Фотокаталитический метод окисления спиртов в среде сверхкритического углекислого газа

Окисление спиртов с получением карбонильных соединений — один из наиболее распространенных процессов в промышленной и медицинской химии. Молекулярный кислород является одним из наиболее доступных и нетоксичных окислителей для этого превращения, который не образует опасных побочных продуктов.

В последние годы активно исследуются различные фотокаталитические реакции, инициируемые действием ультрафиолетового или видимого излучения. Однако для проведения фотокаталитического окисления спиртов молекулярным кислородом в настоящее время необходимо использование токсичных катализаторов на основе переходных металлов и органических растворителей, что затрудняет внедрение таких процессов в промышленность.

Исследователями Лаборатории тонкого органического синтеза им. И.Н. Назарова Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН был предложен метод УФ-индуцированного окисления циклических и линейных спиртов в соответствующие карбонильные соединения в среде сверхкритического диоксида углерода под действием молекулярного кислорода в присутствии 2-фторантрахинона — простого и доступного фотокатализатора, не содержащего переходных металлов. Углекислый газ CO₂ является доступной, безопасной, негорючей и нетоксичной средой для проведения самых разнообразных химических превращений, которая может быть легко отделена от продуктов и не требует энергоёмкой утилизации.

В ходе исследования было изучено влияние различных параметров процесса фотоокисления спиртов на результат реакции. В результате была выявлена узкая область в районе критической точки CO₂, где достигалась конверсия до 99% и выходы продуктов окисления 65–93%. Также было показано, что в реакции можно использовать сжатый атмосферный воздух — гораздо более дешёвый и безопасный окислитель, чем чистый кислород. На основании экспериментальных данных предложен возможный механизм фотокаталитического процесса, включающий возбуждение фотокатализатора ближним УФ-светом с последующим переносом атома водорода.

Результаты работы опубликованы в журнале ChemPhotoChem.

Источник: ИОХ РАН.