Fenolün mikrodalga reaktörde nitrolanma kinetiğinin incelenmesi

Abstract

Endüstride aromatik ürünlerin nitrolanma reaksiyonları; özellikle ilaç ve kimya sektöründe kullanılan nitrolanmış ürünlerin üretilmesi amacıyla, oldukça önemli reaksiyonlardır. Bu proseslerde birçok araştırmacı tarafından karışık asitler, nitrolama ajanları, konsantre nitrik asit, asit anhidritler veya tiflatetler, peroksi nitritler, metal nitratlar ve azot oksitler kullanılmıştır. Bazı durumlarda, reaksiyon pahalı iyonik sıvılarla ve mikro emülsiyonlarla yürütülmüştür. Fenollerin nitrolanmasında, derişik asit ve asit karışımlarının kullanımı ise ümit vaat edicidir fakat dinitrolu ürünlerin, tar maddelerinin ve okside ürünler gibi yan ürünlerin oluşumu da gözlenmiştir. Bahsedilen yan ürün oluşumu sebebiyle direkt nitrolama verimi %60'ı aşamamaktadır. Bu yüzden seyreltik nitrik asit gibi orta dereceli ajanlar kullanarak yüksek seçiciliğe sahip alternatif nitrolama proseslerinin uygulanması araştırılmaktadır (Joshi et al., 2003).Günümüzde ise klasik ısıtma yöntemlerine alternatif olarak, artık kimyasal sentezlerde mikrodalga ışınlarının ısıtma özelliğinden de faydalanılmaktadır. Mikrodalga ısıtma hem reaksiyon hızında hem de reaksiyonun veriminde büyük oranda artış sağlamaktadır.Bu sebeplerden dolayı, bu tez çalışmasının amacı, fenol nitrolanmasının ve nitrolanma seçimliliğinin seyreltik nitrik asit ortamında ve aynı reaksiyon şartlarında hem mikrodalga hem de geleneksel yöntem ile incelenerek aralarında meydana gelebilecek farklılığı ortaya koymak ve bu şekilde mikrodalganın etkisini görmektir. Böylece hem ekonomik ve kolay bir nitrolama prosedürünün geliştirilmesine hem de endüstriyel ve bilimsel alanlardaki mikrodalga çalışmalarına katkıda bulunulması hedef alınmıştır.

Nitration of aromatic compounds is an industrially consequential reaction as the nitrated products are important intermediates for fine chemicals and pharmaceuticals. Besides mixed acids, several other nitrating agents, including concentrated nitric acid, acid anhydrides or triflates, peroxynitrite, metal nitrates, and nitrogen oxides, have been utilized by many investigators in these process. In some cases, the reaction has been performed in expensive media such as ionic liquids and microemulsions. With regards to nitration of phenols, concentrated nitric acid or mixed acids are promising; their use is always associated with the formation of dinitro compounds, oxidized products, and unspecified resinous tarry materials resulting from the over oxidation of the substrate. Noteworthy, the typical yield ofdirect nitration never exceeds 60% because of the above mentioned side reactions in most of the cases, making these existing processes uneconomical. Therefore, it is worthwhile to consider an alternative highly selective nitration process scheme by using a mild nitrating agent such as dilute nitric acid (Joshi et al., 2003).It found that microwave heating produces results comparable to those of conventional heating with a much shorter operating time, in a few minutes instead of a few hours with high yields.Thus, in this work, we will report the results of the selective nitration of phenols with 6 wt % nitric acid in the presence of microwave and conventional conditions; and report the differences of microwave and conventional process; and show the effects of the microwave.