QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP ALLYL ACETAT

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP ALLYL ACETAT 1.Giới thiệu sản phẩm Allyl acetat 1.1Tính chất vật lý Allyl Acetate hợp chất hữu với công thức C3H5OC(O)CH3 Là chất lỏng không màu ,là este acetate rượu allyl tan nước ,hơi gây tổn thương đến mắt Nhóm allyl nhóm anken hydrocacbon với công thức H2C=CHCH2- Nó coi nhóm vinyl, CH2=CH-, gắn với mêtylen CH2 Ví dụ rượu allyl có cấu trúc H2C=CH-CH2OH Các hợp chất chứa nhóm allyl thông thường nói đến hợp chất allyl Vị trí nguyên tử cacbon bão hòa, nhóm anlyl gắn vào (trong trường hợp này, nguyên tử cacbon bên cạnh nhóm OH rượu anlyl) gọi vị trí allyl Nhóm, chẳng hạn -OH, gắn vị trí allyl mô tả allyl Hai ví dụ đơn giản hợp chất anlyl allyl clorua rượu allyl Các thay cho nhóm nói trên, chẳng hạn trans-but-2-en-1-yl hay nhóm crôtyl (CH3CH=CH-CH2-) coi nhóm allyl Tên IUPAC :Acetate propeny Công thức phân tử: C5H8O2 Khối lượng phân tử: 100.12g.mol-1 Mật độ: 0,928/cm3, Điểm sôi: 1030C , 3760K , 2170F Điểm chớp cháy: 51.80F (110C) Tự bốc cháy nhiệt độ 3740C (7050F) Nhiệt độ lưu: 2-80C 1.2 Tính chất hóa học Do phân tử CH = CHCH OCOCH có nối đôi nên có đầy đủ tính chất hóa học hợp chất không no như:  Phản ứng thủy phân: Acetate thủy phân tạo rượu allyl CH = CHCH OCOCH + CH COOH H2O → CH = CHCH OH + Allyl rượu tiền chất để tổng hợp Glycerol trình thủy phân sau: CH = CHCH OH + HOOH → CH OCHCH OH + H O CH OCHCH OH + H O → C H (OH)  Phản ứng thay thế: thay nhóm acetate sử dụng clorua hidro tạo clorua allyl CH = CHCH OCOCH + HCl → CH = CHCH Cl + CH COOH CH = CHCH OCOCH + CH COOH   HCN → Phản ứng trùng hợp Với nhiều CH = CHCH CN axit + : CH = CHCH OCOCH + RCOOH  → RCOOCH = CHCH + CH 3COOH  Phản ứng cộng với : o o o Halogen HX( x:halogen) Axit axetic 1.3.Ứng dụng: Acetate allyl vật liệu công nghiệp quan trọng sử dụng sản xuất dung môi, dược phẩm, hóa chất nông nghiệp rượu allyl Ngoài ra, nhu cầu rượu allyl nguyên liệu tổng hợp sản phẩm hóa chất hữu 1,4-butanediol, tetrahydrofuran epichlorohydrinhave gần ngày tăng Glycerol thường dùng mỹ phẩm 2.Giới thiệu tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng propylene 2.1 Tính chất vật lý Propylen có công thức phân tử (C3H6), công thức cấu tạo CH2 = CH CH3 thành viên đơn giản thứ hai họ Alkene Propylen chất khí, không tan nước, dầu mỡ, dung dịch Amoni Đồng chất lỏng phân cực như: Ether, Etanol, Axeton, Fufurol Do phân tử có liên kết π, tan tốt nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng, chất khí dễ cháy nổ Propylen nguyên liệu không màu, không mùi, người ta thường pha thêm mercaptan có mùi gần giống tỏi vào thành phần để dễ dàng nhận biết − Sau số vật lý Propylen: − Khối lượng phân tử: 42,08 đvC − Áp suất tới hạn: Pc = 4.7MPa − Tỷ trọng trạng thái lỏng (15oC, 