กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 9 นาที

ไฮโดรฟอร์มิเลชัน

ใน เคมีอินทรีย์ ไฮ โดร ฟอร์มิเลชัน หรือที่รู้จักกันในชื่อ การสังเคราะห์ออกโซ หรือ กระบวนการออกโซ เป็นกระบวนการทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิต อัลดีไฮด์ ( R−CH=O ) จาก อัลคีน (R2C = CR2...

ไฮโดรฟอร์มิเลชัน

ไฮโดรฟอร์มิเลชัน
ประเภทปฏิกิริยา ปฏิกิริยาการเติม
ตัวระบุ
รหัสออนโทโลยี RSCหมายเลขรับ: 0000272
ปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันของแอลคีน (หมู่ R1 ถึง R3 ออร์แกนิล (เช่น หมู่ แอลคิลหรือ หมู่ แอริล ) หรือไฮโดรเจน)

ในเคมีอินทรีย์ ไฮโดรฟอร์มิเลชันหรือที่รู้จักกันในชื่อการสังเคราะห์ออกโซหรือกระบวนการออกโซเป็นกระบวนการทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตอัลดีไฮด์ ( R−CH=O ) จากอัลคีน(R2C = CR2 ) [ 1 ] [ 2 ]ปฏิกิริยาเคมีนี้เกี่ยวข้องกับการเติม หมู่ ฟอร์มิล ( −CHO ) และ อะตอม ไฮโดรเจน ลงใน พันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนกระบวนการนี้มีการเติบโตอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่การคิดค้น: กำลังการผลิตสูงถึง 6.6 × 106ตันในปี 1995 กระบวนการไฮโดรฟอร์มิเลชันมีความสำคัญเพราะอัลดีไฮด์สามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์รองได้หลายชนิดอย่างง่ายดาย ตัวอย่างเช่น อัลดีไฮด์ที่ได้จะถูกเติมไฮโดรเจน เพื่อเปลี่ยนเป็น แอลกอฮอล์ซึ่งสามารถนำไป ผลิตเป็น ผงซักฟอกได้นอกจากนี้ ไฮโดรฟอร์มิเลชันยังใช้ในสารเคมีพิเศษที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ในน้ำหอมและยาการพัฒนาไฮโดรฟอร์มิเลชันเป็นหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญที่สุดของเคมีอุตสาหกรรมใน

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการบำบัดแอลคีนโดยทั่วไปด้วยความดันสูง (ระหว่าง 10 ถึง 100 บรรยากาศ ) ของคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนที่อุณหภูมิระหว่าง 40 ถึง 200 °C [ 3 ]ในรูปแบบหนึ่งฟอร์มาลดีไฮด์ถูกใช้แทนก๊าซสังเคราะห์[ 4 ] จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา โลหะทรานซิชันโดยทั่วไป ตัวเร่งปฏิกิริยาจะละลายในตัวกลางปฏิกิริยา เช่น ไฮโดรฟอร์มิเลชันเป็นตัวอย่างของ การ เร่ง ปฏิกิริยาแบบเอกพันธ์

ประวัติศาสตร์

กระบวนการนี้ถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวเยอรมันOtto Roelenในปี 1938 ในระหว่างการตรวจสอบกระบวนการ Fischer–Tropschได้อัลดีไฮด์และไดเอทิลคีโตนเมื่อเติมเอทิลีนลงในเครื่องปฏิกรณ์ FT จากการศึกษาเหล่านี้ Roelen ค้นพบประโยชน์ของตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์HCo(CO) 4ซึ่งถูกแยกออกมาเพียงไม่กี่ปีก่อนงานของ Roelen แสดงให้เห็นว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีเยี่ยม[ 5 ] [ 6 ]คำว่าการสังเคราะห์ออกโซถูกบัญญัติโดยแผนกสิทธิบัตร Ruhrchemie ซึ่งคาดว่ากระบวนการนี้จะสามารถนำไปใช้ในการเตรียมทั้งอัลดีไฮด์และคีโตนได้ งานต่อมาแสดงให้เห็นว่าลิแกนด์ไตรบิวทิลฟอสฟีน (PBu 3 ) ช่วยปรับปรุงการเลือกสรรของกระบวนการเร่งปฏิกิริยาด้วยโคบอลต์ กลไกของไฮโดรฟอร์มิเลชันที่เร่งปฏิกิริยาโดยโคบอลต์ได้รับการอธิบายโดยRichard F. HeckและDavid Breslowในช่วงทศวรรษ 1960 [ 7 ]

ตัวเร่งปฏิกิริยา โรเดียมทั่วไปโดยที่ PAr 3 = ไตรฟีนิลฟอสฟีนหรืออะนาล็อกซัลโฟเนตTpptsดูที่ไตรส(ไตรฟีนิลฟอสฟีน)โรเดียมคาร์บอนิลไฮไดรด์

ในปี พ.ศ. 2511 มีการรายงานตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโรเดียมเป็นองค์ประกอบซึ่งมีประสิทธิภาพสูง[ 8 ]ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2513 เป็นต้นมา ไฮโดรฟอร์มิเลชันส่วนใหญ่อาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโรเดียมเป็น องค์ประกอบ [ 9 ]มีการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ละลายน้ำได้ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการแยกผลิตภัณฑ์ออกจากตัวเร่งปฏิกิริยา[ 10 ]

กลไก

วัฏจักรเร่งปฏิกิริยาโดยใช้ไฮโดรฟอร์มิเลชันเป็นตัวอย่าง
กลไกของไฮโดรฟอร์มิเลชันที่เร่งปฏิกิริยาโดยโคบอลต์ กระบวนการเริ่มต้นด้วยการแยก CO ออกจากโคบอลต์เตตระคาร์บอนิลไฮไดรด์เพื่อให้ได้สปีชีส์ 16 อิเล็กตรอน (ขั้นตอนที่ 1 ) การจับกับอัลคีนในภายหลังจะให้สปีชีส์ 18 อิเล็กตรอน (ขั้นตอนที่2 ) ในขั้นตอนที่3โอเลฟินจะแทรกเข้าไปเพื่อให้ได้อัลคิลไตรคาร์บอนิล 16 อิเล็กตรอน การประสานงานของ CO อีกหนึ่งโมเลกุลจะให้อัลคิลเตตระคาร์บอนิล (ขั้นตอนที่4 ) [ 7 ]การแทรกแบบเคลื่อนย้ายของ CO จะให้เอซิล 16 อิเล็กตรอนในขั้นตอนที่5ในขั้นตอนที่6การเติมไฮโดรเจนแบบออกซิเดชันจะให้สารเชิงซ้อนไดไฮดริโด ซึ่งในขั้นตอนที่7 จะปล่อย อัลดีไฮด์โดยการกำจัดแบบรีดักชัน[ 11 ]ขั้นตอนที่8ไม่ก่อให้เกิดผลและสามารถย้อนกลับได้

การเลือก

ประเด็นสำคัญในการทำปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันคือการเลือกเกิด ผลิตภัณฑ์แบบ "ปกติ" เทียบกับแบบ "ไอโซ" ตัวอย่างเช่น การทำปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันของโพรพิลีน สามารถให้ ผลิตภัณฑ์ไอโซเมอร์ได้สองชนิด คือ บิว ทิรัลดีไฮด์หรือไอโซบิวทิรัลดีไฮด์ :

H 2 + CO + CH 3 CH=CH 2 → CH 3 CH 2 CH 2 CHO (ปกติ)
H 2 + CO + CH 3 CH=CH 2 → (CH 3 ) 2 CH3HO (ไอโซ)

