ძმარმჟავას დეჰიდრატაციის რეაქცია. კარბოქსილის მჟავების დეჰიდრატაცია

მიიღეთ ალკენები და ალკადიენები. ალკოჰოლის დეჰიდრატაცია შეიძლება მოხდეს ორი მიმართულებით: ინტრამოლეკულური და ინტერმოლეკულური.

ალკოჰოლური სასმელების ინტრამოლეკულური გაუწყლოება მიეკუთვნება ელიმინაციის (გაწყვეტის) რეაქციებს ($E$). ალკოჰოლის სტრუქტურიდან გამომდინარე, ელიმინაცია შეიძლება მოხდეს $E1$ და $E2$ მექანიზმების მეშვეობით. ამ შემთხვევაში პირველადი სპირტები რეაგირებენ ძირითადად $E2$ მექანიზმის მიხედვით, ხოლო მეორადი და მესამეული სპირტები რეაგირებენ $E1$ მექანიზმის მიხედვით. როგორც ნუკლეოპროფილის ჩანაცვლების შემთხვევაში, ალკოჰოლების ელიმინაცია ხდება ოქსონიუმის კატიონის წარმოქმნით.

ჰალოალკანების მსგავსად, პირველადი სპირტები რეაგირებენ და ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაცია ჩვეულებრივ $S_N2$ მექანიზმით, მესამეული - $S_N1$ მექანიზმით, მეორადებს შეუძლიათ რეაგირება $S_N2$ და $S_N1$ მექანიზმებთან.

ინტრამოლეკულური დეჰიდრატაცია

უფრო ადვილია მესამეული სპირტების დეჰიდრატაცია, შემდეგ მეორადი და შემდეგ პირველადი, $E1$ ან $E2$ მექანიზმის მიხედვით, დეჰიდროჰალოგენაციის რეაქციების მსგავსად. სპირტების დეჰიდრატაციის პროცესი ემორჩილება ა.ზაიცევის წესს ყველაზე განშტოებული ალკენების წარმოქმნით. ამრიგად, მესამეული ალკოჰოლის დეჰიდრატაცია მიმდინარეობს $E1$ მექანიზმის მიხედვით და ხშირად თან ახლავს ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციას $Sn1$ მექანიზმის მიხედვით:

სურათი 1.

ამ მექანიზმში ყველაზე ნელი ნაბიჯი არის ალკოქსონიუმის კათიონების კარბოკატიონებად გადაქცევა:

სურათი 2.

დეჰიდრატაციის დროს ამა თუ იმ ალკენის მიღებას განაპირობებს შუალედური კარბოკაციონების მდგრადობა და განშტოებული ალკენების თერმოდინამიკური მდგრადობა. მაგალითად, იზოამილის სპირტისთვის, ზაიცევის წესის შესაბამისად, უნდა წარმოიქმნას მხოლოდ 3-მეთილ-1-ბუტენი, მაგრამ რეალურად მიიღება სამი ალკენი $C_5H_(10)$:

სურათი 3

შედეგად მიღებული პირველადი კარბოკატიონი ყველაზე ნაკლებად სტაბილურია და, გარდა პროტონის ელიმინაციისა, ასევე მიდრეკილია იზომერიზაციისკენ 1,2-ჰიდრიდის გადაადგილების გამო სტაბილურ მეორად კარბოკატიონში, საიდანაც მიიღება ალკენები:

სურათი 4

მეორადი კარბოკატიონი, თავის მხრივ, ასევე შეიძლება იზომერიზდეს მესამეულში, რაც მაქსიმალურად სტაბილურია:

სურათი 5

ამრიგად, იზოამილის სპირტის გაუწყლოების დროს წარმოიქმნება 3-მეთილ-1-ბუტენის, 2-მეთილ-2-ბუტენის და 2-მეთილ-1-ბუტენის ნარევი და ყველაზე მეტად რეაქციის პროდუქტებში იქნება 2. -მეთილ-2-ბუტინი, როგორც ყველაზე განშტოებული პროდუქტი.

$E1$-ის და არა $E2$-ის მექანიზმი დამახასიათებელია ალკოჰოლებისთვის ელიმინაციის რეაქციებში. ეს ასევე დაკავშირებულია რეაქციის გარემოს მჟავიანობასთან, რომელშიც ძლიერი ფუძე, $RO-$ ალკოქსიდის ანიონი, არ არსებობს, რადგან ის სწრაფად ურთიერთქმედებს პროტონთან.