760mmHg): 0.51 − Tỷ trọng trạng thái (15oC,760mmHg): 1.49 − Độ tan (trong nước -50oC): 0.61g/m3 − Độ nhớt(20oC): 0.3cSt, (tại 20oC 1at 8.35.10-6N.s/m2) − Độ nhớt (16,7oC):8,34µPa*s − Nhiệt độ tới hạn: Tc = 92.30C − Nhiệt nóng chảy: -185.2oC(88K) − Nhiệt độ sôi: -47.6oC (225.5K) − Nhiệt cháy: 10.94 kcal/kg 25oC − Điểm bốc cháy: -108oC − Giới hạn nồng độ hỗn hợp nổ với không khí: 2.0% ÷ 11,7% − Độ acid: 43 (44 in DMSO) − Hằng số khí R= 198 2.2 Tính chất hóa học Liên kết π nối đôi anken bền vững nên phản ứng dễ bị đứt để tạo thành liên kết σ với nguyên tử khác Vì liên kết đôi C=C trung tâm phản ứng gây phản ứng hóa học đặc trưng cho anken phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp phản ứng oxi hóa Phản ứng cộng Hydro (Hydro hóa) Khi có mặt chất xúc tác Ni, Pt, Pd, với nhiệt độ thích hợp Propylen cộng Hidro vào nối đôi tạo thành Propan, phản ứng tỏa nhiệt: R1R2C=CR3R4 + H2 CH2=CH-CH3 + H2 xt,to xt,to R1R2CH-CHR3R4 CH3-CH2-CH3 Phản ứng cộng Halogen (Halogen hóa) Clo Brom dễ cộng hợp với Propylen để tạo thành dẫn xuất đihalogen không màu, tính chất làm màu dung dịch Clo (Brom) nên người ta thường dùng dung dịch nước Clo (brom) để nhận biết anken: CH2 = CH - CH3 + Cl2 ClCH2-CHCl-CH3 (1,2 diclopropan) Phản ứng cộng Acid cộng nước  Cộng Acid Hydrogen halogenua, Acid sunfuric đậm đặc cộng vào Propylen CH2=CH-CH3 + Cl-H (khí) Phản ứng xảy qua giai đoạn liên tiếp: CH3 – CHCl - CH3 - Phân tử H+-Cl- bị phân cắt, H+ tương tác với liên kết π tạo thành cacbocation, Cl - tách - Cacbocation tiểu phân trung gian không bền, kết hợp với anion Cl - tạo thành sản phẩm  Cộng nước (Hidrat hóa) Ở nhiệt độ thích hợp có xúc tác Acid, Propylen cộng hợp nước: CH2=CH2-CH3 +H-OH (Propanol) to,xt CH - CH - CH2 - OH Quy tắc cộng hợp tuân theo quy tắc Mac - côp – nhi - côp, (Phần điện tích dương tác nhân cộng vào cacbon mang nhiều H (tức cacbon bậc thấp hơn), phần mang điện tích âm tác nhân cộng vào cacbon mang H hơn) Phản ứng trùng hợp Propylen có khả cộng hợp nhiều phân tử lại với tạo thành phân tử mạch dài có khối lượng lớn điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp: n CH2 = CH CH ( - CH - CH - ) n CH PolyPropylen Phản ứng trùng hợp trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống tương tự tạo thành phân tử lớn gọi polyme Phản ứng Oxi hóa Propylen Hydrocacbon khác cháy tạo thành CO 2, H2O tỏa nhiều nhiệt 2 C3H6 + O2 CO2 + 6H2O Ngoài Propylen có khả làm màu quỳ tím Anken khác 3C3H6 + 2KMnO4 + 4H2O 2KOH 3CH 3-CH(OH)-CH2OH + MnO2 + 2.3 Ứng dụng Propene sản phẩm quan trọng thứ hai ngành công nghiệp hóa dầu sau ethylene Đây nguyên liệu cho loạt sản phẩm, sử dụng để sản xuất isopropanol (propan-2-ol), acrylonitrile, propylen oxit (epoxypropane) epichlorohydrin polypropylene Polypropylene cần thiết cho việc sản xuất phim, đóng gói, mũ đóng