ไอโซเมอร์เหล่านี้สะท้อนถึงตำแหน่งการเกิดปฏิกิริยาของการแทรกตัวของแอลคีนเข้าไปในพันธะ M–H เนื่องจากผลิตภัณฑ์ทั้งสองแบบไม่เป็นที่ต้องการเท่ากัน (แบบปกติมีความเสถียรมากกว่าแบบไอโซเมอร์) จึงมีการวิจัยมากมายเพื่อค้นหาตัวเร่งปฏิกิริยาที่เอื้อต่อการเกิดไอโซเมอร์แบบปกติ

ผลกระทบเชิงสเตอริก

กฎของ Markovnikov ระบุว่าการเติมโคบอลต์ไฮไดรด์ลงในแอลคีนปฐมภูมิไม่เป็นที่นิยมเนื่องจากมีอุปสรรคทางสเตอริกอยู่ระหว่างศูนย์กลางโคบอลต์และลิแกนด์แอลคิลทุติยภูมิ ลิแกนด์ขนาดใหญ่จะยิ่งทำให้เกิดอุปสรรคทางสเตอริกนี้มากขึ้น ดังนั้น คอมเพล็กซ์คาร์บอนิล/ฟอสฟีนผสมจึงมีความเลือกสรรมากขึ้นสำหรับการเติมแบบต่อต้าน Markovnikov จึงทำให้ผลิตภัณฑ์สายตรง ( n- ) อัลดีไฮด์เป็นที่นิยมมากขึ้น ตัวเร่งปฏิกิริยาสมัยใหม่พึ่งพาลิแกนด์คีเลตมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งไดฟอสไฟต์[ 12 ]

n (ด้านบน) เทียบกับ iso (ด้านล่าง) - การเลือกสรร

เอฟเฟกต์อิเล็กทรอนิกส์

นอกจากนี้ สารประกอบไฮไดรด์ที่มีอิเล็กตรอนมากจะมีลักษณะคล้ายโปรตอนน้อยกว่า ดังนั้น ผลที่ตามมาคือผลกระทบทางอิเล็กตรอนที่ปกติจะส่งเสริมการเติมแบบมาร์คอฟนิคอฟไปยังแอลคีนนั้นมีผลน้อยลง ด้วยเหตุนี้ ไฮไดรด์ที่มีอิเล็กตรอนมากจึงมีความเลือกสรรมากกว่า

การสร้างอะซิล

เพื่อยับยั้งการเกิดไอโซเมอไรเซชันของแอลคีนที่แข่งขันกัน อัตราการแทรกตัวแบบเคลื่อนย้ายของคาร์บอนิลเข้าไปใน พันธะ คาร์บอน -โลหะของแอลคิลจะต้องค่อนข้างเร็ว อัตราการแทรกตัวของคาร์บอนิลเข้าไปในพันธะ CM น่าจะมากกว่าอัตราการกำจัดเบตาไฮไดรด์[ 13 ]

ไฮโดรฟอร์มิเลชันของออกต์-2-อีน
ไฮโดรฟอร์มิเลชันของออกต์-2-อีน

ไฮโดรฟอร์มิเลชันแบบไม่สมมาตร

ไฮโดรฟอร์มิเลชันของโปรไครัลอัลคีนสร้างศูนย์สเตอริโอ ใหม่ การใช้ลิแกนด์อสฟีนไครัลทำให้สามารถปรับแต่งไฮโดรฟอร์มิเลชันเพื่อให้ได้เอนันติโอเมอร์หนึ่งตัวได้[ 14 ] [ 15 ]ดังนั้นตัวอย่างเช่นเดกซิบูโพ รเฟน ซึ่งเป็นเอนันติโอเมอร์ (+)−( S ) ของไอบูโพรเฟนสามารถผลิตได้โดยไฮโดรฟอร์มิเลชันแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ตามด้วยการออกซิเดชัน

