أساليب إعداد إبيكلوروهيدرين

Epichlorohydrin (ECH) هو مادة خام رئيسية تستخدم في إنتاج راتنجات الإيبوكسي والجلسرول الصناعي والمواد الكيميائية الصناعية الأخرى. كمركب عضوي متعدد الاستخدامات ، أدى طلبه إلى تطوير عدة طرق لإعداده. في هذه المقالة ، سنستكشف الطرق الرئيسية لإعداد إبيكلوروهيدرين ، وآلياتها ، ومزاياها ، وأهميتها الصناعية.

1.طريقة الكلوروهيدرين

الطريقة التقليدية لتحضير الإيبيكلوروهيدرين هي عملية الكلوروهيدرين ، التي تنطوي على تفاعل البروبيلين مع الكلور. تتم هذه العملية في خطوتين رئيسيتين:

• الخطوة 1: تشكيل البروبيلين كلوروهيدرين
  في الخطوة الأولى ، يتفاعل البروبيلين مع الكلور في وجود الماء ، مشكلاً خليطًا من 1-كلورو-2 بروبانول و 2-كلورو-1 بروبانول ، ويشار إليه عادة باسم البروبيلين كلوروهيدرين. آلية التفاعل هي كما يلي:

  [ج3 ساعات6 Cl2 ساعة2O \ rightarrow C3 ساعات7ClO (كلوروهيدرين)]

• الخطوة 2: إزالة الهيدروكلوروهيدرين إلى إبيكلوروهيدرين
  ثم يخضع الكلوروهيدرين إلى إزالة الهيدروكلوروكلوروكلوريد ، عادة باستخدام قاعدة قوية مثل هيدروكسيد الصوديوم (ناوه). هذا يزيل كلوريد الهيدروجين (HCl) وينطوي على تكوين epichlorohydrin:

  [ج3 ساعات7ClO NaOH \ rightarrow C3 ساعات5ClO (Epichlorohydrin) NaCl h_ 2o]

هذه الطريقة لتحضير الإيبيكلوروهيدرين راسخة ولكن لها عيوب بيئية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تكوين كميات كبيرة من المنتجات الثانوية المعالجة بالكلور ، بما في ذلك مياه الصرف الصحي وانبعاثات هيدروكلورايد. ومع ذلك ، لا تزال تستخدم على نطاق واسع في المناطق التي توجد فيها بنية تحتية لمعالجة النفايات.

2.طريقة قائمة على الجلسرين

في السنوات الأخيرة ، أدت المخاوف المتعلقة بالاستدامة إلى تطوير طرق أكثر خضرة لإعداد الإيبيكلوروهيدرين. أحد هذه الأساليب هوعملية قائمة على الجلسرينالتي تستخدم المواد الخام المتجددة. الجلسرين ، وهو منتج ثانوي من إنتاج الديزل الحيوي ، بمثابة مادة البداية ، مما يجعل هذه الطريقة جذابة للغاية من حيث الاستدامة.

• الخطوة 1: تحويل الجلسرين إلى ديكلوروبروبانول
  الغليسيرول (cفكل من ؟ ؟ ؟ ؟ ؟ ؟) كلورو باستخدام كلوريد الهيدروجين (HCl) أو الكلور لتشكيل ثنائي كلورو بروبانول (DCP). هذا مركب وسيط مطلوب لمزيد من ردود الفعل:

  [ج3 ساعات8 س3 2HCl \ rightarrow C3 ساعات6Cl2 س (ديكلوروبروبانول) h_ 2O]

• الخطوة 2: Cyclization إلى Epichlorohydrin
  في الخطوة التالية ، يتم إزالة الهيدروكلوروبروبانول باستخدام قاعدة (مثل هيدروكسيد الصوديوم) لإنتاج إبيكلوروهيدرين:

  [ج3 ساعات6Cl2O NaOH \ rightarrow C3 ساعات5ClO (Epichlorohydrin) NaCl H2 س]

هذه الطريقة لتحضير الإيبيكلوروهيدرين لها فوائد بيئية كبيرة لأنها تستخدم مواد أولية متجددة وتولد نفايات أقل سمية. علاوة على ذلك ، فهي تتماشى مع التركيز العالمي المتزايد على الكيمياء الخضراء والاستدامة ، مما يجعلها الخيار المفضل للعديد من الصناعات.

3.طريقة الأكسدة المباشرة

نهج مبتكر آخر لإعداد epichlorohydrin ينطويأكسدة مباشرة. تلغي هذه الطريقة الحاجة إلى كواشف قائمة على الكلور باستخدام بيروكسيد الهيدروجين (ho₂) ومحفز لأكسدة كلوريد الأليل (chms cl) مباشرة إلى إبيكلوروهيدرين.

• الخطوة 1: أكسدة كلوريد الأليل
  يتفاعل كلوريد الأليل مع بيروكسيد الهيدروجين في وجود محفز سيليكات التيتانيوم (مثل "من) تحت ظروف معتدلة لتشكيل الإبيكلوروهيدرين. يمكن تمثيل التفاعل على النحو التالي:

  [ج3 ساعات5 لتر ساعة2 س2 \ rightarrow C3 ساعات5ClO (Epichlorohydrin) h_ 2o

تعتبر هذه العملية أنظف من طريقة الكلوروهيدرين لأنها لا تولد هيدروكلورايد كمنتج ثانوي ، وبالتالي تقليل الانبعاثات المسببة للتآكل والنفايات السائلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يوفر انتقائية أعلى ، مما يحسن الغلة الإجمالية للepichlorohydrin. ومع ذلك ، فإن تكلفة وتوافر بيروكسيد الهيدروجين والمحفز يمكن أن تكون عوامل تحد من اعتماده على نطاق واسع.

4.طرق التكنولوجيا الحيوية

مع التقدم في مجال التكنولوجيا الحيوية ، هناك اهتمام متزايد فيإعداد التكنولوجيا الحيوية من epichlorohydrin. تتضمن الطرق الأنزيمية والميكروبية استخدام الكائنات الحية أو الإنزيمات المحورة لتحويل السلائف الحيوية إلى إبيكلوروهيدرين. في حين لا يزال في المرحلة التجريبية ، هذه الطريقة لديها القدرة على إحداث ثورة في إنتاج إبيكلوروهيدرين باستخدام مصادر الطاقة المتجددة الحيوية والعمل في ظروف أكثر اعتدالا.

على الرغم من أن طرق التكنولوجيا الحيوية ليست صالحة تجاريًا بعد على نطاق واسع ، إلا أنها تبشر بالخير للمستقبل مع تحول العالم نحو عمليات كيميائية أكثر استدامة.

خاتمة

تطورت أساليب إعداد الإيبيكلوروهيدرين بشكل كبير من عملية الكلوروهيدرين التقليدية إلى أساليب أكثر ملاءمة للبيئة ومستدامة مثل الطريقة القائمة على الجلسرين والأكسدة المباشرة. كل طريقة لها مزاياها وتحدياتها الخاصة ، ولكن مع زيادة الطلب على الكيمياء الخضراء ، أصبحت الأساليب التي تقلل من التأثير البيئي أكثر انتشارًا. مع استمرار البحث والابتكار ، من المرجح أن تظهر طرق جديدة وأكثر كفاءة لإعداد epichlorohydrin ، تلبي الاحتياجات الصناعية والأهداف البيئية.