Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Catalytic study of modified titanium silicalites-1 in the hydroxylation of alkyl benzene by hydrogen peroxide

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การศึกษาคุณสมบัติการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียม ซิลิกาไลด์-1 ที่ถูกปรับปรุง ในปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันของอัลคิลเบนซีนโดยใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

Year (A.D.)

2007

Document Type

Thesis

First Advisor

Tharathon Mongkhonsi

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

Master of Engineering

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Chemical Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2007.1485

Abstract

This research studies catalytic properties of TS-1 modified with Al, Co, V and Fe in the hydroxylation of alkyl benzene, i.e. toluene and ethyl benzene, with hydrogen peroxide. The results of toluene hydroxylation at 70°C for 2 h show that all catalysts produce reaction products as p-cresol, o-cresol, particularly TS-1 modified with Al and Fe also have benzaldehyde as predominant product. At 95°C, TS-1 and M-TS-1 (except Fe-TS-1) have benzaldehyde as major product accompany with p-cresol, o-cresol. The reaction temperature increase affects benzaldehyde selectivity as well as the total conversion of toluene to products because the raise in reaction temperature increase average energy of the reactant molecules untill can overcome the activation energy barrier and then convert to product. The predominant products obtained from ethyl benzene hydroxylation at 70°C and 95°C are acetophenone and 1-phenethyl ethanol. Other products, benzaldehyde is also produced in case using Co-TS-1 and Fe-TS-1. In addition, Fe-TS-1 also has phenethyl alcohol and phenyl acetaldehyde. The products formation mechanisms of toluene and ethyl benzene hydroxylations have two mechanisms i.e. the electrophilic aromatic substitution mechanism (o-cresol and p-cresol) and side chain oxidation (benzaldehyde and all products of ethyl benzene).

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาคุณสมบัติการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียม ซิลิกาไลต์-1 ที่ถูกปรับปรุงด้วยโลหะ เหล็ก อะลูมิเนียม โคบอลต์ และวาเนเดียม ในปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันของอัลคิลเบนซิน ซึ่งได้แก่ โทลูอีนและเอธิลเบนซินร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ผลการศึกษาที่อุณหภูมิ 70 องศาของปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันโทลูอีนเป็นเวลา 2 ชั่วโมงแสดงให้เห็นว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาทุกตัวให้ พารา-ครีซอล และ ออโท-ครีซอลเป็นผลิตภัณฑ์ ในส่วนของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการปรับปรุงด้วยโลหะ อะลูมิเนียมและเหล็กจะให้เบนซอลดีไฮด์เป็นผลิตภัณฑ์หลักร่วมด้วย ในส่วนของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 90 องศา ตัวเร่งปฏิกิริยาทุกตัว (ยกเว้นที่ได้รับการปรับปรุงด้วยโลหะเหล็ก) ให้ผลิตภัณฑ์ได้แก่ พารา-ครีซอล, ออโท-ครีซอล และเบนซอลดีไฮด์ โดยมีเบนซอลดีไฮด์เป็นผลิตภัณฑ์หลัก การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิส่งผลให้ค่าการเลือกเกิดของเบนซอลดีไฮด์และค่าการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น เนื่องจากระดับพลังงานเฉลี่ยของโมเลกุลสารตั้งเพิ่งสูงขึ้นทำให้สามารถเอาชนะพลังงานระตุ้นและเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ได้ สำหรับปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันของเอธิลเบนซินที่อุณหภูมิ 70 และ 95 องศา พบว่าผลิตภัณฑ์หลักที่ได้คือ อะซีโตฟีโนนและ1-ฟีเนธิลอัลกอฮอล นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์อื่นที่พบ เช่น เบนซอลดีไฮด์จากการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการปรับปรุงด้วยโคบอลต์และเหล็ก ซึ่งการปรับปรุงตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเหล็กนี้จะให้ ฟีเนธิลอัลกอฮอล และ ฟีนิลอะซีตาลดีไฮด์เป็นผลิตภัณฑ์ร่วมด้วย โดยผลิตภัณฑ์ทั้งหมดพบในปริมาณน้อย ในส่วนของกลไกที่ใช้ในการอธิบายการเกิดปฏิกิริยามีดังนี้ การเกิดปฏิกิริยาที่ตำแหน่ง วงแหวนเบนซินจะอธิบายด้วยกลไกการแทนที่ของอิเลคโตรไฟล์ และในส่วนที่ปฏิกิริยาเกิดที่ตำแหน่งหมู่อัลคิลจะอธิบายด้วยกลไกเดียวกับข้างต้นร่วมกับกลไกไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ฟรีเรดิคัล

Link to Full Text

Share

COinS