Как получить из этилена уксусный альдегид

Введение

На сегодняшний день известны миллионы химических соединений. И большинство из них относится к органическим. Эти вещества делят на несколько больших групп, название одной из них — альдегиды. Сегодня мы рассмотрим представителя этого класса — уксусный альдегид.

Определение

Уксусный альдегид является органическим соединением класса альдегидов. Его могут называть и по-другому: ацетальдегидом, этаналем или метилформальдегидом. Формула уксусного альдегида — CH3-CHO.

Свойства

Рассматриваемое вещество имеет вид бесцветной жидкости с резким удушливым запахом, которая хорошо растворима водой, эфиром и спиртом. Так как температура кипения обсуждаемого соединения низкая (около 20 оС), хранить и перевозить можно только его тример — паральдегид. Уксусный альдегид получают, нагрев упомянутое вещество с неорганической кислотой.
о — типичный алифатичетский аьдегид, и он может принимать участие во всех реакциях, которые характерны для данной группы соединений. Вещество имеет свойство таутомеризироваться. Этот процесс завершается образованием енола — винилового спирта. Из-за того что уксусный альдегид доступен как безводный мономер, его применяют в качестве электрофила. Вступать в реакции может как он, так и его соли. Последние, например при взаимодействии с реактивом Гриньяра и литий-органическими соединеними, образуют производные гидроксэтила. Уксусный альдегид при конденсации отличается своей хиральностью. Так, при реакции Штрекера он может конденсироваться с аммиаком и цианидами, а продуктом гидролиза станет аминокислота аланин. Еще уксусный альдегид вступает в такого же вида реакцию с другими соединениями — аминами, тогда продуктом взаимодействия становятся имины. В синтезе гетероциклических соединений уксусный альдегид является очень важным компонентом, основой всех проводящихся опытов. Паральдегид — циклический тример этого вещества — получается при конденсации трех молекул этаналя. Также уксусный альдегид может образовывать стабильные ацетали. Это происходит во время взаимодействия рассматриваемого химического вещества с этиловым спиртом, проходящего в безводных условиях.

Получение

В основном уксусный альдегид получают с помощью окисления этилена (процесс Вакера). В роли окислителя выступает хлорид палладия.
е данное вещество можно получить во время гидратации ацетилена, в которой присутствуют соли ртути. Продуктом реакции является енол, который изомеризуется в искомое вещество. Еще один способ получения уксусного альдегида, который был наиболее популярным задолго до того, как стал известен процесс Вакера, — окисление или дегидратация этанола в присутствии медного или серебряного катализаторов. При дегидратации, помимо искомого вещества, образуется водород, а во время окисления — вода.

Применение

С помощью обсуждаемого соединения получают бутадиен, альдегидные полимеры и некоторые органические вещества, в том числе и одноименную кислоту. Она образуется при его окислении. Реакция выглядит так: «кислород + уксусный альдегид = уксусная кислота». Этаналь — важный прекурсор ко многим производным, и это свойство широко применяется в синтезе
многих веществ. В организмах человека, животных и растений ацетальдегид является участником некоторых сложных реакций. Также он входит в состав сигаретного дыма.

Заключение

Ацетальдегид может приносить как пользу, так и вред. Он плохо воздействует на кожу, является ирритантом и, возможно, канцерогеном. Поэтому его присутствие в организме нежелательно. Но некоторые люди сами провоцируют появление ацетальдегида, куря сигареты и употребляя алкоголь. Подумайте над этим!

www.syl.ru

Образование карбонильных соединений из олефинов основано на реакции хлорида палладия с олефинами, при которой хлористый палладий восстанавливается до металла:


Как получить из этилена уксусный альдегид

Для повышения скорости окисления палладия применяются со-катализаторы—соли меди в солянокислой среде, играющие роль переносчиков кислорода

Как получить из этилена уксусный альдегид

При избытке СuС12 реакция (3) протекает количественно. Ко­нечной реакцией является окисление одновалентной меди в двух­валентную

Как получить из этилена уксусный альдегид

Процесс образования ацетальдегида в присутствии хлорида палладия из этилена в водной среде включает промежуточные стадии замещения хлорид-анионов в палладиевом координацион­ном комплексе молекулами олефина и воды с образованием комплексов:

 

Как получить из этилена уксусный альдегид

Окисление протекает по наименее гидрированному атому угле­рода у двойной связи, вследствие чего ацетальдегид образуется только из этилена, а из других олефинов—кетоны.

