Проекты

Влияние температуры и природы катализатора на селективность протекания реакции конденсации кетонов

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Прикладная химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1544
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Цель

Определение оптимального состава катализатора и условий проведения процесса для селективного протекания реакции конденсации.

Описание

Поиск новых методов образования углерод-углеродных связей и оптимизация условий таких процессов с каждым годом приобретают всё более возрастающее значение. Достойное место в этом направлении занимают реакции гомо- и кроссальдольной конденсации альдегидов и кетонов. Низшие альдегиды и кетоны применяются для извлечения мономеров и полупродуктов при получении многих ценных продуктов органического синтеза, а также добавок к топливу. Они являются продуктами хорошо отработанных промышленных процессов (окисление метанола, этанола, этилена, гидроформилирование этилена, совместное производство фенола и ацетона и т. д.). Их применение может быть расширено за счёт разработки новых эффективных и экологичных процессов переработки газового сырья сложного и переменного состава (включая нефтезаводские газы) в ценные продукты органического синтеза и добавки к топливу за счёт реакций конденсации и гидрирования. Широкие возможности открывают реакции альдегидов и кетонов между собой (перекрёстная конденсация), хотя при этом возникают проблемы с селективностью. При конденсации альдегидов и кетонов используют различные катализаторы, в основном обладающие кислотными и основными свойствами: неорганические кислоты и основания в гомогенном и гетерогенном вариантах, катиониты и аниониты, амины, аминокислоты и их производные. Одним из перспективных направлений осуществления альдольной конденсации является применение комплексных катализаторов, сочетающих амины с неорганическими компонентами.

В работе рассматривается влияние условий проведения процесса и природы веществ, выступающих в качестве катализаторов, на селективность протекания реакции конденсации кетонов.

В ходе работы были приготовлены катализаторы с различным содержанием активного компонента и выполнен ряд экспериментов по определению оптимальной температуры реакции для каждого из катализаторов по критерию максимальной селективности образования целевого продукта.

Результат

1.      Освоена методика приготовления катализаторов.

2.      Приготовлены катализаторы различного состава.

3.      Освоена методика проведения лабораторных экспериментов по конденсации кетонов.

4.      Проведён анализ состава реакционной смеси, полученной в результате протекания реакции методом газовой хроматографии (ГХ).

5.      Выбраны оптимальный состав катализатора и условия проведения процесса.

Оснащение и оборудование

Для проведения экспериментов и анализа полученной реакционной смеси были использованы проточный реактор и газовый хроматограф марки «Хроматэк-Кристалл 5000».

Перспективы использования результатов работы

Полученные вещества могут быть использованы в качестве эффективных добавок к топливам для повышения октанового числа. Возможность использования их в этом направлении является следующим этапом исследования.

Сотрудничество

РТУ МИРЭА

Награды/достижения

Четвёртая научно-техническая конференция РТУ МИРЭА, школьная секция – призёр

Особое мнение

«На основе совместной работы школы и РТУ МИРЭА была выполнена интересная работа на базе лаборатории университета, получен уникальный практический опыт»