სურათი 6

ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაცია

განხილული რეაქციები არის ინტრამოლეკულური დეჰიდრატაციის მაგალითები, რომელთა გვერდით არის ასევე ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაცია, რომლის მაგალითი, როგორც ზემოთ აღინიშნა, არის ეთერის წარმოქმნა:

სურათი 7

ალკოჰოლების ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაცია კონცენტრირებული მჟავების თანდასწრებით, დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, ალკოჰოლისა და მჟავას მოცულობების თანაფარდობაზე, შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა პროდუქტების წარმოქმნით. მაგალითად, ეთილის სპირტი 105$^\circ$C-ზე გოგირდმჟავასთან ერთად წარმოქმნის მჟავას ეთერს - ეთილის გოგირდმჟავას (რეაქცია 1). ალკოჰოლის ჭარბი და მაღალი ტემპერატურის (130-140$^\circ$C) დროს ხდება ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაცია, რომლის ძირითადი პროდუქტია დიეთილის ეთერი (ეთერი; რეაქცია 3). 160$^\circ$C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ეთილის გოგირდმჟავა იშლება ეთილენის წარმოქმნით (რეაქცია 2):

Ფიგურა 8

მჟავების შემცვლელები მჟავა დეჰიდრატაციის პროცესში

ალკოჰოლების (როგორც შიდა, ასევე ინტერმოლეკულური) დეჰიდრატაციის პროცესებისთვის, განსაკუთრებით სამრეწველო მასშტაბით, ჩვეულებრივი მჟავების ნაცვლად, უფრო მოსახერხებელია უწყლო ლუისის მჟავების ან სხვა ჟანგვის აგენტების გამოყენება, როგორიცაა ალუმინის ოქსიდი, როგორც დეჰიდრატაციის საშუალება. ალკოჰოლების ჰეტეროგენული კატალიზური დეჰიდრატაციის პროცესი $Al_2O_3$-ზე 350-450$^\circ$С იწვევს ალკენებს:

სურათი 9

აბსტრაქტული

დეჰიდრატაციის პროცესები

შესავალი 3

1. დეჰიდრატაციის პროცესები 4

2. დეჰიდროგენიზაციის პროცესების ტექნოლოგია 9

ლიტერატურა 11

შესავალი

ჰიდროლიზის, ჰიდრატაციის, დეჰიდრატაციის, ესტერიფიკაციისა და ამიდაციის პროცესები ძალზე მნიშვნელოვანია ძირითადი ორგანული და ნავთობქიმიური სინთეზის ინდუსტრიაში. საპონი, გლიცერინი, ეთანოლი და სხვა ღირებული პროდუქტები დიდი ხანია მიიღება ცხიმების, ცელულოზის და ნახშირწყლების ჰიდროლიზით. ორგანული სინთეზის სფეროში აღნიშნული პროცესები ძირითადად გამოიყენება C 2-C 5 სპირტების, ფენოლების, ეთერების წარმოებისთვის,

-ოქსიდები, მრავალი უჯერი ნაერთი, კარბოქსილის მჟავები და მათი წარმოებულები (ესტერები, ანჰიდრიდები, ნიტრილები, ამიდები) და სხვა ნაერთები.

ჩამოთვლილ ნივთიერებებს აქვს ძალიან მნიშვნელოვანი გამოყენება, როგორც ორგანული სინთეზის შუალედური პროდუქტები (ალკოჰოლები, მჟავები და მათი წარმოებულები, ალდეჰიდები,

- ოქსიდები), მონომერები და საწყისი მასალები პოლიმერული მასალების სინთეზისთვის (ფენოლი, აკრილის და მეტაკრილის მჟავების ეთერები, მელამინი, ქლოროლეფინები), პლასტიზატორები და ლუბრიკანტები (ესტერები), გამხსნელები (ალკოჰოლები, ეთერები და ეთერები, ქლოროლეფინები), პესტიციდები (ესტერები). კარბამის და თიოკარბამის მჟავები). ძალიან ხშირად, განხილული რეაქციები შუალედური ეტაპია სხვა სამიზნე პროდუქტების მრავალსაფეხურიანი სინთეზისთვის.

ამ ნივთიერებების წარმოება ფართომასშტაბიანია. ამრიგად, აშშ-ში სინთეზირებულია 500 ათასი ტონა ეთანოლი და იზოპროპანოლი, 900 ათასი ტონა პროპილენოქსიდი, 200 ათასი ტონა ეპიქლოროჰიდრინი, 4 მილიონ ტონაზე მეტი ესტერი და დაახლოებით 300 ათასი ტონა იზოციანატები.