В результате частичной атаки по другому ненасыщенному атому углерода из ά-олефинов в качестве побочных продуктов получается небольшое количество альдегидов, например из про­пилена — пропионовый альдегид.

Таким образом, описываемый синтез нашел практическое применение главным образом для производства ацетальдегида.

Ацетальдегид в промышленности также получают другими методами:

— прямой гидратацией ацетилена:


Как получить из этилена уксусный альдегид

— гид­ратацией этилена в этанол и дегидрированием последнего в ацет­альдегид:

CH2 = CH2 + H2O → CH3 – CH2OH → CH3 – CHO + H2

Синтез ацетальдегида окислением этилена на катализаторе PdCl2.CuCl2 дает выход альдегида свыше 95 %, не достигаемый при других способах, основан на более дешевом, чем ацетилен, сырье и протекает в одну стадию:

Как получить из этилена уксусный альдегид

 

Реакция окисления этилена в ацетальдегид сопровождается вы­делением значительного количества тепла.

Процесс получения ацетальдегида окислением этилена может осуществляться на твердом катализаторе (гетерогенно-каталитический процесс) и с использованием жидкого катализаторного рас­твора (гомогенно-каталитический процесс). Твердый катализатор может быть использован в виде стационарной фазы или в псевдоожиженном слое. Носителями для катализатора могут служить силикагель, пемза, уголь и др. Гетерогеннокаталитический процесс сопряжен с трудностями, связанными с отводом значительного количества тепла реакции. Применение жидкого катализатора позво­ляет проще решать проблему отвода тепла — путем испарения ча­сти воды, содержащейся в катализаторном растворе.


В качестве побочных продуктов при окислении этилена в ацетальдегид образуются уксусная и муравьиная кислоты, хлорсодержащие продукты (метилхлорид, этилхлорид, ацетальдегидхлорид), продукты конденсации (кротоновый альдегид и др.) и диоксид углерода. На скорость реакции, селективность процесса и выход ацетальдегида существенное влияние оказывают: состав катализа­тора (содержание хлорида палладия и двухвалентной меди), кис­лотность среды, давление, температура, соотношение этилена и окисляющего агента.

Конверсия олефина зависит также от мольного соотношения в ка­тализаторе меди и галогена (оптимальным является соотношение от 1:1,4 до 1:1,8). Поэтому добавляемый в ходе процесса галоген (в виде хлорводорода или этилхлорида) должен дозироваться с достаточной точностью. Если содержание хлора в катализаторе мало (соотношение медь: хлор меньше 1:1), снижается конверсия этилена. Если же количество галогена больше, чем при соотноше­нии медь : галоген ==1:2, реакция замедляется. В этом случае в катализатор добавляют ацетат меди.

Окисление этилена в ацетальдегид проводится в кислой (рН 0,8—3) или нейтральной среде (рН 6—7,5). Повышение рН приводит к выпадению из катализаторного раствора хлорида од­новалентной меди, забивающей отверстия газораспределительного устройства, снижается выход альдегида.


В качестве сырья для получения ацетальдегида можно ис­пользовать не только концентрированный этилен, но и этан-этиле­новую фракцию. Присутствие других непредельных углеводородов нежелательно, так как они образуют различные побочные продукты. Допускается содержание ацетилена не более 0,005%, высших олефинов не бо­лее 0,03% и серы 0,001 % (масс.). Диеновые углеводороды долж­ны быть удалены селективным гидрированием.

