Гидратация нитриловМатериалы / Реакции присоединения молекул НХ с кислым атомом водорода к ненасыщенным соединениям / Гидратация нитрилов
Наиболее важные промышленные процессы гидратации нитрилов – реакции синтеза акриламида и адипиновой кислоты.
(5)
(6)
Сернокислотная гидратация нитрила акриловой кислоты (НАК) по реакции (5) осуществляется в концентрированном растворе кислоты в условиях, когда продукт гидратации – акриламид(АА) – образуется в форме сульфата акриламида
(7)
Разложение соли проводят аммиаком с образованием АА и сульфата аммония (селективность по НАК ~ 80%).
Скорость стадии (7) также, как и в случае этилена определяется кислотностью среды.
(8)
а механизм реакции типичен для катализа сильными кислотами:
Протонированная молекула НАК присоединяет молекулу воды с образованием енольной формы амида и НА с последующей изомеризацией гидроксиимина в амид и связыванием амида серной кислотой.
Разработаны и гетерогенные металлсодержащие катализаторы – Cuмет, медь Ренея, меднохромовый и медноцинковый катализаторы синтеза АА. На катализаторе медь Ренея при 80 – 120°С степень превращения НАК 60 – 80%, селективность ~ 96%.
Скорость реакции (5) на мелкодисперсном металлическом медном катализаторе (получен разложением СuС2О4) описывается уравнением (9)
(9)
где CAA и CAK – концентрации АА и акриловой кислоты в растворе. Схема механизма включает восстановленные центры Z·Н2О на поверхности меди.
A– – анион акриловой кислоты.
При QZ·HAK << 1 скорость реакции
(10)
Из сравнения (9) и (10) следует, что k = k2b1; К1 = b3 / СH2O и К2 = 2b40.5.
В последние 15 лет появились биотехнологические способы получения акриламида из НАК. Разработан штамм микроорганизмов, содержащих фермент нитрилгидратазу, способный при 20°С и атмосферном давлении проводить гидратацию НАК с выходом 100% АА. Процесс разработан в Японии (фирма Nitto Chem. Jnd) и в России и реализован в промышленном масштабе.
Смотрите также
Получение и применение стекла
...
Химический анализ силикатов и керамики
Кирпич
является самым древним строительным материалом. В Библии есть упоминание о кирпиче
как о строительном материале уже применительно к временам расселения людей
сразу после Великого Пот ...
Приложение 9
Для контроля знаний
по теме “Подгруппа углерода” можно привести несколько примеров в виде тестов.
Карточка 1.
1. Электронная
конфигурация атома углерода в свободном состоянии:
а) 1s2 2s2 2p ...