กระบวนการ

กระบวนการทางอุตสาหกรรมจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความยาวของสายโซ่ของโอเลฟินที่จะทำการไฮโดรฟอร์มิเลชัน โลหะและลิแกนด์ของตัวเร่งปฏิกิริยา และการกู้คืนตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการ Ruhrchemie ดั้งเดิมผลิตโพรพานาลจากเอทิลีนและซินแก๊สโดยใช้โคบอลต์เตตระคาร์บอนิลไฮได รด์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาปัจจุบัน กระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตโอเลฟินที่มีสายโซ่ขนาดกลางถึงยาว ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้โรเดียมมักใช้สำหรับการไฮโดรฟอร์มิเลชันของโพรพีนตัวเร่งปฏิกิริยาโรเดียมมีราคาแพงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์อย่างมาก ในการไฮโดรฟอร์มิเลชันของโอเลฟินที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง การแยกตัวเร่งปฏิกิริยาออกจากอัลดีไฮด์ที่ผลิตได้นั้นทำได้ยาก

กระบวนการ BASF-oxo

กระบวนการ BASF-oxo เริ่มต้นด้วยโอเลฟินที่สูงกว่าเป็นส่วนใหญ่และอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้โคบอลต์คาร์บอนิล[ 16 ]โดยการทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำ จะสังเกตเห็นการเลือกสรรที่เพิ่มขึ้นซึ่งเอื้อต่อผลิตภัณฑ์เชิงเส้น กระบวนการนี้ดำเนินการที่ความดันประมาณ 30 MPa และในช่วงอุณหภูมิ 150 ถึง 170 °C โคบอลต์จะถูกกู้คืนจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวโดยการออกซิเดชันเป็น Co 2 + ที่ละลายน้ำได้ ตามด้วยการเติมกรดฟอร์มิกหรือกรดอะซิติก ในน้ำ กระบวนการนี้ให้เฟสโคบอลต์ในน้ำ ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ การสูญเสียจะได้รับการชดเชยโดยการเติมเกลือโคบอลต์[ 17 ]

กระบวนการเอ็กซอน

กระบวนการ Exxon หรือกระบวนการ Kuhlmann- หรือ PCUK-oxo ใช้สำหรับการไฮโดรฟอร์มิเลชันของโอเลฟิน C6–C12 กระบวนการนี้อาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ ในการกู้คืนตัวเร่งปฏิกิริยา จะมีการเติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโซเดียมคาร์บอเนตลงในเฟสอินทรีย์ โดยการสกัดด้วยโอเลฟินและการทำให้เป็นกลางโดยการเติม สารละลาย กรดซัล ฟิว ริกภายใต้ความดันคาร์บอนมอนอกไซด์ จะสามารถกู้คืน โลหะคาร์บอนิลไฮไดรด์ได้ ซึ่งจะถูกแยกออกด้วยซินแก๊ส ดูดซับโดยโอเลฟิน และส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์ เช่นเดียวกับกระบวนการ BASF กระบวนการ Exxon ดำเนินการที่ความดันประมาณ 30 MPa และที่อุณหภูมิประมาณ 160 ถึง 180 °C [ 17 ]

กระบวนการเชลล์

กระบวนการของ Shell ใช้สารประกอบโคบอลต์ที่ดัดแปลงด้วยลิแกนด์ฟอสฟีนสำหรับการไฮโดรฟอร์มิเลชันของโอเลฟิน C7–C14 อัลดีไฮด์ที่ได้จะถูกไฮโดรจิเนตโดยตรงเป็นแอลกอฮอล์ไขมันซึ่งจะถูกแยกออกโดยการกลั่นซึ่งช่วยให้สามารถนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ได้ กระบวนการนี้มีความเลือกสรรที่ดีต่อผลิตภัณฑ์เชิงเส้น ซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผงซักฟอกกระบวนการนี้ดำเนินการที่ความดันประมาณ 4 ถึง 8 MPa และในช่วงอุณหภูมิประมาณ 150–190 °C [ 17 ]

กระบวนการยูเนี่ยนคาร์ไบด์

กระบวนการ Union Carbide (UCC) หรือที่รู้จักกันในชื่อกระบวนการออกโซความดันต่ำ (LPO) อาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาโรเดียมที่ละลายในน้ำมันข้นที่มีจุดเดือดสูง ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ควบแน่นที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่าของอัลดีไฮด์หลัก สำหรับไฮโดรฟอร์มิเลชันของโพรพีน ส่วนผสมของปฏิกิริยาจะถูกแยกออกจากส่วนประกอบที่ระเหยได้ในเครื่องระเหยแบบฟิล์มไหลลง เฟสของเหลวจะถูกกลั่นและบิวทิรัลดีไฮด์จะถูกกำจัดออกเป็นผลิตภัณฑ์ส่วนหัว ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ส่วนล่างที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกนำกลับไปใช้ในกระบวนการ กระบวนการนี้ดำเนินการที่ความดันประมาณ 1.8 MPa และอุณหภูมิ 95–100 °C [ 17 ]

BiPhePhosเป็นลิแกนด์ไดฟอสไฟต์ตัวแทนที่ได้รับความนิยมจากคนงานที่ Union Carbide [ 18 ] [ 19 ]

กระบวนการรูห์รเคมี/โรน-ปูล็องก์

แผนผังกระบวนการของกระบวนการ Ruhrchemie/Rhône–Poulenc

กระบวนการ Ruhrchemie/Rhone–Poulenc (RCRPP) อาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาโรเดียมที่มีTPPTS ที่ละลายน้ำได้ เป็นลิแกนด์ (ตัวเร่งปฏิกิริยา Kuntz Cornils) สำหรับไฮโดรฟอร์มิเลชันของโพรพีน[ 20 ]การเติมซัลโฟเนตสามหมู่ให้กับลิแกนด์ไตรฟีนิลฟอสเฟนทำให้สารประกอบออร์กาโนเมทัลลิกมีคุณสมบัติชอบน้ำ สารประกอบตัวเร่งปฏิกิริยามีหมู่ซัลโฟเนตเก้าหมู่และละลายน้ำได้ดี (ประมาณ 1 กก. L −1 ) แต่ไม่ละลายในเฟสของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น[ 21 ] TPPTS ที่ละลายน้ำได้ถูกใช้ในปริมาณที่มากเกินไปประมาณ 50 เท่า ซึ่งทำให้การชะล้างของตัวเร่งปฏิกิริยาถูกยับยั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ สารตั้งต้นคือโพรพีนและซินแก๊สซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ในอัตราส่วน 1.1:1 ส่วนผสมของบิวทิรัลดีไฮด์และไอโซบิวทิรัลดีไฮด์ในอัตราส่วน 96:4 ถูกสร้างขึ้นโดยมีผลพลอยได้เพียงเล็กน้อย เช่น แอลกอฮอล์ เอสเทอร์ และเศษส่วนที่มีจุดเดือดสูงกว่า[ 21 ]กระบวนการ Ruhrchemie/Rhone-Poulenc เป็นระบบสองเฟสเชิงพาณิชย์ระบบแรกที่ตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในเฟสของเหลว ในระหว่างการดำเนินปฏิกิริยา เฟสของผลิตภัณฑ์อินทรีย์จะเกิดขึ้นซึ่งจะถูกแยกออกอย่างต่อเนื่องโดยวิธีการแยกเฟส โดยที่เฟสตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของเหลวยังคงอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์[ 21 ]

