طرق إعداد N-propanol

إن-بروبانول ، المعروف أيضًا باسم 1-بروبانول أو ، هو كحول أساسي يُستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات ، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل والتخليق الكيميائي. الـطرق إعداد N-propanolمتنوعة ، تتراوح من الطرق الكيميائية الكلاسيكية إلى طرق التكنولوجيا الحيوية الحديثة. في هذه المقالة ، سنستكشف العمليات الأكثر شيوعًا وكفاءة لإنتاج N-propanol ، مما يوفر فهمًا مفصلاً للمسارات المستخدمة في الصناعة الكيميائية.

1. ترطيب البروبيلين

واحدة من الأكثر شيوعاطرق إعداد N-propanolيتم من خلالترطيب البروبيلين. يمكن ترطيب البروبيلين (C3H6) باستخدام نهجين مختلفين: الترطيب المباشر والترطيب غير المباشر.

• ترطيب مباشرفي هذه العملية ، يتفاعل البروبيلين مباشرة مع الماء تحت درجة حرارة وضغط عاليين في وجود محفزات حمضية مثل حمض الفوسفوريك. ينتج هذا التفاعل في المقام الأول N-propanol.

  رد فعل: [ \ نص {C}3 \ text{H}6 \ text{H}2 \ text{O} \ rightarrow \ text{C}3 \ text{H}_ 7 \ text{OH} ]

• ترطيب غير مباشرفي هذه الطريقة ، يتفاعل البروبيلين أولاً مع حمض الكبريتيك لتشكيل كبريتات هيدروجين بروبيل. ثم يتم تحلل كبريتات الهيدروجين بالماء لتشكيل N-propanol. على الرغم من استخدام هذه الطريقة تاريخياً ، إلا أنها أقل شيوعًا بسبب تكوين المنتجات الثانوية والمخاوف البيئية المتعلقة بحمض الكبريتيك.

2. الهدرجة المحفزة للبروبانال

طريقة أخرى فعالة هيالهدرجة التحفيزية للبروبانال. يمكن الحصول على البروبانال (المعروف أيضًا باسم البروبيونالدهايد) من أكسدة البروبيلين ثم المهدرجة لتشكيل البروبانول. توفر هذه الطريقة إنتاجية جيدة من N-propanol وتستخدم على نطاق واسع في الصناعة.

رد فعل: [ \ نص {C}2 \ text{H}5 \ text{CHO} \ text{H}2 \ rightarrow \ text{C}3 \ text{H}_ 7 \ text{OH} ]

في هذه العملية ، يتم تنفيذ الهدرجة تحت ضغط ودرجة حرارة معتدلة في وجود محفز مثل النيكل أو البلاديوم. إن انتقائية وكفاءة هذه الطريقة تجعلها خيارًا جذابًا للإنتاج على نطاق واسع.

3. عملية أوكسو (هيدروفورميلايشن الإيثيلين)

الـعملية أوكسوالمعروف أيضا باسمهيدروفورميلاتيون، ينطوي على تفاعل الإيثيلين (C2H4) مع غاز توليف (خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين) لتشكيل البروبانال ، والذي يتم بعد ذلك هدرجته إلى ن-بروبانول. هذه الطريقة مفيدة لأنها توفر سيطرة جيدة على توزيع المنتجات وتستخدم على نطاق واسع في الصناعات البتروكيماوية.

رد فعل: [ \ نص {C}2 \ text{H}4 \ text{CO} \ text{H}2 \ rightarrow \ text{C}3 \ text{H}6 \ text{O} \ quad \ text{(Propanal)} ] [ \ نص {C}3 \ text{H}6 \ text{O} \ text{H}2 \ rightarrow \ text{C}3 \ text{H}7 \ text{OH} ]

تستخدم عملية الهيدروفورم عادة محفزات قائمة على الروديوم أو الكوبالت ، ومن خلال تحسين ظروف التفاعل ، يمكن تحقيق انتقائية عالية تجاه ن-بروبانول.

4. التخمير

أدى الاهتمام المتزايد بالكيمياء الخضراء إلى استكشافطرق التكنولوجيا الحيوية لإعداد N-propanol، بما في ذلكتخمير. في هذه العملية ، بعض الكائنات الحية الدقيقة ، مثل سلالات الهندسة الوراثيةإشريشيا كوليأوكلوستريديومتستخدم لتحويل السكريات (مثل الجلوكوز) إلى ن-بروبانول.

هذه الطريقة جذابة من الناحية البيئية ، لأنها توفر طريقًا متجددًا لإنتاج البروبانول دون الاعتماد على الوقود الأحفوري. ومع ذلك ، لا تزال هناك تحديات مثل تحسين الإنتاجية والتنقية وقابلية التوسع ، وتركز الأبحاث الحالية على تحسين الجدوى الاقتصادية لهذه الطريقة.

5. الحد من الأحماض الكربوكسيلية أو استرات

طريقة اصطناعية أخرى تنطوي علىتقليل حمض البروبيونيك أو استراته. يمكن تخفيض مجموعة الكربوكسيل (-COOH) في حمض البروبيونيك لتشكيل مجموعة كحول (-أوه) ، مما يؤدي إلى ن-بروبانول. وعادة ما يتحقق هذا الخفض باستخدام عوامل تخفيض قوية مثل هيدريد الألومنيوم الليثيوم (LiAlH4) أو الهدرجة الحفازة.

رد فعل: [ \ نص {C}2 \ text{H}5 \ text{COOH} \ xrightarrow{\ text{LiAlH}4} \ نص {C}3 \ text{H}_ 7 \ text{OH} ]

في حين أن هذه الطريقة فعالة ، فهي أكثر شيوعًا في الإعدادات المختبرية بسبب التكاليف وتحديات التعامل مع عوامل الحد.

خاتمة

الـطرق إعداد N-propanolتختلف من الطرق الكيميائية الكلاسيكية ، مثل ترطيب البروبيلين والهدرجة البروبانال ، إلى طرق أكثر استدامة مثل التخمير. توفر كل طريقة مزايا فريدة من نوعها من حيث العائد وقابلية التوسع والتأثير البيئي. مع التقدم المستمر في التحفيز والتكنولوجيا الحيوية ، أصبح إنتاج البروبانول N أكثر كفاءة ، مما يمهد الطريق لعمليات صناعية أكثر اخضرارًا واستدامة.