طرق إعداد بيوتانول ثانية

ثاني بيوتانول ، المعروف أيضا باسم 2-بيوتانول ، هو كحول ثانوي مع تطبيقات مختلفة في التخليق الكيميائي والصناعة. فهم الـأساليب إعداد ثانية بيوتانولأمر بالغ الأهمية للمهنيين في الصناعة الكيميائية ، حيث أن العمليات المعنية تحدد كفاءة المنتج وإنتاجية ونقائه. في هذه المقالة ، سنستكشف بعض الطرق الأساسية لإعداد البوتانول ثانية والتفاعلات الرئيسية المعنية. كل طريقة لها مزايا فريدة ومناسبة للاحتياجات الصناعية المختلفة.

1. ترطيب البوتين (ترطيب غير مباشر)

واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لإعداد ثانية-بيوتانول هيترطيب البوتينيات، على وجه التحديد 1-بوتين أو 2-بوتين. عادة ما يتبع هذا التفاعل خطوتين:

• الخطوة 1: الترطيب المحفز الحمضي: تتفاعل البوتين مع الماء في وجود حمض الكبريتيك أو حمض الفوسفوريك. في هذه العملية المحفزة بالأحماض ، يفتح الرابط المزدوج للبوتين ، مما يسمح بإضافة الماء عبر الرابطة.

  [ CH3CH = تش3 ساعات2O \ xrightarrow{H2 سو4} الفصل3CH (أوه) CH2 تش3 ]

• الخطوة 2: الفصل والتنقية: ثم يتم فصل خليط التفاعل ، ويتم تنقية ثانية البيوتانول عن طريق التقطير. تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع بسبب عائدها المرتفع نسبيا وفعالية التكلفة. ومع ذلك ، فإنه يتطلب التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط لمنع تشكيل المنتجات الثانوية مثل الإيثرات.

2. تخمير الكتلة الحيوية

طريقة أخرى مستدامة لإعداد ثانية-بيوتانول هيتخمير. هذه العملية أكثر ملاءمة للبيئة لأنها تنطوي على تحويل الميكروبات من الكربوهيدرات إلى الكحول. يمكن إنتاج بيوتانول ثانية من خلال مسار التخمير المعروف باسمتخمير الإيثانول-الأسيتون (ABE)، حيث البكتيريا كلوستريديوم تخمر السكريات مثل الجلوكوز أو النشا.

• الخطوة 1: انهيار الكتلة الحيويةتبدأ عملية التخمير بانهيار الكربوهيدرات من المصادر المتجددة ، مثل الذرة أو قصب السكر أو لب الخشب.

• الخطوة 2: التخمير بواسطة الكائنات الحية الدقيقةبكتيريا كلوستريديوم ، في الظروف اللاهوائية ، تنتج خليط من الأسيتون ، بيوتانول (بما في ذلك بيوتانول ثانية) ، والإيثانول.

  [ ج6 ساعات{12} o6 \ xrightarrow{Clostridium} \ text{Acetone Butanol Ethanol}} ]

في حين أن هذه الطريقة أكثر خضرة وتقلل من الاعتماد على البتروكيماويات ، إلا أنها تتمتع بإنتاجية أقل من بيوتانول ثانية مقارنة بترطيب البوتانين. وتعمل أوجه التقدم في التكنولوجيا الحيوية باستمرار على تحسين كفاءة هذه العملية.

3. هدرجة البيوتانون الحفزية

تتضمن الطريقة الثالثةهدرجة البيوتانون الحفزية (ميثيل إيثيل كيتون ، ماك). يحدث هذا التفاعل عادة في وجود محفزات معدنية مثل النيكل أو النحاس.

• الخطوة 1: تفاعل الهدرجة: يتفاعل البوتانون مع غاز الهيدروجين تحت ضغط عالٍ ودرجات حرارة معتدلة ، حيث يسهل المحفز المعدني من تقليل مجموعة الكربونيل إلى مجموعة هيدروكسيل ، مما يشكل بوتانول ثانية.

  [ CH3 كوخ2 تش3 ساعات2 \ xrightarrow{Ni} CH3CH (أوه) CH2ch3 _ ]

تنتج هذه الطريقة بيوتانول عالي النقاء وتستخدم على نطاق واسع في البيئات الصناعية ، حيث النقاء أمر بالغ الأهمية. ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى محفزات متخصصة وأنظمة الضغط العالي تزيد من التعقيد التشغيلي والتكلفة.

4. رد فعل grgnard

طريقة كيميائية متقدمة أخرى لإعداد ثانية-بيوتانول هي من خلال أرد فعل غريغناردعلى الرغم من أنها أقل شيوعًا على المستوى الصناعي. ينطوي التفاعل على استخدام كاشف جريجنارد ، عادة ميثيل مغنزيوم ، الذي يتفاعل مع الأسيتالديهيد لتشكيل ثانية بيوتانول.

• الخطوة 1: إعداد كاشف Grignard: يتم تحضير بروميد ميثيل مغنزيوم عن طريق تفاعل معدن المغنسيوم مع بروميد الميثيل.

  [ CH3Br Mg \ rightarrow CH3 مغم ]

• الخطوة 2: إضافة إلى الأسيتالديهيد: ثم يضاف كاشف Grignard إلى الأسيتالديهيد ، وإنتاج بيوتانول ثانية كمنتج نهائي بعد التحلل المائي.

  [ CH3mgbr CH3CHO \ xrightarrow{H2O} CH3CH (أوه) CH2 تش3 ]

هذه الطريقة عادة ما تكون أكثر تكلفة بسبب تكلفة الكواشف وتستخدم في المقام الأول في إعدادات المختبر.

خاتمة

الـأساليب إعداد ثانية بيوتانولتختلف بناءً على التطبيق المقصود والموارد المتاحة. تشمل الطرق الأكثر تفضيلاً صناعيًا ترطيب البيوتين والهدرجة المحفزة للبوتانون بسبب كفاءتها العالية وقابليتها للتوسعة. يوفر التخمير بديلاً أكثر خضرة ، في حين توفر تفاعلات Grignard المزيد من الدقة في الإعدادات الصغيرة الحجم. يسمح فهم هذه العمليات للمهندسين الكيميائيين بتحسين الإنتاج لمتطلبات محددة ، وموازنة التكلفة ، والمحصول ، والتأثير البيئي.

عن طريق استكشاف هذهأساليب إعداد ثانية بيوتانوليمكن للصناعات اتخاذ قرارات مستنيرة على المسار الأكثر ملاءمة لاحتياجاتهم الإنتاجية.