Превращение этилена в ацетальдегид интенсивно протекает при 100—130°С, для поддер­жания реакционной массы в жидком состоянии требуется повы­шенное давление 0,3—1,11 МПа, мольное соотношение олефин: кислород должно составлять 2:1. Во избежание побочных реакций конденсации и хлорирования предусматривается непрерывный от­вод ацетальдегида из зоны реакции по мере образования. Выход ацетальдегида в зависимости от условий реакции и состава ката­лизатора колеблется в пределах 84—98 % (масс.).

Существуют два варианта технологиче­ского оформления гомогенно-каталитического процесса—односта­дийный (образование альдегида и окисление катализатора в одном ап­парате) и двухстадийный (образование альдегида в одном аппарате, окисление металлического палладия — в другом).

Реакционными аппаратами являются барботажные колонны; их для интенсификации массопереноса от газа к жидкости иногда заполняют насадкой. Из-за сильнокорродирующих свойств среды выполняют реакторы из титана или других кис­лотостойких материалов. Они не имеют теплообменных устройств, и реакционное тепло отводится за счет подогрева хо­лодных реагентов и испарения.
двухстадийном варианте окисление этилена катализаторным раство­ром и регенерацию последнего воздухом проводят в двух раз­ных аппаратах В реактор 1 с кислотоупорной насад­кой подают этилен и регенерированный катализаторный рас­твор, причем реакцию ведут до почти полной конверсии этилена при 0,8—0,9 МПа и 100—115°С. Полученный раствор ацеталь­дегида в восстановленном катализаторном растворе дроссели­руют и направляют в отпарную колонну 3, где отгоняют ацетальдегид и растворенные газы, поступающие на дальнейшее разделение. Катализаторный раствор с низа отпарной колонны подают насосом при 1 МПа в регенератор 2; туда вводят воз­дух, окисляющий ион металла до высшего валентного состоя­ния. Регенерированный раствор возвращают в реактор 1. До­стоинства этого вариан­та — его безопасность (ввиду разделения ста­дий, на которых присут­ствуют этилен и воздух) и использование воздуха в качестве окислителя.

Схема двухстадий­ного синтеза ацетальдегида при окислении этилена возду­хом:

1 — реактор; 2 — регенератор; 3отпарная колонна; 4—насос; 5— дроссельный вентиль; 6 дефлег­матор; 7 —кипятильник

 

 

Как получить из этилена уксусный альдегид    

 

helpiks.org

Физические свойства уксусного альдегида


1. Уксусный альдегид – это жидкость без цвета, имеющая резкий неприятный запах.

2. Хорошо растворяется в эфире, спирте и воде.

3. Молярная масса составляет 44,05 грамм/моль.

4. Плотность равна 0,7 грамм/сантиметр³.

Термические свойства уксусного альдегида

1. Температура плавления равна -123 градусам.

2. Температура кипения составляет 20 градусов.

3. Температура воспламенения равна -39 градусам.

4. Температура самовоспламенения составляет 185 градусов.

Получение уксусного альдегида

1. Основной способ получения этого вещества заключается в окислении этилена (так называемый процесс Вакера). Так выглядит эта реакция:

2CH2 = C2H4 (этилен) + O2 (кислород) = 2CH3CHO (метилформальдегид)

2. Также уксусный альдегид можно получить посредством гидратации ацетилена в присутствии ртутных солей (так называемая реакция Кучерова). При этом получается фенол, который затем изомеризуется в альдегид.

3. Следующий метод был популярным до появления вышеописанного процесса. Выполнялся путем окисления или дегидрирования этилового спирта на серебряном или медном катализаторе.

Применение уксусного альдегида


— Для получения каких веществ нужен уксусный альдегид? Уксусная кислота, бутадиен, альдегидные полимеры и некоторые другие органические вещества.