กระบวนการนี้ดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์แบบกวน โดยโอเลฟินและซินแก๊สจะถูกลำเลียงจากด้านล่างของเครื่องปฏิกรณ์ผ่านเฟสตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้การกวนอย่างเข้มข้น เฟสอัลดีไฮด์ดิบที่ได้จะถูกแยกออกจากเฟสน้ำที่ด้านบน สารละลายที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาในน้ำจะถูกให้ความร้อนอีกครั้งผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและปั๊มกลับเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์[ 21 ]โอเลฟินและซินแก๊สส่วนเกินจะถูกแยกออกจากเฟสอัลดีไฮด์ในเครื่องแยกและป้อนกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์ ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปใช้ในการสร้างไอน้ำสำหรับกระบวนการ ซึ่งใช้สำหรับการกลั่นเฟสอินทรีย์ในภายหลังเพื่อแยกเป็นบิวทิรัลดีไฮด์และไอโซบิวทิรัลดีไฮด์[ 21 ]สารพิษของตัวเร่งปฏิกิริยาที่อาจเกิดขึ้นจากก๊าซสังเคราะห์จะเคลื่อนย้ายไปยังเฟสอินทรีย์และถูกกำจัดออกจากปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์ ดังนั้น สารพิษจึงไม่สะสม และสามารถละเว้นการทำให้บริสุทธิ์อย่างละเอียดของซินแก๊สได้[ 21 ]

โรงงานถูกสร้างขึ้นในโอเบอร์เฮาเซนในปี 1984 ซึ่งได้รับการปรับปรุงแก้ไขในปี 1988 และอีกครั้งในปี 1998 จนมีกำลังการผลิตบิวทานอล 500,000 ตันต่อปี อัตราการแปลงโพรพีนอยู่ที่ 98% และความเลือกสรรต่อเอ็น-บิวทานอลสูง ในระหว่างอายุการใช้งานของชุดตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการ โรเดียมจะสูญเสียไปน้อยกว่า 1 ppb [ 22 ]

กระบวนการในห้องปฏิบัติการ

สูตรต่างๆ ได้รับการพัฒนาสำหรับไฮโดรฟอร์มิเลชันในระดับห้องปฏิบัติการ เช่นไซโคลเฮกซีน[ 3 ] [ 15 ]

สารตั้งต้นอื่นที่ไม่ใช่แอลคีน

โคบอลต์คาร์บอนิลและสารเชิงซ้อนโรเดียมเร่งปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันของฟอร์มาลดีไฮด์และเอทิลีนออกไซด์เพื่อให้ได้ ไฮดรอกซีอะเซทัลดี ไฮด์และ3-ไฮดรอกซีโพรพานาลซึ่งสามารถไฮโดรจิเนตเป็นเอทิลีนไกลคอลและโพรเพน-1,3-ไดออลตามลำดับ ปฏิกิริยาจะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อตัวทำละลายเป็นเบส (เช่นไพริดีน ) [ 23 ] [ 24 ]

ในกรณีของไดโคบอลต์ออกตาคาร์บอนิลหรือ Co 2 (CO) 8เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพนทาน-3-โอนสามารถเกิดขึ้นได้จากเอทิลีนและ CO ในกรณีที่ไม่มีไฮโดรเจน สารตัวกลางที่เสนอคือสารประกอบเอทิลีน-โพรพิโอนิล [CH 3 C(O)Co(CO) 3 (เอทิลีน)] ซึ่งเกิดการแทรกตัวแบบเคลื่อนย้ายเพื่อสร้าง [CH 3 COCH 2 CH 2 Co(CO) 3 ] ไฮโดรเจนที่ต้องการเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการเปลี่ยนน้ำสำหรับรายละเอียด โปรดดู[ 25 ]

หากปฏิกิริยาการเปลี่ยนน้ำไม่เกิดขึ้น ปฏิกิริยาจะให้พอลิเมอร์ที่มีหน่วยคาร์บอนมอนอกไซด์และเอทิลีนสลับกัน โดยทั่วไปแล้วพอลิคีโตนอะ ลิฟาติก ดังกล่าว จะถูกเตรียมโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียม[ 26 ]

โอเลฟินที่มีฟังก์ชันการทำงาน เช่นอัลลิลแอลกอฮอล์สามารถไฮโดรฟอร์มิเลชันได้ ผลิตภัณฑ์เป้าหมาย1,4-บิวเทนไดออลและไอโซเมอร์ของมันจะได้รับด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปราศจากไอโซเมอไรเซชัน เช่น สารประกอบเชิงซ้อนโรเดียม-ไตรฟีนิลฟอสฟีน การใช้สารประกอบเชิงซ้อนโคบอลต์นำไปสู่การเกิดไอโซเมอไรเซชันของพันธะคู่เป็น n-โพรพานาล [ 27 ] การไฮโดรฟอร์มิเลชันของอัลเคนิลอีเทอร์และอัลเคนิลเอสเทอร์มักเกิดขึ้นในตำแหน่ง α ของฟังก์ชันอีเทอร์หรือเอสเทอร์

