синтез альдегидов. Технология синтеза альдегидов путем гидроформилирования. Технология синтеза альдегидов путем гидроформилирования
 Скачать 116.26 Kb.
|
|
Технология синтеза альдегидов путем гидроформилирования ОглавлениеВВЕДЕНИЕ 3 1. История открытия реакции гидроформилирования 4 2. Технология синтеза альдегидов путем гидроформилирования 7 2. 1. «Классический» оксосинтез 7 2. 2. Современные катализаторы в оксосинтезе 8 2. 3. Восстановление двойной связи в ¸ α¸β - ненасыщенных альдегидах 9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 11 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 12 12 ВВЕДЕНИЕСоединения углерода, которые накапливались в растениях ранних эпох, большей частью подверглись превращениям под влиянием анаэробных бактерий. Из остатков отмерших - растений образовались торф и каменный уголь. Этому процессу способствовало высокое давление минеральных отложений, которые постепенно осаждались на остатках растений. Движение земной коры, связанное с образованием гор, также благоприятствовало появлению угля, поскольку при этом повышались давление и температура. Нефть и природный газ возникали на дне огромных озер и морей, где было необычайно много водорослей и водных животных. Погибая, они погружались на дно и без доступа воздуха, под влиянием бактерий превращались в гниющий ил. При гниении выделялся ядовитый сероводород, губительно действующий на остальные живые организмы. Из органических веществ возникали вначале жирные кислоты, а позднее -нефть и природный газ. Особенно благоприятными условиями для таких процессов отличался пермский период палеозойской эры. Именно с тех пор существуют многие из крупных месторождений нефти. Из остатков погибших растений и животных образовался тот самый бурый уголь, который в настоящее время используется во многих отраслях народного хозяйства. Он служит одним из важнейших видов сырья для химической промышленности. 1. История открытия реакции гидроформилированияГидроформилирование , также известное как оксосинтез или оксо-процесс , представляет собой промышленный процесс производства альдегидов из алкенов . Эта химическая реакция влечет за собой чистое присоединение формильной группы (CHO) и атома водорода к двойной углерод-углеродной связи. Этот процесс постоянно развивается с момента его изобретения: производственная мощность достигла 6,6 × 10 6 тонн в 1995 году. Это важно, потому что альдегиды легко превращаются во многие вторичные продукты. Например, полученные альдегиды гидрируются до спиртов, которые превращаются в детергенты.. Гидроформилирование также используется в специальных химических веществах, имеющем отношение к органическому синтезу из ароматов и лекарств. Развитие гидроформилирования - одно из главных достижений промышленной химии 20-го века . Процесс влечет за собой обработку алкена, как правило, при высоком давлении (от 10 до 100 атмосфер) оксида углерода и водорода при температурах от 40 до 200 ° C. Требуются катализаторы на основе переходных металлов . Катализатор неизменно растворяется в реакционной среде, т.е. гидроформилирование является примером гомогенного катализа. Реакция гидроформилирования была открыта в 1938 году Отто Роэленом в Германии, и, начиная с 1950-х годов, интерес к ней значительно возрос: с развитием нефтехимии олефины – субстраты для гидроформилирования – стали более доступными, а продукты реакции – альдегиды и спирты – востребованы производителями интенсивно развивающейся индустрии поверхностно-активных веществ. Гидроформилирование было реализовано в промышленности, и на сегодняшний день это самый крупнотоннажный процесс, использующий гомогенный катализ, суммарная мощность заводов по производству спиртов и альдегидов превышает 11 млн. тонн/год (процессы BASF, UCC, Shell, Mitsubishi и другие). С развитием уровня научного знания и уровня техники гидроформилирование все чаще находит использование не только как крупнотоннажный промышленный процесс, но и как процесс тонкого органического синтеза. Продукты оксо-синтеза – альдегиды – являются ценным сырьем для синтеза спиртов, производных карбоновых кислот, продуктов альдольной конденсации, ацеталей, аминов. Реакция гидроформилирования перспективна с точки зрения построения на ее основе так называемых тандемных, или каскадных процессов, именуемых также «реакциями домино» или «one-pot» синтезами. Тандемные реакции, комбинируя два или больше различных преобразований в одной технологической схеме, без изменения условий реакции требуют только одной единственной установки, одной загрузки исходных материалов, реактивов и растворителей, что позволяет избегать стадии выделения промежуточных продуктов. Одной из наиболее привлекательных реакций этого типа для нефтехимии является реакция гидроформилирования-ацетализации олефинов, которая представляет собой последовательность реакций гидроформилирования непредельного соединения и последующего взаимодействия образующихся альдегидов со спиртами (полиолами). Ацетали могут применяться в качестве растворителей, детергентов, эмульгаторов, компонентов косметических средств или технических добавок, например, для смазочных материалов и гидравлических масел, а также ароматических веществ. Перспективным представляется использование смесей ацеталей в качестве добавок к углеводородным топливам для двигателей внутреннего. Ацетали могут повышать октановые числа бензинов, и улучшать свойства биодизеля (вязкости, стойкости к окислению, температуры вспышки и т.д.). Ацетали на основе полиолов имеют перспективы использования в агрохимии: они способны значительно снижать поверхностное натяжение без образования пены, поэтому их добавление в агрохимические композиции, например, содержащие гербициды, инсектициды, фунгициды или промоторы роста растений, улучшает способность активных веществ оставаться на поверхности и затем проникать в листья растений. В настоящее время продолжается поиск эффективных каталитических систем и подбор условий для проведения тандемных процессов гидроформилирования-ацетализации. Тематика обладает высокой актуальностью, так как она затрагивает вопросы не только синтеза соединений, непосредственно востребованных в различных отраслях индустрии, но и вопросы переработки компонентов возобновляемого сырья, таких как полиолы – глицерин и отходы сахарной промышленности, и некоторых непредельных соединений – например, терпенов, высших непредельных кислот и других. 2. Технология синтеза альдегидов путем гидроформилирования2. 1. «Классический» оксосинтез«Классический» оксосинтез происходит в жидкой фазе при обработке олефинов синтез-газом (смесь CO2 и H2). В качестве катализаторов изначально используется карбонил кобальта, который получают из металлического кобальта и его солей при обработке их оксидом углерода (II):  Далее этот карбонил переводят в активную форму под действием водорода:  Кроме кобальта также активность проявляют достаточно дорогие карбонилы Rh и Ru и менее активные Fe, Cr, Mo, Ni. Алкены при обработке смесью окиси углерода с водородом под высоким давлением и при повышенной температуре в присутствии указанного октакарбонилдикобальта или других гомогенных металлокомплексных катализаторов образуют альдегиды. Решающий успех в оксосинтезе был достигнут благодаря использованию металлокомллексных катализаторов. Фактически это был первый пример гомогенного металлокомплексного катализа в органической химии, который сразу же приобрел важное значение для химической технологии:  Легкость протекания гидроформилирования зависит не только от природы катализатора, но и от структуры олефинов. Наличие заместителей у двойной связи олефинов, которые экранируют эту связь, приводит к существенному уменьшению скорости реакции. Важное значение имеет и проблема селективности: то есть присоединение CO согласно или вопреки правилу Марковникова, что приводит к образованию или линейного альдегида, или разветвленной структуры. Не менее важно для разработки схемы синтеза знание механизма реакции гидроформилювання. |
