Новое качество хлорки
 |
|
Потенциал пентагидрата гипохлорита натрия NaOCl•5H2O как химического реагента |
Результаты новой работы показали, что кристаллический пентагидрат гипохлорита натрия — более эффективный окислитель, чем его раствор. Он образует целевые продукты с более высоким выходом и большей селективностью, чем разбавленный раствор гипохлорита («Organic Process Research and Development», 2017, doi: 10.1021/acs.oprd.7b00288).
Ничем не примечательная лабарракова, или жавелевая вода (водный раствор гипохлорита натрия NaOCl), — экологически безопасная альтернатива окислителям, применяемым сегодня в промышленном органическом синтезе. Это вещество дешево, в отличие от перекиси водорода не имеет тенденции взрываться, не требует дорогих катализаторов платиновой группы, а после реакции, окислив органическое вещество, гипохлорит превращается в относительно безопасный хлорид.
Тем не менее раствор гипохлорита натрия становится не очень эффективным, когда надо окислить больше органических веществ. Дело в том, что приходится применять разбавленные растворы NaOCl, поскольку если концентрация гипохлорита в растворе больше 13%, то скорость его разложения увеличивается. Именно это создает неудобства при необходимости конвертировать большие объемы органики. Кроме того, в водном растворе гипохлорит быстро разлагается, поэтому перед каждым применением жавелевой воды нужно проверять реальную концентрацию окислителя. Высокая щелочность жавелевой воды (рН 13) также не способствует многим процессам окисления.
Несколько лет назад исследователи из компании «Nippon Light Metal» (NLM) нашли способ получения более концентрированной и более устойчивой формы NaOCl — пентагидрата этой соли. Пентагидрат гипохлорита натрия был впервые описан около столетия назад («Journal of the Chemical Society, Transactions», 1919, 115, 1106—1109; doi: 10.1039/CT9191501106), однако только в 2013 году японским ученым удалось разработать промышленный метод получения NaOCl•5H2O, с помощью которого его производят еще несколько компаний кроме NLM. Бледно-желтые кристаллы NaOCl•5H2O содержат 44% гипохлорита натрия по массе и устойчивы в течение года, если их хранить при низких температурах.
В новом исследовании, финансируемом компанией NLM, Ёсикадзу Кимура с соавторами сравнивали эффективность применения NaOCl•5H2O и жавелевой воды в промышленных процессах окисления органических веществ. По словам Кимуры, кристаллогидрат гипохлорита натрия — исключительно эффективная замена его раствору в первую очередь из-за устойчивости, простоты применения, высоких эффективности и селективности окисления. Один из примеров — окисление вторичных спиртов до кетонов. Так, окисление октанола-2 до октанона-2 раствором гипохлорита почти за сутки дает выход целевого продукта всего в 11%, а при окислении в аналогичных условиях этого же субстрата твердым кристаллогидратом гипохлорита натрия 97%-ный выход кетона регистрируется уже через час. Еще одно преимущество NaOCl•5H2O в том, что с его помощью можно провести реакции, которые не катализирует жавелевая вода, — например, окислительное расщепление транс-диолов до дикетонов.