить, что попытка провести нами

Приготовление катализатора. Катализато-

гидрирование фуранового цикла этилового эфира

ры получали путем пропитки твердого носителя

2-фуранкарбоновой кислоты в условиях реакции

(оксид магния MgO, диоксид кремния SiO₂, γ-ок-

восстановления вещества 3 не увенчались успе-

сид алюминия γ-Al₂O₃, цеолит NaX) водным рас-

хом, так как электроноакцепторная этоксикарбо-

твором гексагидрата хлорида никеля(II) или ко-

бальта(II) в соотношении 0.25-1.2 г соли металла к

нильная группа не подвергается гидрированию в

1 г носителя в течение 5-6 ч. После фильтрования

этих условиях.

и промывания дистиллированной водой композит

Таким образом, в результате проведенных ис-

обрабатывали раствором тетрагидробората натрия

следований было найдено, что наночастицы нике-

в воде при 20-25°С в течение 20-30 мин. При этом

ля, стабилизированные наповерхности MgO при

получали катализатор с размерами частиц никеля

давлении 0.1 МПа, проявляют высокую катали-

на поверхности 70-100 нм [29]. Восстановленный

тическую активность в процессах гидрирования

катализатор загружали в реактор во влажном виде,

фурана и его производных в интервале температур

осушали от воды в токе водорода при 120-300°С

120-200°С, что позволяет получать соответствую-

непосредственно перед процессом.

щие продукты гидрирования с выходами и селек-

Общая методика проведения гидрирования.

тивностью до 100% в реакторе проточного типа.

Реакции проводили в реакторе вытеснения при

Полученные результаты при более детальном

атмосферном давлении и температурах 20-200°С.

изучении кинетических закономерностей и даль-

В этом температурном интервале реакция может

нейшей оптимизации могут служить основой для

осуществляться как в газовой фазе, так и в системе

разработки нового энергоэффективного способа

газ-жидкость-твердый катализатор, в зависимо-

гидрирования фурана и его производных.

сти от температур кипения исходных веществ. Ла-

бораторный реактор представляет собой трубку из

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

стали 12Х18Н10Т с внутренним диаметром 9 мм и

Хромато-масс-спектральный анализ выполнен

высотой зоны нагрева 50 мм, помещенную в элек-

на приборе Saturn 2100 T/GC3900 (ЭУ, 70 эВ).

трическую печь. В средней части реактора разме-

Схема 2.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 6 2020

КОЛЛОИДНЫЕ И НАНОР

АЗМЕРНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ В ОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ. XXIV.

827

щен слой катализатора, до и после которого нахо-

52.7%. Масс-спектр (ЭУ), m/e (I_отн, %): 102.8 (5)

дится инертный наполнитель (кварцевая насадка).

[M + 1]⁺, 42.8 (14), 71.0 (100), 70.0 (11), 43.0 (52),

При различных температурах дозировали жидкие

42.0 (12), 41.0 (50). Фурфуриловый спирт (1в),

фуран и его производные и устанавливали необхо-

выход 37.9%. Масс-спектр (ЭУ), m/e (I_отн, %): 98.8

димый расход водорода. Удельная скорость подачи

(4) [M + 1]⁺, 97.8 (51) [M]⁺, 96.8 (10), 81.9 (9), 81.0

жидких реагентов - 0.3 л/(кг_кат·ч). Расход водорода -

(100), 69.0 (11), 53.0 (10), 41.0 (4). 2-Метилтетра-

190-230 л/(кг_кат·ч) (2.5-кратный мольный избы-

гидрофуран (2б), выход 3%.

ток). В нижеприведенных примерах использован

б. На катализатор Ni⁰/MgO массой 6 г при

катализатор, полученный пропиткой гранул прес-

200°С подавали фурфуриловый спирт с расходом

сованного MgO гексагидратом хлорида никеля(II)

0.3 л/(кг_кат·ч), прямоточно с ним одновременно по-

при массовом соотношении 1.2:1 с последующим

давали водород с расходом 210 л/кг_кат·ч. Конвер-

восстановлением.

сия субстрата 1в 98.9%, выход 94.5%. 2-Метилте-

Тетрагидрофуран

(2а). а. На катализатор

трагидрофуран (2б), выход 5.3%

Ni⁰/MgO массой 6 г при температуре 25°С пода-

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

вали вещество 1а с расходом 0.3 л/(кг_кат·ч) и во-

Работа выполнена при финансовой поддержке

дород с расходом 230 л/кг_кат·ч. Конверсия фурана

Российского фонда фундаментальных исследова-

1а 63.5%. Селективность по продукту 2а 100%,

ний (проект № 19-33-90117).

выход 63.5%. Масс-спектр (ЭУ), m/e (I_отн, %): 73.8

(71) [M + 1]⁺, 70.9 (100) [M - 1], 70.0 (8), 69.0 (3),

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

55.0 (3), 42.9 (2), 42.0 (2), 41.0 (8), 40.1 (2).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

б. На катализатор Ni⁰/MgO массой 6 г при 100°С

интересов.

