Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Hydrogenation of a,b-unsaturated ketones over Au/TiO2 catalyst prepared by DPU

Dariusz Basiak

Abstract

Catalysis by gold is an interesting area of research for the past 25 years. One of its possible applications is the selective hydrogenation of a,b-unsaturated carbonyl compounds to the corresponding unsaturated (allyl) alcohols. There are several heterogeneous catalysts that allow us to obtain this product by reduction of unsaturated aldehydes. In case of unsaturated ketones it has been much more difficult to achieve desired chemoselectivity. This situation changed after using gold catalyst. In 2003 S. Galvagno et al. described the hydrogenation of benzalacetone on Au/Fe2O3, in which selectivity to allyl alcohol higher than 60% at almost quantitive conversion was obtained. A series of Au/TiO2 catalysts were prepared by DPU (Deposition-Precipitation with Urea) method, and evaluated in liquid-phase hydrogenation of a,b-unsaturated ketones: isophorone (3,5,5-trimethylcyclohex-2-en-1-one) and benzalacetone (4-phenylbut-3-en-2- one). The most interesting observation was influence of support pretreatment on catalyst activity and selectivity. When TiO2 was only dried in 100°C no allyl alcohol was obtained and conversions were lower than 2%. When titania was calcined in 600°C chemoselectivities higher than 80% at conversions up to 50% were achieved. Unfortunately, these results exhibit low reproducibility, therefore further research on this catalyst is required. In comparative gas-phase experiments almost quantitive conversions were possible. However, because of consecutive reactions (mostly dehydratation), the yield of unsaturated alcohol was close to zero. To conclude, Au/TiO2 catalyst was able to obtain high activity and selectivity in hydrogenation of a,b-unsaturated ketones to allyl alcohols. A key factor to achieve these results seems to be the support pretreatment. However, due to low reproducibility, further research on this catalyst is needed
Record ID
WUTdb5e77926b52422484b67b9f2b4c41b9
Diploma type
Master of Science
Author
Dariusz Basiak Dariusz Basiak,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Badanie reakcji uwodornienia a,b-nienasyconych ketonów w obecności katalizatora Au/TiO2 otrzymywanego metodą DPU
Supervisor
Piotr Winiarek (FC/CChT) Piotr Winiarek,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department Of Catalysis And Organometallic Chemistry (FC/DCOC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
28-06-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Kataliza na złocie jest dziedziną intensywnie rozwijaną od końca lat 80. ubiegłego wieku. Określono wtedy warunek aktywności katalizatora złotowego jakim są rozmiary krystalitów metalu poniżej 5 nm. Pośród wielu jej potencjalnych zastosowań znajduje się selektywne uwodornienie a,b-nienasyconych związków karbonylowych do alkoholi allilowych. Reakcja tego typu jest dużym wyzwaniem dla katalizy heterogenicznej. Przez lata badano różne katalizatory uzyskujące zadowalające wyniki w przypadku redukcji nienasyconych aldehydów. Zdecydowanie trudniejsze było ich otrzymanie w reakcji z udziałem nienasyconych ketonów. Przełomem stało się dopiero zastosowanie złota. Pierwszym udanym eksperymentem było uwodornienie benzylidenoacetonu wobec układu Au/Fe2O3 opisane w 2003 roku przez S. Galvagno7. Katalizator Au/TiO2 badany był wcześniej w wielu reakcjach, w których często dawał bardzo dobre wyniki. Do roku 2012 brak było natomiast doniesień literaturowych o jego aktywności w uwodornieniu a,b-nienasyconych ketonów67. Katalizator Au/TiO2 otrzymywano metodą DPU – strącania z osadzaniem z wykorzystaniem mocznika jako czynnika alkalizującego. Reakcją testową było uwodornienie a,b-nienasyconych ketonów (izoforonu - 3,5,5-trimetylocyklheks-2-enonu oraz benzylidnoacetonu - 4-fenylobut-3-en-2-onu) prowadzone w łagodnych warunkach, w fazie ciekłej. Najciekawsze obserwacje dotyczą wpływu wstępnej obróbki termicznej nośnika na aktywność i selektywność katalizatora. Wykorzystując tlenek tytanu suszony przez dobę w temperaturze 100°C (tak jak opisywane jest to w przepisach literaturowych) nie udało się otrzymać pożądanego produktu reakcji. Natomiast stosując prażenie nośnika w temperaturze 600°C uzyskiwano selektywności w kierunku alkoholu allilowego przekraczające 80% przy konwersjach substratu dochodzących do 50%. Wyniki te wykazywały niestety niską powtarzalność co stwarza konieczność dalszych prac nad badanym katalizatorem. W porównawczych testach w fazie gazowej układ Au/TiO2 pozwalał na osiągnięcie wysokich, niemalże ilościowych konwersji, jednak ze względu na znaczny udział reakcji następczych wydajności pożądanego produktu były śladowe. 53 Podsumowując, katalizator Au/TiO2 umożliwia otrzymanie alkoholu allilowego w reakcji uwodornienia a,b-nienasyconych ketonów w przypadku zastosowania wysokotemperaturowej obróbki wstępnej nośnika. Ze względu na niską powtarzalność tych wyników zachodzi jednak potrzeba dalszych badań nad opisywanym katalizatorem
File
  • File: 1
    Badanie reakcji uwodornienia nienasyconych ketonów w obecności katalizatora Au-TiO2 otrzymywanego metodą DPU.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTdb5e77926b52422484b67b9f2b4c41b9/
URN
urn:pw-repo:WUTdb5e77926b52422484b67b9f2b4c41b9

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page