메틸 아세테이트의 제조 방법

아세트산 메틸 에스테르로도 알려진 메틸 아세테이트는 페인트, 코팅, 접착제 및 화학 합성에 일반적으로 사용되는 유기 화합물입니다. 휘발성 유기 용매로서, 빠른 증발, 낮은 독성 및 생분해성과 같은 바람직한 특성으로 인해 주목을 받고 있다. 이 기사에서는 메틸 아세테이트의 다양한 제조 방법을 모색하여 각 접근법의 기본 화학 원리와 산업적 중요성에 대해 논의 할 것입니다.

1.아세트산 및 메탄올의 에스테르화

메틸 아세테이트의 가장 일반적인 제조 방법 중 하나는 아세트산과 메탄올의 에스테르화를 통한 것입니다. 이 반응은 산과 알코올이 반응하여 에스테르를 형성하는 축합 반응의 전형적인 예이다. 화학 방정식은 다음과 같습니다.

[ CH3COOH CH3OH \ 오른쪽 CH3 요리3 H _ 2O ]

이 반응에서, 에스테르 형성에 필요한 양성자를 제공함으로써 반응 속도를 높이기 위한 촉매로서 황산 (H2O) 이 종종 사용된다. 반응은 평형에 도달하므로, 물 및 미반응 출발 물질로부터 메틸 아세테이트를 분리하기 위해 전형적으로 증류가 필요하다. 에스테르화 방법은 쉽게 입수가능하고 저렴한 원료를 포함하기 때문에 업계에서 널리 사용된다.

주요 고려 사항:

• 반응 조건: 반응은 에스테르 형성쪽으로 유도하기 위해 일반적으로 열이 필요하다. 최적 온도 범위는 60-80 ° C입니다.
• 촉매: 황산 또는 고체 산 수지와 같은 산 촉매는 일반적으로 반응 속도를 향상시키고 생성물을 향해 평형을 이동시키는데 사용된다.

2.이식 반응

메틸 아세테이트의 또 다른 효율적인 제조 방법은 에스테르 교환화를 통한 것이다. 이 방법에서, 에스테르, 전형적으로 에틸 아세테이트는 메탄올과 반응하여 메틸 아세테이트 및 에탄올을 생성한다. 반응은 특정 요건에 따라 산성 또는 염기성 조건에 의해 촉매된다. 전체 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

[ CH3COOC2H5 CH3OH \ 오른쪽 CH3 요리3 C2H5OH ]

트랜스에스테르화는 종종 에탄올 에스테르의 이용가능성이 풍부하거나 재생가능한 자원을 다룰 때 바람직하다. 이 방법은 또한 직접 에스테르화와 비교하여 반응 조건의 관점에서 더 온화합니다.

주요 고려 사항:

• 반응 메커니즘: 에스테르 교환 공정은 에스테르와 알콜 사이의 알킬 기의 교환을 포함한다. 반응을 촉진시키기 위해 나트륨 메톡사이드 (CHUR ONa) 또는 수산화칼륨 (KOH) 과 같은 촉매를 사용할 수 있다.
• 부산물 분리: 부산물로서 에탄올은 비교적 쉽게 제거 할 수있어 실용적인 산업 방법입니다.

3.메탄올의 카르보닐화

메틸 아세테이트의 제조를 위한 보다 진보된 접근법은 메탄올의 카르보닐화를 포함한다. 이 방법은 아래 반응에 의해 입증 된 바와 같이 메탄올의 존재 하에서 일산화탄소 (CO) 를 사용하여 메틸 아세테이트를 생성합니다.

[ CH3OH CO \ 오른쪽 CH3COOCH_3 ]

로듐 또는 팔라듐 착물과 같은 촉매가 이러한 반응을 향상시키는데 사용되어, 이를 매우 선택적이고 효율적인 공정으로 만든다. 이 방법은 보다 복잡하고 특화된 장비를 필요로 하지만, 특히 공급원료로서 일산화탄소에 접근할 수 있는 설비에서 산업 생산을 위해 매우 확장가능하다.

주요 고려 사항:

• 촉매: 로듐 또는 팔라듐 촉매의 사용은 높은 수율 및 선택성을 보장하지만, 이들 금속의 비용은 제한 인자가 될 수 있다.
• 고압 조건: 카르보닐화는 전형적으로 상승된 압력과 온도를 필요로 하여, 공정을 더욱 에너지 집약적으로 만든다.

4.메틸 포메이트의 열 분해

메틸 아세테이트의 제조를 위한 또 다른 덜 일반적이지만 주목할만한 방법은 메틸 포르메이트의 열분해이다. 메틸 포름산 (HCOOCHHot) 은 아세트산의 존재하에 가열되어 메틸 아세테이트 및 포름산을 생성 할 수 있습니다. 이 방법은 다른 방법에 비해 효율이 낮기 때문에 업계에서 널리 사용되지 않지만, 메틸 포르메이트가 쉽게 이용 가능한 특정 환경 하에서 실행 가능한 옵션으로 남아 있다.

주요 고려 사항:

• 온도 제어: 부반응없이 분해가 효율적으로 진행되도록 하기 위해서는 적절한 열 관리가 중요하다.
• 부산물: 부산물로서 포름산의 형성은 추가의 정제 단계를 필요로 할 수 있다.

결론

요약하면, 메틸 아세테이트의 제조 방법에는 각각 고유 한 장점과 용도가 있습니다. 아세트산과 메탄올의 에스테르화는 가장 간단하고 일반적으로 사용되는 방법이며, 에스테르 교환은 다양한 대안을 제공합니다. 메탄올의 카르보닐화는 대규모 산업 생산에 더 적합하지만 복잡한 촉매 및 고압 시스템이 필요합니다. 마지막으로, 메틸 포르메이트의 열 분해는 특정 시나리오에서 덜 일반적이지만 유용한 방법을 제공합니다. 제조 방법을 선택할 때 원료 가용성, 반응 조건 및 산업 확장성과 같은 요소가 가장 적합한 접근법을 결정하는데 중요한 역할을합니다.

이러한 다양한 기술을 이해함으로써 산업은 메틸 아세테이트 생산에서 수율, 효율성 및 지속 가능성을 극대화하기 위해 생산 공정을 최적화 할 수 있습니다.