подавали вещество 1а с расходом 0.3 л/(кг_кат·ч) и

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

водород с расходом 230 л/кг_кат·ч. Конверсия фура-

на 1а 98.7%, селективность по продукту 2а 100%,

1. Мохов В.М., Попов Ю.В, Папутина А.Н., Не-

выход 98.7%.

быков Д.Н., Шишкин Е.В. // ЖОХ. 2019. Т. 89.

Вып. 12. С. 1807; Mokhov V.M., Popov Yu.V., Paputi-

в. На катализатор Co⁰/MgO массой

6 г

na A.N., Nebykov D.N., Shishkin E.V. // Russ. J. Gen.

при 100°С подавали вещество 1а с расходом

Chem. 2019. Vol. 89. N 12. P. 2333. doi 10.1134/

0.3 л/(кг_кат·ч) и водород с расходом 230 л/кг_кат·ч.

S1070363219120016

Конверсия фурана 1а 20%, селективность по про-

2. Nakagawa Y., Tamura M., Tomishige K. // ACS Catal.

дукту 2а 100%, выход 20%.

2013. Vol. 12. N 3. P. 2655. doi 10.1021/cs400616p

2-Метилтетрагидрофуран (2б). а. На катали-

3. Nagaraja B.M., Siva K.V., Shasikala V., Padmasri A.H.,

затор Ni⁰/MgO массой 6 г при 20°С подавали веще-

Sreedhar B., David R.B., Rama R.K.S. // Catal.

ство 1б с расходом 0.3 л/(кг_кат·ч) и водород с рас-

Commun. 2003. Vol. 6. N 4. P. 287. doi 10.1016/s1566-

7367(03)00060-8

ходом 190 л/ кг_кат·ч. Конверсия 2-метилфурана 1б

4. Nagaraja B.M. // J. Mol. Catal. (A). 2007. Vol. 265.

56.5%, выход 56.5%. Масс-спектр (ЭУ), m/e (I_отн,

N 1-2. P. 90. doi 10.1016/j.molcata.2006.09.037

%): 86.7 (3) [M + 1]⁺, 72.7 (5), 56.8 (87), 55.8 (91),

5. Stevens J.G., Bourne R.A., Twigg M.V., Poliakoff M. //

54.9 (46), 43.0 (30), 41.0 (100), 40.2 (13).

Angew. Chem. Int. Ed. 2010. Vol. 49. N 47. P. 8856. doi

б. На катализатор Ni⁰/MgO с массой 6 г

10.1002/anie.201005092

при 100°С подавали вещество 1б с расходом

6. Vetere V., Merlo A.B., Ruggera J.F., Casella M.L. // J.

0.3 л/(кг_кат·ч) и водород с расходом 190 л/ кг_кат·ч.

Br. Chem. Soc. 2010. Vol. 21. N 5.P. 914. doi 10.1590/

Конверсия 2-метилфурана 1б 97.7%, селектив-

s0103-50532010000500021

7. Nagaraja B.M., Siva Kumar V., Shasikala V., Pad-

ность по продукту 2б 96.6%, выход 94.4%.

masri A.H., Sreedhar B., David Raju B., Rama Rao K.S. //

Тетрагидрофурфуриловый спирт (2в). а. На

Catal. Commun. 2003.Vol. 4. N 6.P. 287. doi 10.1016/

катализатор Ni⁰/MgO массой 6 г при 200°С подава-

s1566-7367(03)00060-8

ли альдегид 3 с расходом 0,3л/(кг_кат·ч), прямоточно

8. Yan K., Wu X., An X., Xie X. // Chem. Eng. Commun.

с ним одновременно подавали водород с расходом

2013. Vol. 201. N 4. P. 456. doi 10.1080/

210л/кг_кат·ч. Конверсия альдегида 3 98.5%, выход

00986445.2013.775646

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 6 2020

828

ПОПОВ и др.

9. Wettstein S.G., Alonso D.M., Gürbüz E.I., Dumesic J.A. //

22. Koso S., Watanabe H., Okumura K., Nakagawa Y.,

Curr. Op. Chem. Eng. 2012. Vol. 1. N 3. P. 218. doi

Tomishige K. // J. Ph. Chem. (C). 2012. Vol. 116. N 4.

10.1016/j.coche.2012.04.002

P. 3079. doi 10.1021/jp2114225

10. Geilen F.M.A., vom Stein T., Engendahl B., Winterle S.,

23. Chen K., Mori K., Watanabe H., Nakagawa Y.,

Liauw M.A., Klankermayer J., Leitner W. // Angew.

Tomishige K. // J. Catal. 2012. Vol. 294. P. 171. doi

Chem. Int. Ed. 2011. Vol. 50. N 30. P. 6831. doi10.1002/

10.1016/j.jcat.2012.07.015

anie.201007582

24. Amada Y., Watanabe H., Tamura M., Nakagawa Y.,

11. Nakagawa Y., Tomishige K. // Catal. Surveys Asia. 2011.

Okumura K., Tomishige K. // J. Ph. Chem. (C). 2012.

Vol. 15. N 2. P. 111. doi 10.1007/s10563-011-9114-z

Vol. 116. N 44. P. 23503. doi 10.1021/jp308527f

12. Seo G., Chon H. // J.Catal. 1981. Vol. 67. N 2. P. 424.

25. Попов Ю.В., Мохов В.М., Небыков Д.Н., Щербако-

doi 10.1016/0021-9517(81)90302-x

ва К.В., Донцова А.А. // ЖОХ. 2018. Т. 88. Вып. 1.

13. Ordomsky V.V., SchoutenJ.C., van der Schaaf J.,

С. 20; Popov Yu.V., Mokhov V.M., Nebykov D.N.,

Nijhuis T.A. // Appl. Catal. (A). 2013. Vol. 451. P. 6. doi

Shcherbakova K.V., Dontsova A.A. // Russ. J.

10.1016/j.apcata.2012.11.013

Gen. Chem. 2018. Vol. 88. N 1. P. 20. doi 10.1134/

14. Zhang B., Zhu Y., Ding G., Zheng H., Li Y. // Gr. Chem.

S1070363218010048

2012. Vol. 14. N 12. P. 3402. doi 10.1039/c2gc36270h

26. Попов Ю.В., Мохов В.М., Латышова С.Е., Небы-

15. Khan F.A., Vallat A., Süss-Fink G. // Catal. Commun.

ков Д.Н., Панов А.О., Плетнева М.Ю. // ЖОХ. 2017.

2011. Vol. 12. N 15. P. 1428. doi 10.1016/j.

Т. 87. Вып. 10. С. 1616; Popov Yu.V., Mokhov V.M.,

catcom.2011.05.024

Latyshova S.E., Nebykov D.N., Panov A.O., Pletne-

16. Tike M.A., Mahajani V.V. // Ind. Eng. Chem. Res. 2007.

va M.Yu. // Russ. J. Gen. Chem. 2017. Vol. 87. N 10.

Vol. 46. N 10. P. 3275. doi 10.1021/ie061137m

P. 2276. doi 10.1134/S107036321710005X

17. Nakagawa Y., Tomishige K. // Catal. Commun. 2010.

27. Smith H.A., Fuzek J.F. // J. Am. Chem. Soc. 1949.

Vol. 12. N 3. P. 154. doi 10.1016/j.catcom.2010.09.003

Vol. 71. N 2. P. 415. doi 10.1021/ja01170a013

18. Xiu S., Shahbazi A. // Ren. Sust. En. Rev. 2012. Vol. 16.

28. Koso S., Ueda N., Shinmi Y., Okumura K., Kizuka T.,

N 7. P. 4406. doi 10.1016/j.rser.2012.04.028

Tomishige K. // J. Catal. 2009. Vol. 267. N 1. P. 89. doi

19. Aycock D.F. // Org. Proc. Res. Dev. 2007. Vol.11. N 1.

10.1016/j.jcat.2009.07.010

P. 156. doi 10.1021/op060155c

29. Попов Ю.В., Мохов В.М., Латышова С.Е., Небы-

20. Koso S., Nakagawa Y., Tomishige K. // J. Catal. 2011.

ков Д.Н., Панов А.О., Давыдова Т.М. // ЖОХ. 2018.

Vol.280. N 2.P. 221. doi 10.1016/j.jcat.2011.03.018

Т. 88. Вып. 10. С. 1585; Popov Yu.V., Mokhov V.M.,

21. Koso S., Watanabe H., Okumura K., Nakagawa Y.,

Latyshova S.E., Nebykov D.N., Panov A.O., Davydo-

Tomishige K. // Appl. Catal (B). 2012. Vol. 111. P. 27.

va T.M. // Russ. J. Gen. Chem. 2018. Vol. 88. N 10.

doi 10.1016/j.apcatb.2011.09.015

P. 2035. doi 10.1134/S1070363218100018

Colloidal and Nanosized Catalysts in Organic Synthesis:

XXIV. Study of Hydrogenation of Furan and Its Derivatives

in the Presence of MgO-Supported Nickel

and Cobalt Nanoparticles

Yu. V. Popov*, V. M. Mokhov, D. N. Nebykov, P. M. Shirkhanyan, T. A. Gendler, and V. V. Shemet

Volgograd State Technical University, Volgograd, 400006 Russia

*e-mail: tons@vstu.ru

Received December 20, 2019; revised December 20, 2019; accepted December 26, 2019

The processes of hydrogenation of furan and it’s derivatives (2-methylfuran, furfuryl alcohol, furfural) in

plug-flow type reactor under atmospheric hydrogen pressure at 20-220°С in the presence of supported nickel

nanoparticles prepared by chemical reduction were investigated. It was found that most active and stabile in

investigated reaction conditions are nickel nanoparticles, stabilized on magnesium oxide surface. This catalyst

allows to obtain corresponding hydrogenation products with 100% yield and total conversion of raw materials.

Keywords: catalysis, nanoparticles, nickel, cobalt, furfural, furan

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 6 2020