1. დეჰიდრატაციის პროცესები

1. გაუწყლოება უჯერი ნაერთების წარმოქმნით

პროცესი გამოიყენება იზობუტინის C4 ფრაქციებიდან კრეკინგისა და პიროლიზის აირების აღსადგენად, როდესაც ერთ-ერთი ეტაპი შედგება გოგირდმჟავას ან სულფონური კატიონის მიერ კატალიზებული ტერტ-ბუტანოლის დეჰიდროგენაციაში. ან დეჰიდრატაცია იზობუტენის მისაღებად ხორციელდება ტერტ-ბუტანოლით, რომელიც წარმოიქმნება პროპილენოქსიდის წარმოქმნის ჰიდროქსიდის მეთოდით:

(CH 3) 3 COH → (CH 3) 2 C \u003d CH 2 + H 2 O

ამ და სხვა შემთხვევებში, დეჰიდრატაცია უჯერი ნივთიერებების წარმოქმნით, ყველაზე ხშირად მრავალი მონომერის წარმოების ერთ-ერთი ეტაპია. ასე რომ, ერთ-ერთ ახალ პროცესში სტირონი წარმოიქმნება მეთილფენილკარბინოლის დეჰიდრატაციით:

C 6 H 5 -CHOH-CH 3 → C 6 H 5 -CH \u003d CH 2 + H 2 O

იზობუტენისა და ფორმალდეჰიდისგან იზოპრენის სინთეზის ცნობილი მეთოდი ასევე დაკავშირებულია დიოლისა და უჯერი ალკოჰოლის საბოლოო დეჰიდრატაციასთან:

(CH 3) 2 C (OH) -CH 2 CH 2 (OH)

(CH 3) 2 \u003d CHCH 2 OH

CH 2 \u003d C (CH 3) CH \u003d CH 2

როდესაც პირველი წყლის მოლეკულა იშლება დიოლიდან, მიიღება სხვადასხვა სტრუქტურის უჯერი ალკოჰოლური სასმელების ნარევი, მაგრამ ყველა მათგანი შემდგომი გაუწყლოებისას იძლევა იზოპრენს, ხოლო რეაქციას თან ახლავს ორმაგი ბმების გადაადგილება:

უჯერი ნაერთების მომზადების კიდევ ერთი ვარიანტი, რომელიც მოიცავს ვინილის ჯგუფის შეყვანას ისეთი რეაქციებით, როგორიცაა ალდოლის კონდენსაცია, რასაც მოჰყვება დეჰიდრატაცია, ნიტროეთილენის, ვინილ მეთილკეტონის და 2-ვინილპირიდინის სინთეზის მაგალითები შეიძლება მოყვანილი იყოს:

CH 3 NO 2 + HCHO

HOCH 2 -CH 2 NO 2 CH 2 \u003d CHNO 2

CH 3 COCH 3 + HCHO

CH 3 COCH 2 CH 2 OH CH 3 COCH \u003d CH 2

დეჰიდრატაცია ასევე არის ერთ-ერთი ეტაპი მეტაკრილის მჟავას ეთერების CH 2 \u003d C (CH 3) COOR, ზოგიერთი პირველადი ალკოჰოლის, მაგალითად n-ბუტანოლის წარმოებისას:

2CH 3 CHO → CH 3 CH(OH)CH 2 CHO

CH 3 CH \u003d CHCHO CH 3 (CH 2) 2 -CH 2 OH

2-ეთილჰექსანოლი, მეთილისობუტილკეტონი და მრავალი სხვა ნივთიერება.

2. დეჰიდრატაცია ეთერების წარმოქმნით

ქლორის წარმოებულების ჰიდროლიზისა და ოლეფინების ჰიდრატაციისას ეთერების მეორადი წარმოქმნის გზით მიიღება ეთერების ყველა საჭირო რაოდენობა, როგორიცაა დიიზოპროპილ ეთერი. მაგრამ დიეთილის ეთერს აქვს საკმაოდ ფართო გამოყენება და ის სპეციალურად წარმოიქმნება ეთანოლის ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაციით 250 0 C ტემპერატურაზე ჰეტეროგენულ AI 2 O 3 კატალიზატორზე:

2C 2 H 5 OH → (C 2 H 5) 2 O + H 2 O

იზოპროპანოლისა და უმაღლესი სპირტებისგან ეთერების სინთეზისთვის იგივე მეთოდის გამოყენების შესაძლებლობა შეზღუდულია ოლეფინების გვერდითი წარმოქმნის განვითარებით. შედეგად, ეთერების უმეტესობა მიიღება თხევად ფაზაში დაბალ ტემპერატურაზე მჟავა კატალიზატორების - გოგირდის, ფოსფორის, არილსულფონის მჟავების გამოყენებით. მეთოდი ძირითადად შესაფერისია სიმეტრიული ეთერების სინთეზისთვის, რომლებსაც აქვთ იგივე ალკილის ჯგუფები, რადგან როდესაც ორი ალკოჰოლის ნარევი დეჰიდრატირებულია, შერეული ეთერის გამოსავალი დაბალია:

3ROH + 3R"OH → R 2 O + R" 2 O + ROR" + 3H 2 O

ნახშირბადის ატომების სწორი ჯაჭვის მქონე სიმეტრიული ეთერებიდან საინტერესოა

- დიქლოროდიეთილის ეთერი (ქლორექსი), რომელიც არის ღირებული გამხსნელი და ექსტრაქტორი, ასევე საწყისი მასალა პოლისულფიდური პოლიმერების წარმოებისთვის. იგი წარმოიქმნება უწყლო ეთილენ ქლოროჰიდრინის დეჰიდრატაციით მჟავა კატალიზატორზე:

2CICH 2 -CH 2 OH → (CICH 2 -CH 2) 2 + H 2 O

დიჰიდრულ სპირტებს მჟავა კატალიზის ქვეშ შეუძლიათ დახურონ სტაბილური ხუთ ან ექვსწევრიანი რგოლები. ამ გზით დიოქსანი (1) მიიღება დიეთილენ გლიკოლისგან, მორფოლინი (2) დიეთანოლამინიდან და ტეტრაჰიდროფურანი (3) ბუტანდიოლ-1,4-დან. ყველა ეს ნივთიერება გამხსნელია:

3. კარბოქსილის მჟავების დეჰიდრატაცია

კარბოქსილის მჟავების დეჰიდრატაციის პროცესი გარკვეულწილად განსაკუთრებულ პოზიციას იკავებს სხვა დეჰიდრატაციის რეაქციებთან შედარებით. ამ შემთხვევაში, ინტრა- და ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაციის პროდუქტებია კეტენი და ძმარმჟავა:

CH 2 \u003d C \u003d O

2CH 3 COOHCH 3 -C=O (CH 3 -CO) 2 O

კეტენი არის გაზი მძაფრი სუნით, რომელიც კონდენსირდება სითხეში -41 0 C ტემპერატურაზე. ის ძალზე რეაქტიულია, ურთიერთქმედებს სხვადასხვა ნივთიერებებთან და წარმოქმნის ძმარმჟავას და მის წარმოებულებს. კერძოდ, ძმარმჟავასთან ერთად იძლევა ძმარმჟავას ანჰიდრიდს:

CH 2 \u003d C \u003d O + CH 3 COOH → (CH 3 CO) 2 O

ძმარმჟავას ანჰიდრიდი არის სითხე მძაფრი სუნით (bp 141 0 C). ეს არის ორგანული სინთეზის მნიშვნელოვანი პროდუქტი, ფართოდ გამოიყენება როგორც აცეტილაციური საშუალება ძმარმჟავას ეთერების სინთეზში, რომლებიც ძნელია სხვა გზით - ფენოლის აცეტატების, მესამეული ალკოჰოლის აცეტატების და განსაკუთრებით ცელულოზის აცეტატის და აცეტატის ბოჭკოების სინთეზში.

ძმარმჟავას ანჰიდრიდი ადრე მიღებულ იქნა ქლორის მეთოდით - გოგირდის ქლორიდისა და ნატრიუმის აცეტატისგან:

SO 2 CI 2 + 4CH 3 COONa → 2(CH 3 CO) 2 O + Na 2 SO 4 + 2NaCI

ეს პროცესი გარკვეულწილად განსაკუთრებულ პოზიციას იკავებს სხვა დეჰიდრატაციის რეაქციებთან შედარებით. ამ შემთხვევაში, ინტრა- და ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაციის პროდუქტებია კეტენი და ძმარმჟავა:

ეს რეაქციები ენდოთერმულია და მათი წონასწორობა მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე გადადის მარჯვნივ: ანჰიდრიდის წარმოქმნისას 500-600°C და კეტენის წარმოქმნის შემთხვევაში 700°C. გაითვალისწინეთ, რომ კეტენის წარმოქმნისას წონასწორობის ტრანსფორმაციაზე ასევე დადებითად მოქმედებს შემცირებული წნევა. ორივე რეაქცია მიმდინარეობს ჰეტეროგენული მჟავის ტიპის კატალიზატორების (ლითონის ფოსფატები და ბორატები) ან ფოსფორმჟავას ორთქლის თანდასწრებით, რომლებიც შეიძლება შევიდეს საწყის ნარევში ეთერების სახით, რომლებიც ადვილად ჰიდროლიზდებიან თავისუფალ მჟავად. რეაქციის მექანიზმი ზოგადად მსგავსია სხვა დეჰიდრატაციის პროცესებთან:

ქეთენი- გაზი მძაფრი სუნით, კონდენსირდება სითხეში -41°C-ზე. ის ძალზე რეაქტიულია, ურთიერთქმედებს სხვადასხვა ნივთიერებებთან და ქმნის ძმარმჟავას და მის წარმოებულებს. კერძოდ, ძმარმჟავასთან ერთად იძლევა ძმარმჟავას ანჰიდრიდს:

ძმარმჟავას ანჰიდრიდიარის სითხე მძაფრი სუნით (bp 141°C). ეს არის ორგანული სინთეზის მნიშვნელოვანი პროდუქტი, ფართოდ გამოიყენება, როგორც აცეტილირებადი აგენტი ძმარმჟავას ეთერების სინთეზში, რომლებიც ძნელია სხვა გზით - ფენოლის აცეტატების, მესამეული ალკოჰოლის აცეტატების და განსაკუთრებით ცელულოზის აცეტატის და აცეტატის ბოჭკოების სინთეზში.

რეაგენტების მაღალი მოხმარებისა და ნარჩენი მარილების წარმოქმნის გამო, ეს მეთოდი შეიცვალა ძმარმჟავას დეჰიდრატაციით. ეს უკანასკნელი შეიძლება განხორციელდეს ორი გზით: ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაციით ან კეტენის შუალედური წარმოქმნით. ორივე შემთხვევაში, მიღებული აირის ნარევი შეიცავს უაღრესად რეაქტიულ ძმარმჟავას ან კეტენს და წყალს, რომელიც ადვილად გარდაიქმნება ძმარმჟავად გაციებისას. ამიტომ აუცილებელია წყლის გამოყოფა რეაქციის აირებიდან ისე, რომ მას არ ჰქონდეს დრო კეტენთან ან ძმარმჟავასთან რეაგირებისთვის. ძმარმჟავას ანჰიდრიდის პირდაპირი სინთეზის დროს ეს მიიღწევა რეაქციის გაზის სწრაფი გაგრილებით აზეოტროპული დანამატის (ეთილის აცეტატის) შეყვანით, რომელიც წყალთან ერთად გამოიყოფა კონდენსატისგან, რომელიც შემდგომ გამოიყოფა ძმარმჟავად და. ძმარმჟავა. შუალედური კეტენის პროცესში რეაქციის გაზები სწრაფად გაცივდება 0°C-მდე და მათგან კონდენსირებულია ძმარმჟავა და წყალი. ნარჩენი გაზი გადის ძმარმჟავასთან რეფლუქსირებულ სვეტში, სადაც წარმოიქმნება ძმარმჟავა ანჰიდრიდი. ამ რეაქციების გვერდითი მოვლენებია აცეტონი და მეთანი.

აბსტრაქტული

დეჰიდრატაციის პროცესები

შესავალი 3

1. დეჰიდრატაციის პროცესები 4

2. დეჰიდროგენიზაციის პროცესების ტექნოლოგია 9

ლიტერატურა 11

შესავალი

ჰიდროლიზის, ჰიდრატაციის, დეჰიდრატაციის, ესტერიფიკაციისა და ამიდაციის პროცესები ძალზე მნიშვნელოვანია ძირითადი ორგანული და ნავთობქიმიური სინთეზის ინდუსტრიაში. საპონი, გლიცერინი, ეთანოლი და სხვა ღირებული პროდუქტები დიდი ხანია მიიღება ცხიმების, ცელულოზის და ნახშირწყლების ჰიდროლიზით. ორგანული სინთეზის სფეროში აღნიშნული პროცესები ძირითადად გამოიყენება C2-C5 სპირტების, ფენოლების, ეთერების, α-ოქსიდების, მრავალი უჯერი ნაერთის, კარბოქსილის მჟავების და მათი წარმოებულების (ესტერები, ანჰიდრიდები, ნიტრილები, ამიდები) წარმოებისთვის. ) და სხვა ნაერთები.