cửa cho ứng dụng khác Trong năm 2008, doanh số toàn cầu propene đạt giá trị 90 tỷ USD 3.Giới thiệu tính chất vật lý ,tinh chất hóa học , ứng dụng Axit acetic Axit acetic có công thức hóa học CH 3COOH có khối lượng phân tử M=60 ,là chất lỏng không màu có tính ăn mòn, axit acetic có mùi hăng gây nguy hiểm với da.Axit acetic tìm thấy dung dịch loãng nhiều loại động thực vật Trong giấm có khoảng 4-12% axit acetic sản xuất phương pháp lên men rượu Nó tìm thấy cách khoảng 5000 năm trước Hiện nước sản xuất nhiều CH 3COOH Mỹ ,Tây âu ,Canada, Nhật bản, Mexico.Tổng công suất nhà máy sản xuất axit acetic nước triệu tấn/năm.Axit acetic sử dụng nhà máy sản xuất Vinyl axetat Anhydric acetic.Vinyl axetat sử dụng trình sản xuất nhựa latic làm phụ gia cho sơn, keo dán, giấy bọc công nghiệp dệt.Anhydric axetic sử dụng để sản xuất sợi xenlulo axetat, đầu lọc thuốc nhựa xenlulo 3.1.Tính chất vật lý CH3COOH có nhiệt độ nóng chảy 16,660C , nhiệt độ sôi 117,90C áp suất 101,3 Kpa Axit acetic nhiêt độ thường chất lỏng không màu, suốt, thường lẫn tạp chất nước, anhydric chất gây oxi hóa khác.Axit acetic đóng rắn ([...]... nên quá trình tổng hợp allyl axetat trong pha lỏng dần được thay thế trong pha khí bởi vì phương pháp tổng hợp trong pha lỏng thường cho hiệu suất thấp, gây hao hụt xúc tác, xúc tác độc và gây ăn mòn, phá hỏng thiết bị.Bên cạnh đó nghành tổng hợp hữu cơ có xu hướng sử dụng những nguyên liệu rẻ tiền hơn như thay thế C3H8 bằng C3H6 để nâng cao hiệu quả kinh tế 4.1 Phương pháp oxy hóa C3H6 với CH3COOH tổng. ..  → CH 2 = CHOCOCH 3 + H 2O ∆H 2980 C = −180 KJ / Mol 3.3.Ứng dụng Axit axetic có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ Từ axit axetic tổng hợp tạo ra nhiều polime có giá trị kinh tế cao trong công nghiệp như :thuốc trừ cỏ, làm dung môi, axetat xenlulo, este, sợi tổng hợp, chất kết dính nhuộm… Bảng 8.tình hình sử dụng axit axetic trong những năm qua Sử dụng% Tây âu Mỹ Anhyđrit axetic... như thay thế C3H8 bằng C3H6 để nâng cao hiệu quả kinh tế 4.1 Phương pháp oxy hóa C3H6 với CH3COOH tổng hợp allyl axetat 4.1.1 nhiệt độ Không có giới hạn cụ thể về nhiệt độ phản ứng khi sản xuất acetate allyl , và nhiệt độ tốt nhất là 100 đến 300 0 C và tốt hơn nữa 120 đến 250 0 C , hiệt độ thích hợp từ 80 đến 250 ° C tránh phân hủy 4.1.2 áp suất Không có giới hạn cụ thể về áp suất phản ứng, và áp lực... kim loại như Mn, Cu, Zn… sẽ tạo muối axetat Các loại muối này có giá trị sử dụng lớn :axetat Zn, axetat Cu được sử dụng để sản xuất bột màu.Ngoài ra còn có axetat Fe ,axetat Na ,…làm xúc tác cho quá trình tổng hợp hữu cơ  → 2CH3COOH +Mn (CH3COO)2Mn + H2  → CH3COOH + Na CH 3COONa + 0,5H2 3.2.10 Tác dụng với axetylen Axit axetic khi tác dụng với axetylen khi có mặt của xúc tác Hg ở nhiệt độ 70÷800C... xúc tác với tốc độ khoảng 10 đến 15.000 giờ -1 , và đặc biệt tốt 300 đến 8.000 giờ -1 tăng độ chuyển hóa tối đa 4.1.4 xúc tác Nhiều báo cáo đã được công bố trên các chất xúc tác được sử dụng để tổng hợp acetate allyl từ propylen , axit axetic và oxy trong pha khí Hầu hết các chất xúc tác bao gồm palladium làm chất xúc tác chính và ít nhất một kim loại được chọn từ nhóm bao gồm các kim loại kiềm , kim... chất mang là nhôm , silic , than hoạt tính, đá bọt , titan oxit Khi thực hiện một phản ứng yêu cầu hoạt tính xúc tác phải cao hiệu suất thu sản phẩm cao nhất ,độ chon lọc cao và ít thay đổi trong quá trình tổng hợp ... 3 + CH 3 COOH → CH 2 = CH-CH 2 -OCOCH 3 Phương pháp hiện đại đang được sử dụng rộng rãi ngày nay là oxy hóa C3H6 với CH3COOH với xúc tác pd Phương trình: CH 2 = CH-CH 3 + 1/2O 2 + CH 3 COOH → CH 2 = CH-CH 2 OCOCH 3 + H 2 O Trong đó, phương pháp sản xuất Allyl axetat từ propylen và axit axetic và oxy được sử dụng rộng rãi ở vùng Bắc Mỹ còn ở Tây Âu và đặc biệt là Châu Á phương pháp sản xuất từ axit... dương, do sự phân cực của nối đôi cacboxyl(-CO) ,do sự chuyển dịch điện tử không chia của oxy trong nhóm hydroxyl(-OH) mà một phần điện tích dương Trên nguyên tử C của nhóm cacboxyl nhỏ hơn so với trường hợp C của nhóm cacbony trong nhóm Andehit.Thường các phản ứng này dung axit vô cơ làm chất xúc tác.Vai trò của axit vô cơ là làm tăng mật độ điện tích dương trên nguyên tử C của nhóm cacboxyl tạo điều... sự tấn công nucleophyl của tác nhân X ,tiếp đó là đứt liên kết C-OH ,hoàn nguyên lại xúc tác và cho sản phẩm cuối 3.2.3phản ứng este hóa  → CH 3COOC2 H 5 + H 2 0 CH 3COOH + C2 H 5 OH ¬   Este etyl acetat 3.2.4 Tạo thành clorua axetyl Axit acetic tác dụng với pentaclorua photpho, triclorua photpho,thionyl clorua sẽ tạo thành clorua acetyl do sự thế nhóm- OH bằng nhóm –Cl  → CH3COOH+ SOCl CH3COCl... 18 9 5 11 27 26 26 Tây âu 45 16 5 34 955 1,245 Mỹ 20 17 62 1 1200 1,450 Nhật bản 52 6 42 330 540 960 1,175 330 Bảng 9 Tình hình sản 4 Các phương pháp sản xuất Cho đến nay có nhiều phương pháp sản xuất allyl axetat tuy nhiên có 2 phương pháp được sử dụng phổ biến:   Phương pháp cổ điển nhất là cho CH 3COOH tác dụng trực tiếp với propylen trên xúc tác,phản ứng thực hiện ở pha lỏng hay pha khí, tuy nhiên ... chất hóa học hợp chất không no như:  Phản ứng thủy phân: Acetate thủy phân tạo rượu allyl CH = CHCH OCOCH + CH COOH H2O → CH = CHCH OH + Allyl rượu tiền chất để tổng hợp Glycerol trình thủy phân... trình tổng hợp allyl axetat pha lỏng dần thay pha khí phương pháp tổng hợp pha lỏng thường cho hiệu suất thấp, gây hao hụt xúc tác, xúc tác độc gây ăn mòn, phá hỏng thiết bị.Bên cạnh nghành tổng. .. ứng dụng công nghiệp tổng hợp hữu Từ axit axetic tổng hợp tạo nhiều polime có giá trị kinh tế cao công nghiệp :thuốc trừ cỏ, làm dung môi, axetat xenlulo, este, sợi tổng hợp, chất kết dính nhuộm…