— Используется в качестве прекурсора (вещество, которое участвует в реакции, приводящей к созданию целевого вещества) к уксусной кислоте. Однако так применять рассматриваемое нами вещество вскоре перестали. Это произошло по той причине, что уксусную кислоту проще и дешевле производить из металона при помощи процессов Катива и Монсанто.

— Метилформальдегид – важный прекурсор к пентаэритролу, пиридиновым производным и кротоналдегиду.

— Получение смол в результате того, что мочевина и уксусный альдегид имеют способность конденсироваться.

— Получение этилидендиацетата, из которого в дальнейшем производят мономер поливинилацетат (винилацетат).

Табачная зависимость и уксусный альдегид

Данное вещество – это значительная часть табачного дыма. Недавно была проведена демонстрация, на которой было показано, что синергическая связь уксусной кислоты с никотином увеличивает проявление зависимости (особенно у лиц до тридцати лет).

Болезнь Альцгеймера и уксусный альдегид


Те люди, у которых нет генетического фактора конверсии метилформальдегида в уксусную кислоту, имеют высокий риск предрасположенности к такому заболеванию, как сенильная деменция (или болезнь Альцгеймера), которая обычно возникает в старческом возрасте.

Алкоголь и метилформальдегид

Предположительно рассматриваемое нами вещество является канцерогеном для человека, так как на сегодняшний день существуют доказательства канцерогенности уксусного альдегида в различных экспериментах на животных. Кроме этого, метилформальдегид повреждает ДНК, вызывая тем самым несоразмерное с массой тела развитие мышечной системы, которое связано с нарушением обмена белка в организме. Было проведено исследование 800 алкоголиков, в результате которого ученые пришли к выводу, что у людей, подвергшихся воздействию уксусного альдегида, есть дефект в гене одного фермента – алкогольдегидрогеназы. По этой причине такие пациенты больше подвержены риску развития онкологического заболевания почек и верхней части печени.

www.vigivanie.com

Помощничек
Главная | Обратная связь

Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Реакционными аппаратами являются барботажные колонны; их для интенсификации массопереноса от газа к жидкости иногда заполняют насадкой. Из-за сильно корродирующих свойств среды выполняют реакторы из титана или других кис­лотостойких материалов. Они не имеют теплообменных устройств, и реакционное тепло отводится за счет подогрева хо­лодных реагентов и испарения. Процесс разработан в двух- и одностадийном вариантах.

В первом из них окисление этилена катализаторным раство­ром и регенерацию последнего воздухом проводят в двух раз­ных аппаратах. В реактор 1 с кислотоупорной насад­кой подают этилен и регенерированный катализаторный рас­твор, причем реакцию ведут до почти полной конверсии этилена при 0,8—0,9 МПа и 100—115°С. Полученный раствор ацеталь­дегида в восстановленном катализаторном растворе дроссели­руют и направляют в отпарную колонну 3, где отгоняют ацетальдегид и растворенные газы, поступающие на дальнейшее разделение. Катализаторный раствор с низа отпарной колонны подают насосом при ≈ 1 МПа в регенератор 2; туда вводят воз­дух, окисляющий ион металла до высшего валентного состоя­ния. Регенерированный раствор возвращают в реактор 1. До­стоинства этого вариан­та — его безопасность (ввиду разделения ста­дий, на которых присут­ствуют этилен и воздух) и использование воздуха в качестве окислителя.

Как получить из этилена уксусный альдегид Как получить из этилена уксусный альдегид

 

В одностадийном методе окисление этилена и регенерация катализатора совмещены в одном аппарате. Чтобы избежать об­разования взрывоопасных смесей, ведут процесс в избытке эти­лена, возвращаемого затем на реакцию. Это делает необходи­мым применять в качестве окислителя не воздух, а технический кислород, конверсия которого в реакторе должна быть почти полней.