ჩამოთვლილ ნივთიერებებს აქვს ძალიან მნიშვნელოვანი გამოყენება, როგორც ორგანული სინთეზის შუალედური პროდუქტები (ალკოჰოლები, მჟავები და მათი წარმოებულები, ალდეჰიდები, -ოქსიდები), მონომერები და საწყისი მასალები პოლიმერული მასალების სინთეზისთვის (ფენოლი, აკრილის და მეტაკრილის მჟავების ეთერები, მელამინი, ქლოროლეფინები), პლასტიზატორები და ლუბრიკანტები (ესტერები), გამხსნელები (ალკოჰოლები, ეთერები და ეთერები, ქლოროლეფინები), პესტიციდები (კარბამის და თიოკარბამის მჟავების ეთერები). ძალიან ხშირად, განხილული რეაქციები შუალედური ეტაპია სხვა სამიზნე პროდუქტების მრავალსაფეხურიანი სინთეზისთვის.

1. დეჰიდრატაციის პროცესები

1. გაუწყლოება უჯერი ნაერთების წარმოქმნით

(CH 3) 3 COH → (CH 3) 2 C \u003d CH 2 + H 2 O

C 6 H 5 -CHOH-CH 3 → C 6 H 5 -CH \u003d CH 2 + H 2 O

(CH 3) 2 C (OH) -CH 2 CH 2 (OH) (CH 3) 2 \u003d CHCH 2 OH

(CH 3) 2 \u003d CHCH 2 OH CH 2 \u003d C (CH 3) CH \u003d CH 2

CH 3 NO 2 + HCHO HOCH 2 -CH 2 NO 2 CH 2 \u003d CHNO 2

CH 3 COCH 3 + HCHO CH 3 COCH 2 CH 2 OH CH 3 COCH \u003d CH 2

2CH 3 CHO → CH 3 CH(OH)CH 2 CHO CH 3 CH=CHCHO

CH 3 CH \u003d CHCHO CH 3 (CH 2) 2 -CH 2 OH

2-ეთილჰექსანოლი, მეთილისობუტილკეტონი და მრავალი სხვა ნივთიერება.

2. დეჰიდრატაცია ეთერების წარმოქმნით

2C 2 H 5 OH → (C 2 H 5) 2 O + H 2 O

3ROH + 3R"OH → R 2 O + R" 2 O + ROR" + 3H 2 O

ნახშირბადის ატომების სწორი ჯაჭვის მქონე სიმეტრიული ეთერებიდან საინტერესოა დიქლოროდიეთილის ეთერი (ქლორექსი), რომელიც არის ღირებული გამხსნელი და ექსტრაქტორი, ასევე საწყისი მასალა პოლისულფიდური პოლიმერების წარმოებისთვის. იგი წარმოიქმნება უწყლო ეთილენ ქლოროჰიდრინის დეჰიდრატაციით მჟავა კატალიზატორზე:

2CICH 2 -CH 2 OH → (CICH 2 -CH 2) 2 + H 2 O

3. კარბოქსილის მჟავების დეჰიდრატაცია

CH 3 -COOH CH 2 \u003d C \u003d O

2CH 3 COOH (CH 3 CO) 2 O

ეს რეაქციები ენდოთერმულია და მათი წონასწორობა მარჯვნივ გადადის მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე: 500 - 600 0 C ანჰიდრიდის წარმოქმნის შემთხვევაში და 700 0 C კეტენის წარმოქმნის შემთხვევაში. კეტენის წარმოქმნისას წონასწორობის ტრანსფორმაციაზე ასევე დადებითად მოქმედებს შემცირებული წნევა. ორივე რეაქცია მიმდინარეობს ჰეტეროგენული მჟავის ტიპის კატალიზატორების (ლითონის ფოსფატები და ბორატები) ან ფოსფორმჟავას ორთქლის თანდასწრებით, რომლებიც შეიძლება შევიდეს საწყის ნარევში ეთერების სახით, რომლებიც ადვილად ჰიდროლიზდებიან თავისუფალ მჟავად. რეაქციის მექანიზმი ზოგადად მსგავსია სხვა დეჰიდრატაციის პროცესებთან:

CH 3 -COOH CH 3 COOH 2 CH 3 -C \u003d O

CH 2 \u003d C \u003d O CH 3 -C \u003d O (CH 3 -CO) 2 O

CH 2 \u003d C \u003d O + CH 3 COOH → (CH 3 CO) 2 O

SO 2 CI 2 + 4CH 3 COONa → 2(CH 3 CO) 2 O + Na 2 SO 4 + 2NaCI

რეაგენტების მაღალი მოხმარებისა და ნარჩენი მარილების წარმოქმნის გამო, ეს მეთოდი შეიცვალა ძმარმჟავას დეჰიდრატაციით. ეს უკანასკნელი შეიძლება განხორციელდეს ორი გზით: ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაციით ან კეტენის შუალედური წარმოქმნით. ორივე შემთხვევაში, მიღებული აირის ნარევი შეიცავს უაღრესად რეაქტიულ ძმარმჟავას ან კეტენს და წყალს, რომელიც ადვილად გარდაიქმნება ძმარმჟავად გაციებისას. ამიტომ აუცილებელია წყლის გამოყოფა რეაქციის აირებიდან ისე, რომ მას არ ჰქონდეს დრო კეტენთან ან ძმარმჟავასთან რეაგირებისთვის. ძმარმჟავას ანჰიდრიდის პირდაპირი სინთეზის დროს ეს მიიღწევა რეაქციის გაზის სწრაფი გაგრილებით აზეოტროპული დანამატის (ეთილის აცეტატის) შეყვანით, რომელიც წყალთან ერთად გამოიყოფა კონდენსატისგან, რომელიც შემდგომ გამოიყოფა ძმარმჟავად და. ძმარმჟავა. კეტენ-შუალედური პროცესის დროს რეაქციის გაზები სწრაფად გაცივდება 0 0 C-მდე და მათგან კონდენსირებულია არაკონვერტირებული ძმარმჟავა და წყალი. ნარჩენი გაზი გადის ძმარმჟავასთან რეფლუქსირებულ სვეტში, სადაც წარმოიქმნება ძმარმჟავა ანჰიდრიდი. ამ რეაქციების გვერდითი მოვლენებია აცეტონი და მეთანი:

2CH 3 COOH → CH 3 COCH 3 + CO 2 + H 2 O

CH 3 COOH → CH 4 + CO 2

მაგრამ ძმარმჟავას ანჰიდრიდის გამოსავლიანობა საკმაოდ მაღალია და უდრის 90%.

2. დეჰიდროგენაციის პროცესების ტექნოლოგია

დეჰიდროგენაციის პროცესები ხორციელდება ორი ძირითადი მეთოდით: თხევადი და აირის ფაზებში.

თხევადი ფაზის დეჰიდრატაცია გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც პროდუქტი ან საწყისი რეაგენტები არ არის საკმარისად სტაბილური გაზის ფაზის პროცესის ამაღლებულ ტემპერატურაზე. ეს ეხება ქლორექსის, დიოქსანის და მორფოლინის სინთეზს, მაგრამ ნიტროალკოჰოლები, ჰიდროქსიალდეჰიდები და ჰიდროქსიკეტონები ხშირად დეჰიდრატირებულია თხევად ფაზაში, რომლებიც ასევე შეიძლება გარდაიქმნას შესაბამის უჯერი ნივთიერებებად აირის ფაზაში. კატალიზატორად გამოიყენება გოგირდის მჟავა (კონცენტრაცია 70%-მდე), ფოსფორის მჟავა, კალციუმის ან მაგნიუმის მჟავას ფოსფატები, სულფონური კათიონები (ეს უკანასკნელი 150 0 C-მდე ტემპერატურაზე). პროცესი ტარდება 100 დან 160 - 200 0 C ტემპერატურაზე და ნორმალურ წნევაზე.

თხევადი ფაზის დეჰიდრატაცია (ნახ. 1) ყველაზე ხშირად უწყვეტად ხორციელდება ორი ძირითადი გზით. მათგან პირველში, პროცესი ხორციელდება კატალიზატორის ხსნარიდან უფრო აქროლადი პროდუქტების უწყვეტი გამოხდით - სამიზნე უჯერი ნივთიერება ან მარტივი ეთერი და წყალი, რომლებიც ხშირად იძლევა დაბალ დუღილს აზეოტროპულ ნარევებს. რეაქტორი თბება ორთქლით და საწყისი ორგანული რეაგენტი მუდმივად იკვებება აპარატში. რეაქტორის ზემოთ არის დაბრუნების კონდენსატორი (ზოგჯერ რეფლუქსის სვეტი), რომლითაც შესაძლებელია კონდენსატის დაბრუნების კონტროლი, კატალიზატორის კონცენტრაციის მუდმივი შენარჩუნებით.

ბრინჯი. 1 რეაქციის ერთეული თხევადი ფაზის დეჰიდრატაციის პროცესისთვის

მეორე მეთოდი გამოიყენება პრაქტიკულად შეუქცევადი და საკმაოდ სწრაფი H 2 O ელიმინაციის რეაქციების ჩასატარებლად ნიტროოლეფინების, უჯერი ალდეჰიდების და კეტონების და სხვა ნივთიერებების წარმოქმნით. იგი მოიცავს მჟავიან რეაგენტის გადატანას სერპენტინის ან ტუბულარული რეაქტორის სასურველ ტემპერატურაზე.

გაზის ფაზის დეჰიდრატაცია გამოიყენება სტირონის (მეთილფენილკარბინოლისგან), იზოპრენის (ტერტ-ბუტანოლისგან), დიეთილის ეთერის (ეთანოლისგან), ტეტრაჰიდროფურანის (1,4-ბუტანედიოლისგან), ძმარმჟავას ანჰიდრიდის (პირდაპირ ძმარმჟავას ან კეტენის მეშვეობით) წარმოებისთვის. და სხვა პროდუქტები.. ყველაზე ხშირად გამოყენებული კატალიზატორებია ფოსფორის მჟავა ფოროვან მედიაზე, ალუმინის, მჟავე და საშუალო კალციუმის ან მაგნიუმის ფოსფატები. ტემპერატურა მერყეობს 225 - 250 0 С (დიეთილის ეთერის მიღება) 700 - 720 0 С-მდე (ძმარმჟავას დეჰიდრატაცია კეტენამდე). წნევა ყველაზე ხშირად ნორმალურია, მაგრამ დიეთილის ეთერის მიღებისას შეიძლება იყოს 0,5 - 1,0 მპა, ხოლო კეტენამდე დეჰიდრატაციისას 0,02 - 0,03 მპა.

გაზის ფაზის გაუწყლოება ასევე ხორციელდება ორი ძირითადი მეთოდით. პირველი გამოიყენება ინტრამოლეკულური დეჰიდრატაციის ენდოთერმული პროცესების განსახორციელებლად. რეაქტორი გამაგრილებლით გაცხელებული მილისებური აპარატია (ნახ. 2ა), რომლის მილებში მოთავსებულია ჰეტეროგენული კატალიზატორი.

ბრინჯი. 2 რეაქციის ერთეული გაზფაზური დეჰიდრატაციის პროცესის

ამ აპარატებში ლითონის მაღალი შემცველობის გათვალისწინებით, ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ადიაბატური რეაქტორები ჰეტეროგენული კატალიზატორის უწყვეტი ფენით (ნახ. 2b), რომლებსაც არ აქვთ სითბოს გაცვლის ზედაპირი. ისინი განსაკუთრებით შესაფერისია უჯერი ნაერთების წარმოქმნის სუსტად ეგზოთერმული რეაქციების ჩასატარებლად, საჭირო ტემპერატურული რეჟიმის შესანარჩუნებლად, ისინი ხშირად აზავებენ საწყის ნარევს ზედმეტად გახურებულ წყლის ორთქლით, რაც ხელს უშლის ნარევის ზედმეტად გაციებას და ამავდროულად ხელს უწყობს. რეაქციის სელექციურობის გაზრდა. დაბოლოს, არის დანადგარები ორი ადიაბატური ტიპის რეაქტორებით სერიით: პირველ აპარატში გაცივებული გაზი თბება სასურველ ტემპერატურამდე სითბოს გადამცვლელში შესაფერისი სითბოს გადამზიდველის გამოყენებით მეორე აპარატში შეტანამდე.

ბიბლიოგრაფია

1. Gabrielyan O. S., Ostroumov I. G. ქიმია. მ., ბუსტარდი, 2008;

2. Chichibabin A. E. ორგანული ქიმიის ძირითადი პრინციპები. მ., გოშიმიზდატი, 1963. - 922გვ.;

3. ლებედევი N. N. ძირითადი ორგანული და ნავთობქიმიური სინთეზის ქიმია და ტექნოლოგია. მ., ქიმია. 1988. - 592გვ.;

4. Paushkin Ya. M., Adelson S. V., Vishnyakova T. P. ნავთობქიმიური სინთეზის ტექნოლოგია. მ., 1973. - 448გვ.;

5. Yukelson I. I. ძირითადი ორგანული სინთეზის ტექნოლოგია. მ., „ქიმია“, 1968 წ.

კატეგორიები

Რედაქტორის არჩევანი

ძმარმჟავას დეჰიდრატაციის რეაქცია. კარბოქსილის მჟავების დეჰიდრატაცია

ინტრამოლეკულური დეჰიდრატაცია

ინტერმოლეკულური დეჰიდრატაცია

მჟავების შემცვლელები მჟავა დეჰიდრატაციის პროცესში

ძიება

გამოწერა

პოპულარული ჩანაწერები

ბოლო ნოტები