طرق إعداد ثنائي ميثيل فورماميد

ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) هو مذيب عضوي مهم يستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية ، وخاصة في الصناعات التخليقية العضوية والمستحضرات الصيدلانية وصناعات البوليمر. فهم الـطرق إعداد ثنائي ميثيل فورماميدوهو أمر بالغ الأهمية للصناعات التي تسعى إلى تحسين الإنتاج وتقليل التكاليف. سوف تستكشف هذه المقالة طرق إعداد مختلفة ، وتسليط الضوء على العمليات ، ومواد البدء ، وردود الفعل المعنية.

1.من فورمات الميثيل وديميثيلامين

واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لإعداد ثنائي ميثيل فورماميد تنطوي على التفاعل بين فورمات الميثيل وديميثيل أمين. يتم استخدام هذه العملية على نطاق واسع بسبب توافر المواد الخام ومسار التفاعل المباشر نسبيًا.

• آلية التفاعلفي هذه الطريقة ، يتفاعل فورمات الميثيل مع ثنائي ميثيل أمين في تفاعل بديل نوكليوفيلي أحادي الخطوة ، مما يؤدي إلى تكوين DMF. يستمر التفاعل على النحو التالي:

  [ هكوش3 (الفصل3)2NH \ ييمين هكون (الفصل3)2 الفصل3 أوه ]

• يعمل فورمات الميثيل كعامل تشكيل ، في حين يوفر ثنائي ميثيل أمين مجموعة أمين اللازمة لتشكيل DMF.

• منتج ثانوي: الميثانول (ch18) هو منتج ثانوي للتفاعل ، ويجب فصله أثناء عملية التنقية.

هذه الطريقة مفيدة لأنه يمكن إجراؤها في درجات حرارة منخفضة نسبيًا ، وتكون العوائد مرتفعة بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إعادة تدوير الميثانول الثانوي أو استخدامه في العمليات الصناعية الأخرى.

2.من أول أكسيد الكربون وثنائي ميثيل أمين

طريقة صناعية أخرى لإعداد ثنائي ميثيل فورماميد تتضمن التوليف المباشر من أول أكسيد الكربون وثنائي ميثيل أمين في وجود محفز.

• آلية التفاعلتستخدم هذه الطريقة عادة محفز معدني انتقالي ، مثل النحاس أو البلاديوم ، تحت ضغط عالٍ لتسهيل التفاعل. يستمر التفاعل كالتالي:

  [ CO (CH3)2NH \ ييمين هكون (الفصل3)2 ]

• في هذه العملية ، يعمل أول أكسيد الكربون كمصدر للكربونيل ، الذي يتفاعل مع ثنائي ميثيل أمين لتشكيل DMF. تتطلب ظروف التفاعل ضغطًا عاليًا ودرجات حرارة تتراوح من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية ، مما يجعلها عملية أكثر استهلاكا للطاقة من طريقة فورمات الميثيل.

• المزاياهذه الطريقة جذابة لأنها لا تولد منتجات ثانوية كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أول أكسيد الكربون رخيص ومتوفر بسهولة ، خاصة في الصناعات التي يكون فيها المشترك منتج نفايات. ومع ذلك ، بسبب ظروف التفاعل القاسية ، هناك حاجة إلى معدات خاصة للتعامل مع الضغط العالي ودرجة الحرارة.

3.من حمض الفورميك وديميثالامين

تتضمن طريقة أخرى التفاعل بين حمض الفورميك وثنائي ميثيل أمين لتشكيل ثنائي ميثيل فورماميد. هذه العملية هي عموما أقل شيوعا في الإنتاج على نطاق واسع ولكن يستخدم في بعض السيناريوهات المحددة.

• آلية التفاعل: ينطوي التفاعل على تكثيف مباشر لحمض الفورميك (هكوه) وديميثيل أمين:

  [ هوكو (الفصل3)2NH \ ييمين هكون (الفصل3)2 H _ 2O ]

• الماء هو المنتج الثانوي في هذا التفاعل ، وهناك حاجة إلى تقنيات التجفيف المناسبة لإزالة الرطوبة من منتج DMF النهائي.

• المزاياهذه الطريقة بسيطة نسبيًا ويمكن إجراؤها في درجات حرارة منخفضة مقارنة بطريقة أول أكسيد الكربون. ومع ذلك ، يتطلب توليد الماء كمنتج ثانوي خطوات تجفيف إضافية ، مما قد يؤدي إلى تعقيد عملية التنقية.

4.اعتبارات البيئة والسلامة

كما هو الحال مع أي عملية إنتاج كيميائي ، تأتي طرق تحضير ثنائي ميثيل فورماميد مع تحديات بيئية وسلامة. من المعروف أن مادة DMF مادة خطرة ، تتطلب مناولة دقيقة والتخلص السليم من المنتجات الثانوية. على سبيل المثال ، الميثانول ، وهو منتج ثانوي في طريقة فورمات الميثيل ، شديد الاشتعال والسمية. وبالمثل ، يتطلب العمل مع أول أكسيد الكربون في ظروف الضغط العالي بروتوكولات أمان صارمة لمنع التسرب وضمان سلامة العمال.

في السنوات الأخيرة ، بذلت جهود لتطوير أساليب أكثر اخضرارًا واستدامة لإنتاج DMF. وتشمل هذه تقليل استخدام المواد الأولية السامة ، وإعادة تدوير المنتجات الثانوية ، وتحسين ظروف التفاعل لتقليل استهلاك الطاقة.

5.خاتمة

الـطرق إعداد ثنائي ميثيل فورماميدتختلف بناءً على المواد الخام وظروف التفاعل المستخدمة. تتضمن الطرق الأكثر شيوعًا تفاعل فورمات الميثيل مع ثنائي ميثيل أمين ، ومسار أول أكسيد الكربون وثنائي ميثيل أمين ، وطريقة حمض الفورميك. كل طريقة لها مزاياها وعيوبها من حيث التكلفة وقابلية التوسع والتأثير البيئي. إن فهم طرق الإعداد هذه أمر بالغ الأهمية للصناعات التي تهدف إلى تحسين عمليات التصنيع وتقليل الآثار البيئية.

من خلال اختيار طريقة الإعداد المناسبة ، يمكن للمصنعين تحسين إنتاج DMF ليناسب احتياجاتهم الخاصة والامتثال لأنظمة السلامة والبيئة.