Как получить из этилена уксусный альдегид

В реактор 1 типа пустотелой барботажной колонны, заполнен­ной катализаторным раствором, подают кислород и этилен (све­жий и рециркулирующий). Реактор работает с постоянным уровнем жидкости при 130°С и да 0,3 МПа. Избыточный этилен выдувает из раствора образовавшийся ацетальдегид, чем пред­отвращаются побочные реакции его конденсации. Вместе с ацетальдегидом испаряется часть воды, которую конденсируют в холодильнике 3 и возвращают в реактор.

Газопаровую смесь направляют в абсорбер 4, где ацеталь­дегид поглощают водой, орошающей насадку абсорбера. Основ­ное количество остаточного газа, содержащего этилен, немного кислорода и инертные примеси, возвращают на окисление, до­жимая его циркуляционным компрессором 2. Меньшую часть газа выводят с установки во избежание чрезмерного накопле­ния в нем инертных примесей. Водный раствор ацетальдегида из куба абсорбера 4 поступает в отпарную колонну 5, где отго­няют растворенные газы и летучие примеси. Затем в колонне 6 в виде дистиллята получают ацетальдегид, а большую часть кубовой жидкости, содержащей менее летучие побочные продукты (кротоновый альдегид и др.), возвращают после охлаждения на абсорбцию. Часть этой жидкости выводят в си­стему очистки сточных вод.

По сравнению с двухстадийным процессом одностадийный синтез ацетальдегида дает экономию в капиталовложениях и расходе энергии, но связан с применением более дорогостоящего окислителя (кислород). Показатели этих методов в общем близки, и оба они успешно эксплуатируются в промышленности.

 

Винилацетат

После опубликования первого сообщения о получении аце­тальдегида из этилена появилось большое число работ, посвя­щенных изучению реакции этилена с хлористым палладием в уксуснокислой среде. В результате этих исследований было раз­работано несколько процессов получения винилацетата. Все эти процессы представляют собой модификации двух основных методов. В первом из них окисление этилена ведут в жидкой фазе при температуре 120—130°С и давлении 1,0 МН/м2 (10 атм) в при­сутствии хлорной меди и солей лития. Для регенерации in situ иона двухвалентной меди, который в свою очередь служит окис­лителем металлического палладия, используют кислород. При­сутствие воды способствует образованию ацетальдегида. Во вто­ром процессе реакцию осуществляют в паровой фазе, пропуская смесь этилена, кислорода и паров уксусной кислоты над стацио­нарным палладиевым катализатором (например, PdCl2 + СuСl2 на активированном угле или PdCl2 на окиси алюминия) при температуре 160°С и давлении 0,5—1,0 МН/м2 (5—10 атм). В обоих процессах винилацетат получается с выходом более 90%.

Кроме этилена, винилацетат можно получить из ацетальде­гида и уксусного ангидрида (или уксусной кислоты), причем промежуточный этилидендиацетат подвергают термическому расщеплению в присутствии сильной кислоты:

Как получить из этилена уксусный альдегид

studopedya.ru

Уксусный альдегид (другие наименования – этаналь, ацетальдегид) имеет химическую формулу CH3COH. Внешний вид – прозрачная бесцветная жидкость, с крутым «обжигающим» запахом. Кипит при комнатной температуре. Легко растворяется в воде, и некоторых органических веществах. Обширно распространен в природе, встречается в большинстве растений, продуктов питания. Каким образом дозволено синтезировать это вещество?

Инструкция

1. Самый общеизвестный и результативный метод приобретения уксусного альдегида – окисление этилена. Реакция протекает таким образом: 2С2Н4 + О2 = 2СН3СОН

2. Синтез идет с применением катализатора – хлористого палладия. Причем, если проводить прямое окисление этилена кислородом, он протекает медлительно. Следственно, в реакционную массу добавляют соли меди двухвалентной, дабы она окисляла палладий, переходя сама в одновалентную медь, здесь же окисляемую кислородом. То есть, медь в этом синтезе служит как бы переносчиком кислорода. Эта реакция получила наименование «Вакер-процесс».

