Doklady ChemistryDoklady ChemistryДоклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах2686-95353034-5111The Russian Academy of Sciences68326310.31857/S2686953525010026AWUTZTCHEMISTRYХИМИЯResearch ArticleSelective hydrogenation of carvone on Pd/Al2O3 under mild reaction conditionsОбразование карвеола в ходе гидрирования карвона на Pd/Al2O3 в мягких условияхOsadchayaT. Yu.ОсадчаяТ. Ю.
Russian Federation
osadchayatyu@gmail.comAfineevskiiA. V.АфинеевскийА. В.
Russian Federation
osadchayatyu@gmail.comProzorovD. A.ПрозоровД. А.
Russian Federation
osadchayatyu@gmail.comCardenas-LizanaF.Карденас-ЛизанаФ.
United Kingdom

Institute of Mechanical, Process and Energy Engineering (IMPEE), School of Engineering and Physical Sciences (EPS)

Институт механики, технологических процессов и энергетики

osadchayatyu@gmail.comIvanovo State University of Chemistry and TechnologyИвановский государственный химико-технологический университетHeriot-Watt UniversityУниверситет Хериот-Уотта150220255201122207062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/2686-9535/article/view/683263

Liquid-phase hydrogenation of carvone to carveol using Pd/Al2O3 catalyst under mild reaction conditions was studied. Carvone having three different functional groups, is a complex object for selective hydrogenation, since endo- and exo- >C=C< bonds and carbonyl group have different reactivity. The aim of the study was to increase the selectivity for carveol, an important industrial product in the food, perfumery and pharmaceutical industries. Optimum conditions for carvone hydrogenation to carveol were established: toluene solvent, Pd/Al2O3 catalyst and temperatures ≥323 K. It was shown that the selectivity for carveol under mild conditions reaches 20%. The results demonstrate the potential of using Pd/Al2O3 for efficient and selective hydrogenation of carvone in industry. This study can form the basis for the development of new technologies for the production of carveol with high selectivity and yield, which is important for improving the efficiency and sustainability of chemical processes in various industries.

Исследовано жидкофазное гидрирование карвона до карвеола с использованием катализатора Pd/Al2O3 в мягких условиях протекания реакции. Карвон, обладающий тремя различными функциональными группами, является сложным объектом для селективного гидрирования, эндо- и экзо- >С=С<-связи и карбонильная группа обладают различной реакционной способностью. Целью исследования являлось увеличение селективности по карвеолу – важному промышленному продукту пищевой, парфюмерной и фармацевтической отраслей. Установлены оптимальные условия гидрирования карвона до карвеола – растворитель толуол и температура 323 К. Показано, что селективность по карвеолу в мягких условиях достигает 20%. Результаты исследования демонстрируют потенциал применения катализатора Pd/Al2O3 для эффективного и селективного гидрирования карвона в промышленности. Настоящее исследование может стать основой для разработки новых технологий получения карвеола с высокими селективностью и выходом, что имеет важное значение для повышения эффективности и устойчивости химических процессов в различных отраслях промышленности.

supported catalystscatalytic activityselectivitysupported palladium catalystscarvonecarvacrolcarvomentonecarvatanacetonecarveolкаталитическая активностьселективностьнанесенные палладиевые катализаторыкарвонкарвакролкарвоментонкарватанацетонкарвеолПравительство Российской ФедерацииGovernment of the Russian FederationBhatia S.P., McGinty D., Letizia C.S., Api A.M. // Food Chem. Toxicol. 2008. V. 46. № 11. P. S85–S87. https://doi.org/10.1016/j.fct.2008.06.074Duetz W.A., Fjällman A.H., Ren S., Jourdat C., Witholt B. // Appl. Environ. Microbiol. 2001. V. 67. № 6. P. 2829–2832. https://doi.org/10.1128/AEM.67.6.2829-2832.2001Costa V.V., da Silva Rocha K.A., de Sousa L.F., Robles-Dutenhefner P.A., Gusevskaya E.V. // J. Mol. Cat. A: Chem. 2011. V. 345. Р. 69–74. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2011.05.020de Miguel S.R, Román-Mart´ınez M.C., Cazorla-Amorós D., Jablonski E.L., Scelza O.A. // Cat. Today. 2001. V. 66. № 2–4. P. 289–295. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(00)00657-XChapman H.A., Herbal K., Motherwell W.B. // Synlett. 2010. V. 4. № 3. P. 595–598. https://doi.org/10.1055/s-0029-1219373Stekrova M., Kumar N., Mäki-Arvela P., Ardashov O.V., Volcho K.P., Salakhutdinov N.F., Murzin D.Yu. // Materials. 2013. V. 6. № 5. P. 2103–2118. https://doi.org/10.3390/ma6052103Anikeev V.I., Sivcev V.P., Il'ina I.V., Korchagina D.V., Statsenko O.B., Volcho K.P., Salakhutdinov N.F. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2013. V. 87. № 3. P. 382–387. https://doi.org/10.7868/S0044453713030023Black P.J. Catalytic electronic activation: The addition of nucleophiles to an allylic alcohol. Doctoral thesis, United Kingdom, University of Bath, 2002. 192 p.Bicas J.L., Dionísio A.P., Pastore G.M. // Chem. Rev. 2009. V. 109. № 9. P. 4518–4531. https://doi.org/10.1021/cr800190yFahlbusch K.-G., Hammerschmidt F.-J., Panten J., Pickenhagen W., Schatkowski D., Bauer K., Garbe D., Surburg H. Flavors and fragrances. In: Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry. V. 15. Elvers B., Hawkins S., Russey W. (eds.). Weinheim, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003. P. 73–198. https://doi.org/10.1002/14356007.a11_141Demidova Y.S., Suslov E.V., Simakova O.A., Volcho K.P., Salakhutdinov N.F., Simakova I.L., Murzin D.Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2016. V. 420. P. 142–148. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2016.04.013Schmidt E., Wanner J. Adulteration of essential oils. In: Handbook of essential oils: Science, technology and application. 3rd Edn. Can Baser K.H., Buchbauer G. (eds.). USA, Boca Raton, CRC Press, 2020. P. 543–580.Melo C.I., Bogel-Łukasik R., Bogel-Łukasik E. // J. Supercrit. Fluids. 2012. V. 61. P. 191–198. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2011.10.005Montero G.E.R., Stassi J.P., de Miguel S.R., Zgolicz P.D. // React. Chem. Eng. 2023. V. 8. № 12. Р. 3133–3149. https://doi.org/Samarov A.A., Vostrikov S.V., Glotov A.P., Verevkin S.P. // Chemistry. 2024. V. 6. № 4. P. 706–722. https://doi.org/10.3390/chemistry6040042Heterogenized homogeneous catalysts for fine chemicals production: materials and processes. V. 33. Barbaro P., Liguori F. (eds.). USA: Boston, Springer, 2010. 470 p. https://doi.org/10.1007/978-90-481-3696-4Benavente P., Cárdenas-Lizana F., Keane M.A. // Cat. Comm. 2017. V. 96. P. 37–40. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2017.03.026Malkar R.S., Yadav G.D. // Curr. Catal. 2020. V. 9. № 1. P. 32–58. https://doi.org/10.2174/2211544708666190613163523Vilella I.M.J., de Miguel S.R., Scelza O.A. // J. Mol. Cat. A: Chem. 2008. V. 284. № 1–2. P. 161–171. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2008.01.017Gilbert L., Mercier C. Solvent effects in heterogeneous catalysis: Application to the synthesis of fine chemicals. In: Studies in surface science and catalysis. V. 78. Guisnet M. (ed.). Amsterdam, Elsevier, 1993. Р. 51. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(08)63303-0Wehrli J.T., Baiker A., Monti D.M., Blaser H.U., Jalett H.P. // J. Mol. Cat. 1989. V. 57. № 2. P. 245–257. https://doi.org/10.1016/0304-5102(89)80234-2Augustine R.L. Advances in catalysis. V. 25. Eley D.D., Selwood P.W., Weisz P.B. (eds.). New York, Academic Press, 1976. P. 56.Blaser H.U., Jalett H.P., Wiehl J. // J. Mol. Catal. 1991. V. 68. № 2. P. 215–222. https://doi.org/10.1016/0304-5102(91)80076-FBertero N.M., Trasarti A.F., Apesteguía C.R., Marchi A. // J. App. Catal. A: Gen. 2011. V. 394. № 1–2. P. 228–238. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2011.01.003Li M., Wang X., Cárdenas-Lizana F., Keane M.A. // Catal. Today. 2017. V. 279. № 1. P. 19–28. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2016.06.030Cárdenas-Lizana F., Lamey D., Gómez-Quero S., Perret N., Kiwi-Minsker L., Keane M.A. // Catal. Today. 2011. V. 173. № l. P. 53–61. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2011.03.084Cárdenas-Lizana F., Hao Y., Crespo-Quesada M., Yuranov I., Wang X., Keane M.A., Kiwi-Minsker L. // ACS Catal. 2013. V. 3. № 6. P. 1386–1396. https://doi.org/10.1021/cs400194Petrier C., Luche J.-L. // Tetrahedron lett. 1987. V. 28. № 21. P. 2351–2352. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(00)96120-3Li M., Hao Y., Cárdenas-Lizana F., Yiu H.H.P., Keane M.A. // Top. Catal. 2015. V. 58. P. 149–158. https://doi.org/10.1007/s11244-014-0354-9Molnar A., Sarkany A., Varga M. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. V. 173. № 1. P. 185–221. https://doi.org/10.1016/S1381-1169(01)00150-9Shorthouse L.J., Roberts A.J., Raval R. // Surf. Sci. 2001. V. 480. № 1–2. P. 37–46. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(01)00991-8Brunner E. // J. Chem. Eng. Data. 1985. V. 30. № 3. P. 269–273. https://doi.org/10.1021/je00041a010Saboktakin M.R., Tabatabaie R.M., Maharramov A., Ramazanov M.A. // Synth. Comm. 2011. V. 41. № 10. P. 1455–1463. https://doi.org/10.1080/00397911.2010.486510