Catalytic oxidation of ethylene glycol by dioxygen in alkaline medium. The new example of one-stage oxidative cleavage of C–C bond

Abstract

Reaction of low temperature oxidations of ethylene glycol (EG) by molecular oxygen in the presence of salts of bivalent copper and alkali both in water and in waterless solutions was investigated. It was found that at low (close to room) temperatures and in waterless solutions the basic product of EG oxidation is formic acid. Rise in the temperature from 290–315 K to 350–360 K or reaction flow in water-containing solutions leads to sharp change of reaction direction. EG in these conditions is oxidized with primary formation of glycolic acids salts. The change in the reaction direction is connected, apparently, with decrease in the stability of chelate complexes of Cu2+ ions with dianionic form of EG. The mechanism of glycolic acids formation includes, possibly, a stage of two-electronic reduction of О2 in the reaction of dioxygen with monoanionic forms of EG, coordinated on Cu2+ centers. Досліджено реакцію низькотемпературного окиснення етиленгліколю (ЕГ) киснем в присутності солей міді та лугу як у водних, так і безводних розчинах. Знайдено, що при низьких температурах (близьких до кімнатної) основним продуктом окиснення ЕГ є мурашина кислота. Підвищення температури від 290–315 К до 350–360 К або проведення реакції у водному середовищі призводить до різкої зміни напряму перебігу реакції. ЕГ за таких умов окиснюється з переважним утворенням солей гліколевої кислоти. Зміна напряму пов’язана, ймовірно, зі зниженням стабільності хелатних комплексів Сu2+ йонів з діаніонною формою ЕГ. Механізм утворення гліколевої кислоти включає, можливо, стадію двоелектронного відновлення О2 в реакції кисню з моноаніонною формою ЕГ, координованою на Сu2+ центрах.