การไฮโดรฟอร์มิเลชันของกรดอะคริลิกและกรดเมทาคริลิกในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาด้วยโรเดียมจะนำไปสู่ผลิตภัณฑ์มาร์คอฟนิ คอฟ ในขั้นตอนแรก[ 28 ]โดยการเปลี่ยนแปลงสภาวะของปฏิกิริยา ปฏิกิริยาสามารถนำไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันได้ อุณหภูมิปฏิกิริยาสูงและความดันคาร์บอนมอนอกไซด์ต่ำจะส่งเสริมการไอโซเมอไรเซชันของผลิตภัณฑ์มาร์คอฟนิคอฟไปเป็นไอโซเมอร์ β ที่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า ซึ่งจะนำไปสู่ ​​n-อัลดีไฮด์ อุณหภูมิต่ำและความดันคาร์บอนมอนอกไซด์สูงและฟอสฟีนส่วนเกินซึ่งปิดกั้นตำแหน่งการประสานงานที่ว่างอยู่ สามารถนำไปสู่การไฮโดรฟอร์มิเลชันที่เร็วขึ้นในตำแหน่ง α ของหมู่เอสเทอร์และยับยั้งการไอโซเมอไรเซชัน[ 28 ]

ปฏิกิริยาข้างเคียงและปฏิกิริยาต่อเนื่อง

ปฏิกิริยาคาร์บอนิลเลชัน-การเปลี่ยนก๊าซน้ำแบบคู่ขนาน

ปฏิกิริยาข้างเคียงของแอลคีน ได้แก่ การไอโซเมอไรเซชันและการไฮโดรจิเนชันของพันธะคู่ ในขณะที่แอลเคนซึ่งเกิดจากการไฮโดรจิเนชันของพันธะคู่จะไม่เข้าร่วมในปฏิกิริยาต่อไป แต่การไอโซเมอไรเซชันของพันธะคู่และการเกิดสารเชิงซ้อน n-แอลคิลในภายหลังนั้นเป็นปฏิกิริยาที่ต้องการ โดยปกติแล้วการไฮโดรจิเนชันมีความสำคัญน้อย อย่างไรก็ตาม ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดัดแปลงด้วยโคบอลต์-ฟอสฟีนสามารถเพิ่มกิจกรรมการไฮโดรจิเนชันได้ โดยสามารถไฮโดรจิเนชันแอลคีนได้มากถึง 15%

ไฮโดรฟอร์มิเลชัน-ไฮโดรจีเนชันแบบคู่ขนาน

การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบคู่ขนานได้มีการพัฒนาระบบสำหรับการแปลงอะคีนเป็นแอลกอฮอล์ในขั้นตอนเดียว ขั้นตอนแรกคือไฮโดรฟอร์มิเลชัน[ 29 ]

การเสื่อมสภาพของลิแกนด์

สภาวะสำหรับการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันสามารถทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของลิแกนด์ออร์กาโนฟอสฟอรัสที่รองรับได้ไตรฟีนิลฟอสฟีนจะเกิดปฏิกิริยา ไฮโดรไลซิ สปล่อยเบนซีนและไดฟีนิลฟอสฟีนออกมา การแทรกคาร์บอนมอนอกไซด์ในพันธะโลหะ-ฟีนิลระดับกลางสามารถนำไปสู่การก่อตัวของเบนซาลดีไฮด์หรือโดยการไฮโดรจิเนชันในภายหลังเป็นเบนซิลแอลกอฮอล์[ 30 ]หมู่ฟีนิลของลิแกนด์หนึ่งหมู่สามารถถูกแทนที่ด้วยโพรพีน และลิแกนด์ไดฟีนิลโพรพิลฟอสฟีนที่ได้สามารถยับยั้งปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันได้เนื่องจากความเป็นเบสที่เพิ่มขึ้น[ 30 ]

