メタクリル酸メチルの调制方法

メチルメタクリレート (MMA) は、透明で耐久性のあるプラスチックであるポリメチルメタクリレート (PMMA) の製造に使用される重要なモノマーです。 自動車部品から医療機器や塗料まで、さまざまな業界で広く使用されています。 を理解するメチルメタクリレートの调制方法は、生産効率を最適化し、コストを削減し、環境の持続可能性を確保することを目的とした業界にとって不可欠です。

1.アセトンシアノヒドリン (ACH) プロセス

アセトンシアノヒドリン (ACH) プロセスメチルメタクリレートの工業生産に最も広く使用されている方法の1つです。 この方法では、アセトンとシアン化水素を反応させてアセトンシアノヒドリンを生成し、次に加水分解してメタクリルアミドを形成します。 その後、メタクリルアミドをメタノールでエステル化してMMAを生成する。

キーステップ:

• アセトンシアノヒドリンの形成:アセトンは、塩基の存在下でシアン化水素 (HCN) と反応する。

  [ \ Text {(CH}3)2 \ text{CO} \ text{HCN} → \ text{(CH}3)2 \ text{C(OH)CN} []

• アセトンシアノヒドリンの加水分解:シアノヒドリンは加水分解を受けてメタクリルアミドを形成する。

  [ \ Text {(CH}3)2 \ text{C(OH)CN} → \ text{CH}2 = C(CH}3)\ text{CONH}_ 2 []

• エステル化:メタクリルアミドはメタノールでエステル化され、メタクリル酸メチルを生成します。

  [ \ Text {CH}2 = C(CH}3)\ text{CONH}2 \ text{CH}3 \ text{OH} → \ text{CH}2 = C(CH}3)\ text{COOCH}_ 3 []

ACHプロセスは非常に効率的で、大規模な生産に適しています。 ただし、アンモニアやシアン化水素などの有害な副産物が発生し、環境と安全性の懸念が生じます。

2.イソブチレン (C4) 酸化プロセス

のためのもう一つの普及した方法メタクリル酸メチルの準備には、イソブチレンの酸化をご参照ください。 この方法は、選択的酸化反応によりイソブチレンをメタクロレイン (MAL) に変換する。 次に、メタクロレインをさらにメタクリル酸 (MAA) に酸化し、これをメタノールでエステル化してMMAを生成します。

キーステップ:

• イソブチレンのメタクロレインへの酸化:イソブチレンは触媒の存在下で酸素と反応してメタクロレインを形成する。

  [ \ Text {CH}2 = C(CH}3)\ text{H} \ text{O}2 → \ text{CH}2 = C(CH}_ 3)\ text{CHO} []

• メタクリル酸へのメタクロレインの酸化:メタクロレインはさらに酸化されてメタクリル酸になる。

  [ \ Text {CH}2 = C(CH}3)\ text{CHO} \ text{O}2 → \ text{CH}2 = C(CH}_ 3)\ text{COOH} []

• メタノールによるエステル化:最後に、メタクリル酸はメタノールと反応してMMAを生成する。

  [ \ Text {CH}2 = C(CH}3)\ text{COOH} \ text{CH}3 \ text{OH} → \ text{CH}2 = C(CH}3)\ text{COOCH}3 []

このプロセスはシアン化水素のような有毒物質の使用を避け、ACH法と比較してより環境に優しいものにします。 さらに、イソブチレン酸化プロセスは、その高い収率および低い環境影響のために一般的に使用される。

3.エチレンベースのプロセス (アルファプロセス)

へのより最近のアプローチメタクリル酸メチルの準備は、アルファプロセス、それは出発材料としてエチレンを利用します。 エチレンは、パラジウム触媒の存在下で一酸化炭素 (CO) およびメタノールと反応して、MMAを直接生成する。 このプロセスは、メタクロレインやメタクリル酸などの中間化合物の形成を回避し、関与するステップの数を減らします。

キーステップ:

• エチレンカルボニル化:エチレン、CO、およびメタノールは、パラジウムベースの触媒と反応し、1ステップ反応でMMAを形成する。

  [ \ Text {C}2 \ text{H}4 \ text{CO} \ text{CH}3 \ text{OH} → \ text{CH}2 = C(CH}3)\ text{COOCH}3 []

アルファプロセスは、その単純さ、高い原子経済性、および廃棄物生成の減少により有利である。 ただし、高価な触媒が必要であり、高圧下で動作するため、高度な産業用途により適しています。

4.持続可能なバイオベースのアプローチ

環境問題の増大に対応して、バイオベースの方法メタクリル酸メチルを製造するための関心が高まっています。 これらのプロセスは、糖またはバイオマスなどの再生可能な原材料を使用して、発酵または酵素経路を通じてMMAを生成します。 たとえば、遺伝子操作された微生物を使用してバイオマスからメタクリル酸を生成し、次にメタノールでエステル化してMMAを生成する方法もあります。

バイオベースのアプローチはまだ開発段階にありますが、MMAの生産に関連する二酸化炭素排出量を削減する可能性があります。 コスト効率を維持しながら、これらのプロセスを産業レベルに拡大するという課題が残っています。

結論

メチルメタクリレートの调制方法広く、それぞれ独自の利点と課題のセットを持っています。 アセトンシアノヒドリン法のような従来の方法は確立されていますが、環境問題があります。 イソブチレン酸化プロセスは、より環境に優しい代替手段を提供しますが、アルファプロセスやバイオベースのアプローチなどの新しい方法は、より持続可能な生産への道をリードしています。 業界は環境への責任を優先し続けているため、MMAの生産における将来の革新は、効率と持続可能性を高めるためにこれらのプロセスを最適化することに焦点を当てる可能性があります。