طرق إعداد كربونات ثنائي ميثيل

كربونات ثنائي ميثيل (DMC) هي مادة كيميائية وسيطة مهمة تستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات ، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية والكيماويات الزراعية ، وكمذيب أخضر. دفع الطلب على العمليات الصديقة للبيئة الباحثين إلى استكشاف طرق مختلفة لتجميع DMC. هذه المقالة سوف تستكشف الرئيسيةطرق إعداد كربونات ثنائي ميثيل، مع التركيز على أهميتها الصناعية ، والاستدامة ، والجدوى الاقتصادية.

1.التوليف القائم على الفوسجين

تاريخياً ، كان إنتاج كربونات ثنائي الميثيل يشمل الفوسجين ، وهو غاز سام وخطير. يحدث التفاعل بين الفوسجين (coclide) والميثانول (chششو أوه) ، ينتج ثنائي ميثيل كربونات وكلوريد الهيدروجين (HCl) كمنتجات ثانوية:

[كوكل2 ش3 أوه → (الفصل3O)2CO 2HCl]

في حين أن هذه الطريقة كانت تستخدم على نطاق واسع في الماضي بسبب الكيمياء المباشرة ، إلا أنها لم تعد مفضلة بسبب المخاطر البيئية والسلامة المرتبطة بالفوسجين ، وهو غاز شديد السمية. توليد HCl المسببة للتآكل يعقد أيضًا إدارة النفايات ، مما يتطلب عمليات التخلص والمعالجة المكلفة. لذلك ، على الرغم من أن هذا الطريق ممكن كيميائيًا ، إلا أنه يتم التخلص منه تدريجيا لصالح بدائل أكثر خضرة.

2.كربونيل مؤكسد للميثانول

واحدة من أكثر الطرق الحديثة شيوعًا لإعداد كربونات ثنائي ميثيل هيكربونيل مؤكسد للميثانول. تتضمن هذه الطريقة تفاعل الميثانول ، وأول أكسيد الكربون (CO) ، والأكسجين (O₂) على محفز قائم على النحاس أو البلاديوم. يتم تمثيل التفاعل على النحو التالي:

[2CH3OH CO 1/2O2 ← (الفصل3O)2CO h_ 2o]

هذه الطريقة مهمة صناعيًا لأنها تتجنب استخدام الكواشف السامة مثل الفوسجين. المنتج الثانوي الوحيد هو الماء ، مما يجعلها عملية صديقة للبيئة أكثر بكثير. المزايا الرئيسية لهذه الطريقة تشمل كفاءتها العالية للذرة والبساطة النسبية. ومع ذلك ، فإن إدارة ظروف التفاعل ، مثل التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط ، أمر بالغ الأهمية لضمان إنتاجية عالية وثبات المحفز.

تم اعتماد عملية الكربونيل المؤكسد في عمليات واسعة النطاق بسبب فوائدها البيئية وتوافقها مع البنية التحتية القائمة لمعالجة الميثانول.

3.أسترة كربونات الإيثيلين أو كربونات البروبيلين

نهج مستدام آخرإعداد كربونات ثنائي ميثيلهو استرة كربونات الإيثيلين أو كربونات البروبيلين مع الميثانول. يستمر التفاعل على النحو التالي:

[(ج)2 ساعة4O2)CO 2CH3 أوه → (الفصل3O)2CO ج2 ساعة[6o_ 2]

في هذه الطريقة ، تتفاعل كربونات الإيثيلين (EC) أو كربونات البروبيلين (PC) مع الميثانول لإنتاج كربونات ثنائي ميثيل وجلايكول الإيثيلين (على سبيل المثال) أو البروبيلين جليكول (PG) كمنتجات مشتركة. هذه الطريقة جذابة بشكل خاص لأن كل من DMC و glycols منتجات ذات قيمة. جلايكول الإثيلين ، على سبيل المثال ، هو مكون أساسي في تركيبات مقاومة التجمد وإنتاج البوليستر.

تعتبر هذه الطريقة أيضًا اختيارًا أكثر وعيًا بيئيًا لأنها تستخدم مواد وسيطة مشتقة من ثاني أكسيد الكربون (EC أو PC). الجانب السلبي هو أن توافر الإيثيلين أو كربونات البروبيلين يمكن أن يحد من حجم هذه الطريقة ، والديناميكا الحرارية للتفاعل تتطلب محفزات محسنة لتحقيق إنتاجية عالية.

4.التوليف المباشر من ثاني أكسيد الكربون

طريقة متطورة للغاية لـإعداد كربونات ثنائي ميثيلهو تركيبه المباشر من ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والميثانول ، باستخدام محفز. رد الفعل هو كما يلي:

[2CH3OH CO2 ← (الفصل3O)2CO h_ 2o]

لقد حظيت هذه الطريقة باهتمام كبير بسبب قدرتها على استخدام ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز دفيئة ، وبالتالي المساهمة في تقنيات التقاط الكربون واستخدامه (CCU). ومع ذلك ، فإن هذا التفاعل يمثل تحديًا ديناميكياً حراري ، ويتطلب محفزات فعالة للتغلب على حاجز الطاقة العالي. البحث مستمر لتطوير محفزات وظروف رد فعل أكثر كفاءة ، مما يجعل هذه عملية صناعية واعدة ولكنها محدودة حاليًا.

على الرغم من هذه التحديات ، فإن التوليف المباشر القائم على ثاني أكسيد الكربون جذاب للغاية من منظور الاستدامة. عند تحسينه بالكامل ، يمكن أن يوفر دورة كربون مغلقة ، مما يقلل من البصمة الكربونية الإجمالية لإنتاج DMC.

5.الطرق الكهروكيميائية

في السنوات الأخيرة ،الطرق الكهروكيميائيةتم استكشاف لإعداد كربونات ثنائي الميثيل. تستخدم هذه التقنية الخلايا الكهروكيميائية لدفع التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون والميثانول والكهرباء لإنتاج DMC. تحدث العملية في درجات الحرارة المحيطة والضغوط ، مما يجعلها بديلاً فعالاً في استخدام الطاقة. ومع ذلك ، لا تزال قابلية تطوير الطرق الكهروكيميائية تمثل تحديًا رئيسيًا ، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحسين عملية الاستخدام الصناعي.

خاتمة

باختصار ، فإنطرق إعداد كربونات ثنائي ميثيلتطورت بشكل كبير على مر السنين ، وتحولت من الأساليب القائمة على الفوسجين إلى عمليات أكثر استدامة وصديقة للبيئة. تعتبر كربونيل الميثانول المؤكسد حاليًا الطريقة الصناعية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع بسبب كفاءتها وانخفاض تأثيرها البيئي. توفر الأساليب الناشئة الأخرى ، مثل الاستخدام المباشر للنُهج التي تعمل بثاني أكسيد الكربون والنُهج الكهروكيميائية ، إمكانيات مثيرة للتنمية المستقبلية ، وتتماشى مع الاتجاهات العالمية نحو إنتاج كيميائي أكثر اخضرارًا.

مع تشديد اللوائح البيئية وتحرك الصناعات نحو الممارسات المستدامة ، سيستمر البحث عن أساليب أكثر كفاءة وأكثر اخضرارًا لتوليف كربونات ثنائي ميثيل الكربونات في النمو ، مما يدفع الابتكارات في تطوير المحفز وتحسين العمليات.