โลหะ

แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันดั้งเดิมจะใช้โคบอลต์เป็นหลัก แต่กระบวนการสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้โรเดียมซึ่งมีราคาแพง ดังนั้นจึงมีความสนใจในการค้นหาตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทางเลือก ตัวอย่างของโลหะทางเลือก ได้แก่ เหล็กและรูทีเนียม[ 31 ] [ 32 ]

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • "การประยุกต์ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธุ์ด้วยสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิก: คู่มือฉบับสมบูรณ์สองเล่ม (ปกอ่อน) โดย บอย คอร์นิลส์ (บรรณาธิการ) และ ดับเบิลยู.เอ. เฮอร์มันน์ (บรรณาธิการ) ISBN 3-527-29594-1
  • "การไฮโดรฟอร์มิเลชันที่เร่งปฏิกิริยาด้วยโรเดียม" PWNM van Leeuwen, C. Claver บรรณาธิการ; Springer; (2002). ISBN 1-4020-0421-4
  • "การเร่งปฏิกิริยาแบบเอกพันธุ์: ทำความเข้าใจศิลปะ" โดย Piet WNM van Leeuwen สำนักพิมพ์ Springer; 2005. ISBN 1-4020-3176-9
  • Imyanitov NS/ ไฮโดรฟอร์มิเลชันของโอเลฟินด้วยสารประกอบเชิงซ้อนโรเดียม // Rhodium Express. 1995. ฉบับที่ 10–11 (พฤษภาคม). หน้า 3–62 (ภาษาอังกฤษ) ISSN 0869-7876 
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydroformylation&oldid=1304931068 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไฮโดรฟอร์มิเลชัน

ใน เคมีอินทรีย์ ไฮ โดร ฟอร์มิเลชัน หรือที่รู้จักกันในชื่อ การสังเคราะห์ออกโซ หรือ กระบวนการออกโซ เป็นกระบวนการทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิต อัลดีไฮด์ ( R−CH=O ) จาก อัลคีน (R2C = CR2...

ประวัติศาสตร์

กระบวนการนี้ถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวเยอรมัน Otto Roelen ในปี 1938 ในระหว่างการตรวจสอบ กระบวนการ Fischer–Tropsch ได้อัลดีไฮด์และไดเอทิลคีโตนเมื่อเติมเอทิลีนลงในเครื่องปฏิกรณ์ FT จากการศึกษาเหล่านี้ Roelen ค้นพบประโยชน์ของตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ HCo(CO) 4...

กลไก

วัฏจักรเร่งปฏิกิริยาโดยใช้ไฮโดรฟอร์มิเลชันเป็นตัวอย่าง กลไกของไฮโดรฟอร์มิเลชันที่เร่งปฏิกิริยาโดยโคบอลต์ กระบวนการเริ่มต้นด้วยการแยก CO ออกจาก โคบอลต์เตตระคาร์บอนิลไฮไดรด์ เพื่อให้ได้สปีชีส์ 16 อิเล็กตรอน (ขั้นตอน ที่ 1 ) การจับกับอัลคีนในภายหลังจะให้สปีชีส์...

การเลือก

ประเด็นสำคัญในการทำปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันคือ การเลือกเกิด ผลิตภัณฑ์แบบ "ปกติ" เทียบกับแบบ "ไอโซ" ตัวอย่างเช่น การทำปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชันของ โพรพิลีน สามารถให้ ผลิตภัณฑ์ ไอโซเมอร์ ได้สองชนิด คือ บิว ทิรัลดีไฮด์ หรือ ไอโซบิวทิรัลดีไฮด์ :