3. Уксусный альдегид также дозволено получить, проведя гидратацию ацетилена. Такой синтез, проходящий в присутствии солей ртути, получил наименование «реакция Кучерова». Он протекает дальнейшим образом: C2H2 + H2O = CH3COН

4. В лаборатории уксусный альдегид дозволено получить также, применяя в качестве сырья этиловый спирт, это метод, тот, что многие посчитают чуть ли не святотатством. Реакция протекает таким образом: С2Н5ОН = СН3СОН + Н2То есть, для приобретения этаналя, осуществляется дегидрирование этанола при высокой температуре, с применением катализаторов (медных либо серебряных).

5. Дозволено не «отщеплять» водород у этанола, а подвергнуть его окислению, также при высоких температурах и тех же катализаторах. Тогда реакция пойдет дальнейшим образом: 2С2Н5ОН + О2 = 2СН3СОН + 2Н2О

Водород является первым элементом таблицы Менделеева. Он представляет собою бесцветный газ. Обширно используется в химической и пищевой промышленности (гидрирование разных соединений), а также как компонент ракетного топлива. Водород крайне перспективен в качестве топлива для автомобилей, от того что при сгорании не засоряет окружающую среду.

Вам понадобится

  • — реакционная емкость (отменнее каждого – плоскодонная коническая колба);
  • — резиновая пробка, плотно закрывающая горловину колбы, с пропущенной через нее изогнутой стеклянной трубкой;
  • — емкость для сбора водорода (пробирка);
  • — емкость, заполненная водой («гидрозатвор»);
  • — ломтик кальция.

Инструкция

1. В промышленности водород получают основным образом путем реакции водяного пара с раскаленным углеродом (коксом), электролизом раствора хлористого натрия и т.д. В лабораториях его дозволено получить многими методами.

2. Пробирка, куда собирается водород, должна быть безусловно целой, даже малейшая трещинка недопустима! Перед тем как проводить навык с тлеющей лучиной, отличнее для предосторожности обмотайте пробирку плотной тканью.

3. В плоскодонную колбу налейте немножко воды, киньте в нее маленький ломтик кальция и тут же же плотно закройте пробкой. Изогнутое «колено» трубки, проходящей через пробку, должно находиться в емкости с водой «гидрозатворе», а кончик трубки — немножко выступать над поверхностью воды. Стремительно накройте данный кончик опрокинутой верх дном пробиркой, куда будет собираться водород (край пробирки должен быть в воде).

4. Когда реакция в колбе закончится, нужно стремительно заткнуть пробирку плотно прилегающей пробкой, по-бывшему держа ее верх дном, дабы больше легкий водород не улетучился. Отличнее сделайте это, продолжая удерживать ее край под водой.

5. Дабы продемонстрировать, что получен именно водород, вытянете пробку и поднесите к краю пробирки тлеющую лучинку. Раздастся классический хлопок.

Видео по теме

Обратите внимание!
Кальций хоть и менее энергичен, чем щелочные металлы, но при работе с ним тоже необходима осторожность. Хранят его в стеклянной емкости под слоем керосина, либо жидкого парафина, извлекают непринужденно перед началом навыка (отменнее каждого – длинным пинцетом). В ходе реакции образуется щелочь, являющаяся резким веществом, берегитесь ожогов! По вероятности используйте резиновые перчатки. При смешивании с воздухом либо кислородом, водород взрывоопасен.

Полезный совет
Следует заблаговременно до начала навыка подобрать и трубку с требуемой степенью изгиба, и емкость — «гидрозатвор» подходящих размеров. В ходе реакции исправлять оплошности будет легко некогда.

Полезный совет
Уксусный альдегид находит использование как сырье для приобретения уксусной кислоты, некоторых альдегидных полимеров и других веществ. Токсичен, имеются данные и о его допустимом влиянии на предрасположенность к раковым заболеваниям. Образуется в организме человека позже принятия алкоголя как продукт метаболизма этилового спирта, этим во многом и объясняется неприятные проявления похмелья.

jprosto.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector