Оценка влияния органических растворителей на кинетику этерификации масляной кислоты пентаэритритом

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

С целью разработки технологии получения сложных эфиров пентаэритрита, используемых в качестве компонентов смазочных материалов, определены кинетические характеристики процесса этерификации масляной кислоты пентаэритритом. Исследования проводили в 18 различных реакционных системах, содержащих растворители с различными значениями диэлектрической проницаемости (ε = 2.2·40 Ф·м–1) при 110–150°С в присутствии кислотных катализаторов и в их отсутствие. В результате проведенных исследований установлено увеличение скорости реакции в присутствии растворителей при относительно низких температурах (Т <120°С); обнаружен синергический эффект при сочетании сульфолана с сульфокислотами. В данной системе эффективная константа скорости процесса увеличивается (в одних и тех же условиях) на несколько порядков; энергия активации уменьшается со 129 (самокатализ, без растворителя) до 36 кДж·моль–1; время достижения 50% конверсии по пентаэритриту снижается с 20–25 ч до 2–5 мин. Для всех изученных систем определены параметры уравнения Аррениуса, разработаны численные модели, которые могут быть использованы для выбора условий при синтезе сложных эфиров пентаэритрита.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Юлия Федоровна Иванова

Самарский государственный технический университет

Email: koraks95@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-3508-6032
Russian Federation, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244

Владимир Владимирович Емельянов

Самарский государственный технический университет

Author for correspondence.
Email: koraks95@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6228-5713

к.х.н.

Russian Federation, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244

Светлана Васильевна Леванова

Самарский государственный технический университет

Email: koraks95@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2539-8986

д.х.н., проф.

Russian Federation, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244

References

  1. Тонконогов Б. П., Попова К. А., Хурумова А. Ф. Перспективы применения сложных эфиров отечественного производства в качестве основ масел для авиационной техники // Тр. Рос. гос. ун-та нефти и газа им. И. М. Губкина. 2015. Т. 278. № 1. С. 109–120. https://www.elibrary.ru/rureja
  2. Овезова М., Савин Г. А. Синтез сложных эфиров термической этерификацией // Грани познания. 2021. Т. 74. № 3. С. 66–68. https://www.elibrary.ru/fxnrzu
  3. Садретдинов И. Ф., Гашникова С. А., Дегтярев П. Н. Подбор аналогов катализатора этерификации для производства бутилакрилата с применением ИК-спектроскопии и термогравиметрического анализа // Булатовские чтения. 2020. Т. 5. С. 260–263. https://www.elibrary.ru/mjtuph
  4. Sun L., Zhu L., Xue W., Zeng Z. Kinetics of p-toluene-sulfonic acid catalyzed direct esterification of pentaerythritol with acrylic acid for pentaerythritol diacrylate production // Chem. Eng. Commun. 2020. V. 207. N 3. P. 331–338. https://doi.org/10.1080/00986445.2019.1592750
  5. Демидова Ю. В., Демидов П. А., Потехин В. В., Потехин В. М. Побочные продукты при этерификации метакриловой кислоты метиловым эфиром триэтиленгликоля // ЖОХ. 2016. Т. 86. № 6. С. 919–923 [Demidova Y. V., Demidov P. A., Potekhin V. V., Potekhin V. M. Side products of methacrylic acid esterification with triethylene glycol methyl ether // Russ. J. Gen. Chem. 2016. V. 86. N 6. P. 1250–1254. https://doi.org/10.1134/S1070363216060050 ].
  6. Agwu K. A., Belmont S. R., Enguita J. M., Sheehan J. D. Polar aprotic solvent properties influence pulp characteristics and delignification kinetics of CO2/organic base organosolv pretreatments of lignocellulosic biomass // Chem. Eng. Sci. 2024. V. 288. ID 119808. https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.119808
  7. Lu Q., Xue K., Wang L., Zhang X., Zou J.-J., Pan L. Mechanism and kinetics of catalytic decalin alkylation for the synthesis of high-performance fuel // Chem. Eng. Sci. 2024. V. 292. ID 120018. https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120018
  8. Duan Z. Q., Du W., Liu D. H. The solvent influence on the positional selectivity of Novozym 435 during 1,3-diolein synthesis by esterification // Bioresour. Technol. 2010 V. 101. N 7. P. 2568–2571. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.087
  9. Zhang Y., Wang X., Fu Yi., Wang X., Yu J., Chen Ye., Wang X. Impact of solvent and water activity on lipase selectivity and acyl migration of ARA-rich 2-monoacylglycerols in catalytic systems: Kinetic study by particle swarm optimization // Food Chem. 2025. V. 464. ID 141709. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141709
  10. Иванова Ю. Ф., Емельянов В. В., Леванова С. В., Фетисов Д. А., Шакун В. А., Красных Е. Л. Особенности синтеза сложных эфиров пентаэритрита в различных растворителях // Нефтехимия. 2024. Т. 64. № 1. С. 73–79. https://doi.org/10.31857/S0028242124010068
  11. Mardiah M., Samadhi T.W, Wulandari W., Aqsha A., Situmorang Y.A., Indarto A. Recent progress on catalytic of rosin esterification using different agents of reactant // AgriEngineering. 2023. V. 5. P. 2155–2169. https://doi.org/10.3390/agriengineering5040132
  12. Амерханова Ш. К., Шляпов Р. М., Уали А. С. Особенности процессов протолиза сульфаминовой кислоты в водно-органических растворителях // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Химия. Биология. Фармация. 2014. № 3. С. 5–8. https://www.elibrary.ru/tccqfz
  13. Camp D., Harvey P. J., Jenkins I. D. The effect of solvent polarity on the rate of the Mitsunobu esterification reaction // Tetrahedron. 2015. V. 71. N 23. P. 3932–3938. http://dx.doi.org/10.1016/j.tet.2015.04.035

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Pentaerythritol consumption scheme

Download (176KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. Logarithmic anamorphoses of kinetic curves for pentaerythritol consumption.

Download (84KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Change in pentaerythritol concentration over time.

Download (74KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Dependence of the rate constant of the process of esterification of butyric acid with pentaerythritol at 20°C on the dielectric constant (1/ε).

Download (79KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences