กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

กระบวนการแวกเกอร์

กระบวนการวักเกอร์หรือกระบวนการโฮชท์-วักเกอร์ (ตั้งชื่อตามบริษัทเคมีชื่อเดียวกัน) เป็นปฏิกิริยาเคมี ในอุตสาหกรรม คือการออกซิเดชันแบบใช้ ออกซิเจน...

กระบวนการแวกเกอร์

กระบวนการวักเกอร์หรือกระบวนการโฮชท์-วักเกอร์ (ตั้งชื่อตามบริษัทเคมีชื่อเดียวกัน) เป็นปฏิกิริยาเคมี ในอุตสาหกรรม คือการออกซิเดชันแบบใช้ ออกซิเจน ของเอทิลีนไปเป็นอะเซทัลดีไฮด์โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา คือ แพลเลเดียม(II) คลอไรด์และคอปเปอร์(II) คลอไรด์ใน สารละลาย น้ำ

ปฏิกิริยาสุทธิในกระบวนการวักเกอร์
ปฏิกิริยาสุทธิในกระบวนการวักเกอร์

ปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบสึจิ-แวกเกอร์หมายถึงกลุ่มปฏิกิริยาที่ได้รับแรงบันดาลใจจากกระบวนการแวกเกอร์ ในปฏิกิริยาสึจิ-แวกเกอร์ แพลเลเดียม(II) ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการเปลี่ยนรูปของอัลฟาโอเลฟินไปเป็นสารประกอบคาร์บอนิลในตัวทำละลายต่างๆ

การพัฒนาวิธีการของวักเกอร์ทำให้เคมีออร์กาโนแพลเลเดียม สมัยใหม่เป็นที่นิยม และปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบสึจิ-วักเกอร์ยังคงถูกนำมาใช้ในปัจจุบัน

ประวัติศาสตร์

กระบวนการ Wacker เป็นหนึ่งในตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์ ตัวแรก ที่มี เคมีออร์ กาโนแพลเลเดียมที่นำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรม[ 1 ]

ในวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกเรื่องก๊าซธรรมชาติเพนซิลเวเนีย ในปี พ.ศ. 2436 ฟรานซิส คลิฟฟอร์ด ฟิลลิปส์ ได้รายงานว่าแพลเลเดียม(II) คลอไรด์ ออกซิไดซ์เอทิลีนเป็นอะเซทัลดีไฮ ด์แต่ปฏิกิริยานี้ต้องการแพลเลเดียม ในปริมาณที่พอดี [ 2 ] มันยังคงเป็นเพียงเรื่องแปลกเฉพาะกลุ่มจนกระทั่งWacker Chemieเริ่มพัฒนาวิธีการที่มีชื่อเดียวกันในปี พ.ศ. 2499 [ 3 ]

ในขณะนั้น สารประกอบอุตสาหกรรมหลายชนิดผลิตขึ้นจากอะเซทัลดีไฮด์จากอะเซทิลีนซึ่งได้มาจากแคลเซียมคาร์ไบด์เส้นทางโดยรวมมีประสิทธิภาพทางเทอร์โมไดนามิกต่ำและต้องใช้ต้นทุนสูง Esso พยายามทำการตลาดโอเลฟินส์ เหลือทิ้งจาก โรงกลั่นน้ำมันแห่งใหม่ที่กำลังก่อสร้างในโคโลญจน์ใกล้กับไซต์งานของ Wacker Wacker ตระหนักว่าเอทิลีนจะเป็นวัตถุดิบ ที่ถูก กว่าอะเซทิลีน และเริ่มตรวจสอบการออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยาเพื่อผลิตเอทิลีนออกไซด์[ 3 ]

Wacker ประหลาดใจที่ได้กลิ่น[หมายเหตุ 1 ]ไม่ใช่เอทิลีนออกไซด์ แต่เป็นอะเซทัลดีไฮด์ในกระแสผลิตภัณฑ์ จากวิทยานิพนธ์ของ Phillips คุณสมบัติที่ทราบของเกลือ Zeiseและการเปลี่ยนแปลงของตัวเร่งปฏิกิริยาในระหว่างปฏิกิริยาแบบแบทช์ Wacker ตระหนักว่าพวกเขาจำเป็นต้องรีออกซิไดซ์แพลเลเดียมเพื่อปิดวงจรเร่งปฏิกิริยา[ 3 ] พวกเขาเริ่มเผยแพร่โครงร่างกระบวนการในปี 1957 [ 4 ] [ 5 ] อย่างไรก็ตามกลยุทธ์การจดสิทธิบัตร ที่ไม่ดีทำให้ บริษัทแม่Hoechst AGสามารถเอาชนะ Wacker ในการค้นหาสภาวะเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุดได้[ 3 ] [ 6 ] [ 7 ]

Wacker-Hoechst เริ่มร่วมกันสร้างโรงงานนำร่องในปี พ.ศ. 2491 แต่สภาวะปฏิกิริยาที่ค่อนข้างรุนแรงทำให้ต้องใช้ โลหะ ไทเทเนียม ในปริมาณมากเป็นครั้งแรก ในอุตสาหกรรมเคมีของยุโรปเพื่อป้องกันการกัดกร่อน โรงงานผลิตเริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 2503 [ 3 ]

กระบวนการนี้ยังก่อให้เกิดความเฟื่องฟูในเคมีออร์กาโนแพลเลเดียมอีก ด้วย [ 3 ] การศึกษาในช่วงทศวรรษ 1960 ได้ชี้แจงประเด็นสำคัญหลายประการเกี่ยวกับกลไกของปฏิกิริยาผ่านผลกระทบของไอโซโทปจลนศาสตร์ (หรือการขาดผลกระทบดังกล่าว) และสเตอริโอเคมี[ 8 ] [ 9 ] หลายคนมุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนไฮดรอกซีแพลเลเดชัน ซึ่งก่อให้เกิดพันธะ C O ปฏิกิริยาในยุคแรกใช้สภาวะที่อ่อนกว่าโรงงานอุตสาหกรรมมาก และได้ผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกัน ความเห็นพ้องในปัจจุบันคือ สเตอริโอเคมีของขั้นตอนนี้ค่อนข้างไวต่อความเข้มข้นของคลอไรด์[ 9 ]

การศึกษาวิจัยอื่นๆ ได้ตรวจสอบการประยุกต์ใช้ปฏิกิริยากับโอเลฟินปลายทางที่ ซับซ้อนมากขึ้น โอเลฟินลำดับสูงไม่ละลายในน้ำ แต่ Clement และ Selwitz [ 10 ]พบว่าDMF ในน้ำ เป็นตัวทำละลายช่วยให้เกิดการออกซิเดชันของ 1-dodecene เป็น 2-dodecanone Fahey [ 11 ]สังเกตว่าการใช้ 3-methylsulfolane แทน DMF เป็นตัวทำละลายช่วยเพิ่มผลผลิตของการออกซิเดชันของ 3,3-Dimethylbut-1-ene สองปีต่อมา Tsuji [ 12 ]ได้ประยุกต์ใช้เงื่อนไขของ Clement-Selwitz สำหรับการออกซิเดชันแบบเลือกของโอเลฟินปลายทางที่มีหมู่ฟังก์ชันหลายหมู่ และแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ในการสังเคราะห์สารตั้งต้นที่ซับซ้อน[ 13 ]

คาร์บอนิเลชันได้เข้ามาแทนที่กระบวนการ Wacker สำหรับ การสังเคราะห์ ทางเคมีขนาดใหญ่ ในปัจจุบันเป็นส่วน ใหญ่ แต่ปฏิกิริยา Tsuji-Wacker ขนาดเล็กยังคงมีความสำคัญสำหรับ การสังเคราะห์ ทางเคมีละเอียดและการสังเคราะห์ในระดับห้องปฏิบัติการ[ 3 ]

กลไกปฏิกิริยา

กลไกปฏิกิริยาของกระบวนการ Wacker ในอุตสาหกรรม (การออกซิเดชันของโอเลฟินผ่านแพลเลเดียม(II) คลอไรด์) ได้รับความสนใจอย่างมากมาหลายทศวรรษแล้ว แง่มุมต่างๆ ของกลไกยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ การกำหนดสูตรที่ทันสมัยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้: [ 14 ]

วงจรเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการ Wacker [ 9 ]

ปฏิกิริยานี้สามารถอธิบายได้ดังนี้:

[PdCl ] 2 − + C H + H O → CH CHO + Pd + 2 HCl + 2 Cl ,

ตามด้วยปฏิกิริยาที่สร้างตัวเร่งปฏิกิริยา Pd(II) ขึ้นใหม่:

Pd + 2 CuCl + 2 Cl → [PdCl ] 2− + 2 CuCl
2 CuCl + 1 / 2 O + 2 HCl → 2 CuCl + H O

มีเพียงแอลคีนและออกซิเจนเท่านั้นที่ถูกใช้ไป หากไม่มีคอปเปอร์(II) คลอไรด์เป็นตัวออกซิไดซ์โลหะ Pd(0) (ซึ่งเกิดจากการกำจัดเบต้าไฮไดรด์ของ Pd(II) ในขั้นตอนสุดท้าย) จะตกตะกอน ทำให้ปฏิกิริยาของฟิลิปส์หยุดลงหลังจากหนึ่งรอบ จากนั้นอากาศ ออกซิเจนบริสุทธิ์ หรือสารเคมีอื่นๆ อีกหลายชนิดสามารถออกซิไดซ์ ส่วนผสม CuCl-คลอไรด์ที่เกิดขึ้นกลับไปเป็น CuCl2 ได้วัฏจักรดำเนินต่อไปได้

ความเข้มข้นสูงของคลอไรด์และคอปเปอร์(II) คลอไรด์ส่งเสริมการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ใหม่คือเอทิลีนคลอโรไฮดริน[ 15 ]

หลักฐาน

หลักฐานสำหรับกลไกโดยรวมประกอบด้วย: [ 8 ] [ 9 ]

  • ไม่มีผลกระทบจากการแลกเปลี่ยน H/D การทดลองกับ C D ในน้ำทำให้เกิด CD CDO และการทดลองกับ C H ใน D O ทำให้เกิด CH CHO ดังนั้นการเกิดทอโทเมอไรเซชันของคีโต-อีโนล จึง ไม่ใช่ขั้นตอนกลไกที่เป็นไปได้
  • ผลกระทบจากไอโซโทปจลศาสตร์มีน้อยมากเมื่อใช้สารตั้งต้นที่มีดิวเทอเรียมทั้งหมด ( kH / kD = 1.07) ดังนั้นการถ่ายโอนไฮไดรด์จึงไม่ใช่ขั้นตอนที่กำหนดอัตราเกิด
  • ผลกระทบไอโซโทปเชิงแข่งขันที่มีนัยสำคัญกับ C H D ( k / k = ~1.9) บ่งชี้ว่าขั้นตอนที่กำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเกิดขึ้นก่อนการก่อตัวของอะเซทัลดี ไฮด์

หลักฐานที่ขัดแย้งกับกลไกคือผลพลอยได้ที่มีคอปเปอร์คลอไรด์ซึ่งตกผลึกโดย Hosokawa et al . [ 16 ] ยังคงมีคำถามว่าตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมช่วยในการไฮดรอกซิเลตลิแกนด์เอทิลีนด้วยหรือไม่

โดย ทั่วไปแล้ว การไฮดรอกซิเลชันของลิแกนด์เอทิลีนเป็นกระบวนการที่ช้า[ 17 ] [ 18 ] ขึ้นอยู่กับสภาวะการทดลอง อาจเกิดขึ้นได้ทั้งแบบภายในโมเลกุล จากลิแกนด์ไฮดรอกซิโดที่จับกับแพลเลเดียม หรือแบบระหว่างโมเลกุล ในกรณีแรก การไฮดรอกซิเลชันจะเป็นแบบแอนติในกรณีหลังจะเป็นแบบซิการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเติมแบบซิน เกิดขึ้นที่ความเข้มข้น ของคลอไรด์ ต่ำ (< 1 โมล / ลิตรสภาวะกระบวนการทางอุตสาหกรรม) [ 19 ]และ การเติม แบบแอนติเกิดขึ้นที่ความเข้มข้นสูง (> 3 โมล/ลิตร) [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] การเปลี่ยนแปลงเส้นทางอาจเกิดจากไอออนคลอไรด์อิ่มตัวในตัวเร่งปฏิกิริยา[ 24 ] [ 25 ] อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะที่ปราศจากทองแดงอย่างเคร่งครัด การเติม แบบแอนติจะเกิดขึ้นเสมอ และอัตราจะไม่ขึ้นอยู่กับไอโซโทปไฮโดรเจนของเอทิลีนอีกต่อไป[ 26 ] [ 27 ]

อีกขั้นตอนสำคัญในกระบวนการวักเกอร์คือการเคลื่อนย้ายของไฮโดรเจนจากออกซิเจนไปยังคลอไรด์ ตามด้วยการกำจัดแบบรีดักชันเพื่อสร้างพันธะคู่ CO ขั้นตอนนี้โดยทั่วไปเชื่อว่าดำเนินไปผ่านสิ่งที่เรียกว่าการกำจัด β-ไฮไดรด์ :

การกำจัดไฮไดรด์ของแวกเกอร์
การกำจัดไฮไดรด์ของแวกเกอร์

สถานะการเปลี่ยนผ่านแบบวงจรสี่สมาชิกที่แสดงข้างต้นไม่น่าจะเป็นไปได้ การศึกษาในคอมพิวเตอร์[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]ชี้ให้เห็นว่าสถานะการเปลี่ยนผ่านสำหรับขั้นตอนปฏิกิริยานี้น่าจะเกี่ยวข้องกับวงแหวน 7 สมาชิกที่มีโมเลกุลน้ำ (ตัวทำละลาย) ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

สถานะการเปลี่ยนผ่านทางเลือกของกระบวนการ Wacker

กระบวนการทางอุตสาหกรรม

แผนภาพแสดงขั้นตอนการทำงานสำหรับกระบวนการแบบขั้นตอนเดียว
แผนภาพแสดงขั้นตอนการทำงานสำหรับกระบวนการสองขั้นตอน

มีการใช้เส้นทางการผลิตอะเซทัลดีไฮด์เชิงพาณิชย์สองเส้นทาง ได้แก่ กระบวนการขั้นตอนเดียวและสองขั้นตอน ผลผลิตอะเซทัลดีไฮด์อยู่ที่ประมาณ 95% ในทั้งสองเส้นทาง และผลพลอยได้คือไฮโดรคาร์บอนคลอริเนต อะเซทัลดีไฮด์คลอริเนต และกรดอะซิติก โดยทั่วไป เอทิลีน 100 ส่วนจะให้ผลผลิตดังนี้: [ 31 ]

  • อะเซทัลดีไฮด์ 95 ส่วน
  • 1.9 ส่วนของอัลดีไฮด์คลอริเนต
  • เอทิลีนที่ไม่ถูกแปลงสภาพ 1.1 ส่วน
  • คาร์บอนไดออกไซด์ 0.8 ส่วน
  • กรดอะซิติก 0.7 ส่วน
  • คลอโรมีเทน 0.1 ส่วน
  • เอทิลคลอไรด์ 0.1 ส่วน
  • อีเทน 0.3 ส่วน มีเทน โครโทนัลดีไฮด์

และผลิตภัณฑ์พลอยได้เล็กน้อยอื่นๆ

ต้นทุนการผลิตแทบจะเท่ากันในทั้งสองกระบวนการ ข้อดีของการใช้ก๊าซเจือจางในวิธีการสองขั้นตอนถูกชดเชยด้วยต้นทุนการลงทุนที่สูงขึ้น เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยามีฤทธิ์กัดกร่อน ทั้งสองกระบวนการจึงต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ที่บุด้วย เซรามิก ทนกรด และ ท่อ ไทเทเนียมแต่กระบวนการสองขั้นตอนต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์และท่อมากกว่า โดยทั่วไป การเลือกวิธีการจะขึ้นอยู่กับสถานการณ์ของวัตถุดิบและพลังงาน รวมถึงความพร้อมของออกซิเจนในราคาที่เหมาะสม[ 31 ]

กระบวนการขั้นตอนเดียว

อีเทนและออกซิเจนถูกส่งผ่านพร้อมกันในหอปฏิกิริยาที่อุณหภูมิประมาณ 130  °C และความดัน 400 kPa [ 31 ]ตัวเร่งปฏิกิริยาคือสารละลายในน้ำของPdCl และCuCl อะเซทัลดีไฮด์ได้รับการทำให้บริสุทธิ์โดยการกลั่นแบบสกัดตามด้วยการกลั่นแบบแยกส่วน การกลั่นแบบสกัดด้วยน้ำจะกำจัดส่วนปลายที่เบากว่าซึ่งมีจุดเดือดต่ำกว่าอะเซทัลดีไฮด์ ( คลอโรมีเทนคลอโรอีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ ) ที่ด้านบน ในขณะที่น้ำและผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่มีจุดเดือดสูงกว่า เช่นกรดอะซิติกโค รโทนัล ดีไฮด์หรืออะเซทัลดีไฮด์ที่มีคลอรีน จะถูกแยกออกมาพร้อมกับอะเซทัลดีไฮด์ที่ด้านล่าง[ 31 ]

กระบวนการสองขั้นตอน

ในกระบวนการสองขั้นตอน ปฏิกิริยาและการออกซิเดชันจะดำเนินการแยกกันในเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อ ต่างจากกระบวนการขั้นตอนเดียวที่สามารถใช้อากาศแทนออกซิเจนได้เอทิลีนจะถูกส่งผ่านเครื่องปฏิกรณ์พร้อมกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 105–110  °C และความดัน 900–1000 kPa [ 31 ]สารละลายตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอะเซทัลดีไฮด์จะถูกแยกออกโดย การกลั่นแบบแฟลช ตัว เร่งปฏิกิริยาจะถูกออกซิไดซ์ในเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันที่ความดัน 1000 kPa โดยใช้อากาศเป็นตัวกลางในการออกซิไดซ์ สารละลายตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกออกซิไดซ์จะถูกแยกออกและส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์ ออกซิเจนจากอากาศจะถูกใช้จนหมด และอากาศเสียจะถูกหมุนเวียนเป็นก๊าซเฉื่อย ส่วนผสมของอะเซทัลดีไฮด์และไอน้ำจะถูกทำให้เข้มข้นขึ้นเป็นอะเซทัลดีไฮด์ 60–90% โดยใช้ความร้อนจากปฏิกิริยาและน้ำที่ระบายออกจะถูกส่งกลับไปยังหอแฟลชเพื่อรักษาระดับความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยา จากนั้นจึงทำการกลั่นอะเซทัลดีไฮด์ดิบสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรก สารที่มีจุดเดือดต่ำ เช่นคลอโรมีเทนคลอโรอีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกแยกออก ในขั้นตอนที่สอง น้ำและผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่มีจุดเดือดสูงกว่า เช่น คลอริเนตเต็ดอะเซทัลดีไฮด์และกรดอะซิติกจะถูกกำจัดออกไป และจะได้อะเซทัลดีไฮด์ในรูปบริสุทธิ์ที่ส่วนบน[ 31 ]

การออกซิเดชันแบบสึจิ-แวกเกอร์

การพัฒนาระบบปฏิกิริยานำไปสู่ระบบตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ เพื่อแก้ไขปัญหาเรื่องการเลือกสรรของปฏิกิริยา ตลอดจนการนำปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างโมเลกุลและภายในโมเลกุลโดยใช้นิวคลีโอไฟล์ที่ไม่ใช่น้ำมาใช้

การเลือกตำแหน่ง

การบวกแบบมาร์คอฟนิคอฟ

โดยทั่วไปแล้ว การออกซิเดชันของโอเลฟินปลายจะให้ ผลิตภัณฑ์คีโตนแบบ มาร์คอฟนิคอฟในกรณีที่หายากซึ่งสารตั้งต้นมีแนวโน้มที่จะเป็นอัลดีไฮด์ (กล่าวถึงด้านล่าง) สามารถใช้ลิแกนด์ที่แตกต่างกันเพื่อบังคับให้เกิดการเลือกตำแหน่งแบบมาร์คอ ฟนิคอฟ สปาร์ เทอีน (รูปที่ 2, A) [ 32 ] สนับสนุนการเกิด นิวคลีโอพัลลาเดชันที่คาร์บอนปลายเพื่อลดปฏิสัมพันธ์เชิงสเตอริกระหว่างคอมเพล็กซ์พัลเลเดียมและสารตั้งต้นควิน็อกซ์ (รูปที่ 2, B) สนับสนุนการเกิดคีโตนเมื่อสารตั้งต้นมีหมู่กำหนดทิศทาง[ 33 ]เมื่อสารตั้งต้นดังกล่าวจับกับ Pd(Quinox)(OOtBu) คอมเพล็กซ์นี้จะอิ่มตัวด้วยการประสานงานซึ่งป้องกันการจับของหมู่กำหนดทิศทาง และส่งผลให้เกิดผลิตภัณฑ์แบบมาร์คอฟนิคอฟ ประสิทธิภาพของลิแกนด์นี้ยังเกิดจากคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ โดยที่ TBHP ที่เป็นประจุลบจะชอบจับแบบทรานส์กับออกซาโซลีนและโอเลฟิน จะประสาน งานแบบทรานส์กับควินอลีน[ 34 ]

การบวกแบบต่อต้านมาร์คอฟนิคอฟ

การเลือกการเติมแบบแอนตี้-มาร์คอฟนิคอฟไปยังอัลดีไฮด์สามารถทำได้โดยการใช้ ประโยชน์จาก สเตอริโออิเล็กทรอนิกส์ โดยธรรมชาติ ของสารตั้งต้น[ 35 ]การวางกลุ่มนำทางที่ตำแหน่งโฮโม-อัลลิลิก (เช่น รูปที่ 3, A) [ 36 ]และ ตำแหน่ง อัลลิลิก (เช่น รูปที่ 3, B) [ 37 ]ไปยังโอเลฟินปลายทางจะเอื้อต่อผลิตภัณฑ์อัลดีไฮด์แบบแอนตี้-มาร์คอฟนิคอฟ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าในวัฏจักรตัวเร่งปฏิกิริยา กลุ่มนำทางจะคีเลตกับคอมเพล็กซ์แพลเลเดียม ทำให้โมเลกุลน้ำเข้าโจมตีคาร์บอนแบบแอนตี้-มาร์คอฟนิคอฟเพื่อสร้างแพลลาเดียมไซเคิลที่มีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า การเลือกแบบแอนตี้-มาร์คอฟนิคอฟยังพบได้ในสารตั้งต้นสไตรีนิล (เช่น รูปที่ 3, C) [ 38 ]โดยสันนิษฐานว่าผ่านทางคอมเพล็กซ์ η 4 -แพลเลเดียม-สไตรีนหลังจากที่โมเลกุลน้ำเข้าโจมตีแบบแอนตี้-มาร์คอฟนิคอฟ ตัวอย่างเพิ่มเติมของการควบคุมซับสเตรต การออกซิเดชัน Tsuji-Wacker ต่อต้าน Markovnikov ของโอเลฟินส์มีอยู่ในบทวิจารณ์โดย Namboothiri [ 39 ] Feringa [ 35 ]และ Muzart [ 40 ]

Grubbs และเพื่อนร่วมงานได้ปูทางสำหรับการออกซิเดชันแบบต่อต้าน Markovnikov ของ โอเลฟินปลายทางที่ไม่เอนเอียง ทางสเตอริโอ อิเล็กทรอนิกส์ โดยใช้ระบบแพลเลเดียม-ไนไตรต์ (รูปที่ 2, D) [ 41 ]ในระบบของเขา โอเลฟินปลายทางถูกออกซิไดซ์เป็นอัลดีไฮด์ด้วยความเลือกสูงผ่านเส้นทางการควบคุมตัวเร่งปฏิกิริยา กลไกนี้อยู่ระหว่างการตรวจสอบ อย่างไรก็ตามหลักฐาน[ 39 ]ชี้ให้เห็นว่ามันเกิดขึ้นผ่านอนุมูล ไน ไตรต์ที่เพิ่มเข้าไปในคาร์บอนปลายทางเพื่อสร้างอนุมูลรองที่มีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า Grubbs ได้ขยายวิธีการนี้ไปยังโอเลฟินที่ไม่เอนเอียงที่ซับซ้อนมากขึ้น[ 42 ] [ 43 ]

ขอบเขต

นิวคลีโอไฟล์ออกซิเจน

โดย ทั่วไปแล้ว ปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างโมเลกุลของโอเลฟินกับแอลกอฮอล์ในฐานะนิวคลีโอไฟล์จะสร้าง คี ทัล ในขณะที่ปฏิกิริยาออกซิเดชันของโอเลฟินที่เร่งปฏิกิริยาด้วยแพลเลเดียมกับกรดคาร์บอกซิลิกในฐานะนิวคลีโอไฟล์จะสร้าง ไวนิลิกหรืออัลลิลิกคาร์บอก ซิเลต ในกรณีของ ไดออลปฏิกิริยาของไดออลกับแอลคีนโดยทั่วไปจะสร้างคีทัล ในขณะที่ปฏิกิริยาของโอเลฟินที่มีหมู่ดึงอิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะสร้างอะซีทั[ 44 ]

ปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างโมเลกุลของไดอีน โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียม ร่วมกับกรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์เป็นตัวให้ จะให้ ผลิตภัณฑ์ แบบ 1,4-แอดดิชันในกรณีของไซโคลเฮกซาไดอีน (รูปที่ 4, A) Backvall พบว่า ผลลัพธ์ ทางสเตอริโอเคมีของผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ LiCl [ 45 ]ปฏิกิริยานี้ดำเนินไปโดยการสร้างสารเชิงซ้อน Pd(OAc)(benzoquinone)(allyl) ก่อน ผ่านปฏิกิริยาแอนตินิวคลีโอแพลเลเดชันของไดอีนโดยใช้อะซิเตตเป็นนิวคลีโอไฟล์ การไม่มี LiCl จะทำให้เกิด การกำจัดแบบรีดักชัน ภายในทรงกลมเพื่อให้ได้สเตอริโอเคมีแบบทรานส์-อะซิเตตเพื่อให้ได้ทรานส์-1,4-แอดดักต์ การมีอยู่ของ LiCl จะแทนที่อะซิเตตด้วยคลอไรด์เนื่องจากความสามารถในการจับที่สูงกว่า ซึ่งบังคับให้เกิดการโจมตีของอะซิเตตภายนอกทรงกลมแบบแอนติกับแพลเลเดียม และให้สเตอริโอเคมีแบบซิส-อะซิเตตเพื่อให้ได้ซิส-1,4-แอดดักต์ การเกิดวงแหวนออกซิเดชันภายในโมเลกุล: 2-(2-ไซโคลเฮกเซนิล)ฟีนอลเกิดวงแหวนเป็นไดไฮโดรเบนโซฟิวแรนที่สอดคล้องกัน (รูปที่ 4, B); [ 46 ] 1-ไซโคลเฮกซาไดอีน-กรดอะซิติกในที่ที่มีกรดอะซิติกเกิดวงแหวนเป็นแลคโตน-อะซิเตต 1,4 แอดดักต์ที่สอดคล้องกัน (รูปที่ 4, C) [ 47 ]โดย การเลือก ซิสและรานส์ถูกควบคุมโดยการมีอยู่ของ LiCl

นิวคลีโอไฟล์ไนโตรเจน

โดยทั่วไปแล้ว การเติมหมู่ เอมีน ออกซิเดชันของโอเลฟินจะดำเนินการโดยใช้เอไมด์หรืออิไมด์เชื่อกันว่าเอมีนจะถูกโปรตอนโดยตัวกลางที่เป็นกรดหรือจับกับศูนย์กลางโลหะแน่นเกินไปจนทำให้ เคมี เร่งปฏิกิริยา ไม่สามารถ เกิดขึ้นได้[ 44 ]พบว่านิวคลีโอไฟล์ไนโตรเจนเหล่านี้มีความสามารถทั้งในปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลและภายในโมเลกุล ตัวอย่างบางส่วนแสดงไว้ในรูปที่ 5, A, [ 48 ] B [ 49 ] )

หมายเหตุ

  1. ในขณะนั้นWacker ขาดเครื่องโครมาโทกราฟแก๊ส[ 3 ]
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wacker_process&oldid=1309995832 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ กระบวนการแวกเกอร์

กระบวนการวักเกอร์หรือกระบวนการโฮชท์-วักเกอร์ (ตั้งชื่อตามบริษัทเคมีชื่อเดียวกัน) เป็นปฏิกิริยาเคมี ในอุตสาหกรรม คือการออกซิเดชันแบบใช้ ออกซิเจน...

ประวัติศาสตร์

กระบวนการ Wacker เป็นหนึ่งใน ตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์ ตัวแรก ที่มี เคมีออร์ กาโนแพลเลเดียม ที่นำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรม [ 1 ]

กลไกปฏิกิริยา

กลไก ปฏิกิริยา ของกระบวนการ Wacker ในอุตสาหกรรม (การออกซิเดชันของโอเลฟินผ่านแพลเลเดียม(II) คลอไรด์) ได้รับความสนใจอย่างมากมาหลายทศวรรษแล้ว แง่มุมต่างๆ ของกลไกยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ การกำหนดสูตรที่ทันสมัยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้: [ 14 ]

หลักฐาน

หลักฐานสำหรับกลไกโดยรวมประกอบด้วย: [ 8 ] [ 9 ]