N-프로판올의 제조 방법

1-프로판올 또는 propan-1-ol 알려진 N-프로판올은 제약, 화장품 및 화학 합성을 포함한 다양한 산업에서 널리 사용되는 주요 알코올입니다. N-프로판올의 제조 방법고전적인 화학 경로에서 현대 생명 공학 방법에 이르기까지 다양합니다. 이 기사에서는 화학 산업에서 사용되는 경로에 대한 자세한 이해를 제공하여 N-프로판올을 생산하는 가장 일반적이고 효율적인 프로세스를 탐구합니다.

1. 프로필렌의 수화

가장 일반적인 것 중 하나N-프로판올의 제조 방법를 통해프로필렌의 수화. 프로필렌 (C3H6) 은 직접 수화 및 간접 수화라는 두 가지 다른 접근법을 사용하여 수화 될 수 있습니다.

• 직접 수화: 이 과정에서 프로필렌은 인산과 같은 산성 촉매의 존재 하에서 고온 및 압력 하에서 물과 직접 반응합니다. 이 반응은 주로 N-프로판올을 생성한다.

  반응: [ \ 텍스트 {C}3 \ 텍스트 {H}6 \ 텍스트 {H}2 \ text{O} \ rightarrow \ text{C}3 \ text{H}_ 7 \ text{OH} ]

• 간접 수분: 이 방법에서, 프로필렌은 먼저 황산과 반응하여 황산 프로필이 형성된다. 이어서, 황산수소를 물로 가수분해하여 N-프로판올을 형성한다. 이 방법은 역사적으로 사용되었지만 부산물의 형성 및 황산에 대한 환경 문제로 인해 덜 일반적입니다.

2. Propanal의 촉매 수소화

또 다른 효과적인 방법은Propanal의 촉매 수소화. 프로판알 (프로피온알데히드라고도 함) 은 프로필렌의 산화로부터 얻어질 수 있고, 이어서 수소화되어 N-프로판올을 형성할 수 있다. 이 방법은 N-프로판올의 우수한 수율을 제공하며 업계에서 널리 사용됩니다.

반응: [ \ 텍스트 {C}2 \ 텍스트 {H}5 \ 텍스트 {CHO} \ text{H}2 \ 오른쪽 \ 텍스트 {C}3 \ text{H}_ 7 \ text{OH} ]

이 방법에서, 수소화는 니켈 또는 팔라듐과 같은 촉매의 존재하에 적당한 압력 및 온도에서 수행된다. 이 방법의 선택성과 효율성은 대규모 생산에 매력적인 옵션입니다.

3. 옥소 공정 (에틸렌의 수소화)

옥소 공정,하이드로 포름 화, 합성 가스 (일산화탄소와 수소의 혼합물) 와 에틸렌 (C2H4) 의 반응을 수반하여 프로판알을 형성하고, 이를 N-프로판올로 수소화시킨다. 이 방법은 제품 유통을 잘 제어하고 석유 화학 산업에서 널리 사용되기 때문에 유리합니다.

반응: [ \ 텍스트 {C}2 \ 텍스트 {H}4 \ text{CO} \ text{H}2 \ 오른쪽 \ 텍스트 {C}3 \ 텍스트 {H}6 \ text{O} \ quad \ text{(프로파 날)} ] [ \ 텍스트 {C}3 \ 텍스트 {H}6 \ 텍스트 {O} \ text{H}2 \ 오른쪽 \ 텍스트 {C}3 \ 텍스트 {H}7 \ 텍스트 {OH} ]

히드로포르밀화 공정은 전형적으로 로듐 또는 코발트계 촉매를 사용하고, 반응 조건을 최적화함으로써 N-프로판올에 대한 높은 선택성이 달성될 수 있다.

4. 발효

녹색 화학에 대한 관심이 높아지면서N-프로판올의 생명 공학 방법포함발효. 이 과정에서 유전자 조작 균주와 같은 특정 미생물대장균또는클로스 트리 디움, 당 (예를 들어, 글루코스) 을 N-프로판올로 전환시키는데 사용된다.

이 방법은 화석 연료에 의존하지 않고 N-프로판올을 생산하는 재생 가능한 경로를 제공하기 때문에 환경 적 관점에서 매력적입니다. 그러나 수율 최적화, 정화 및 확장성과 같은 과제가 여전히 존재하며, 현재 연구는이 방법의 경제적 타당성 향상에 초점을 맞추고 있습니다.

5. 카르복실산 또는 에스테르의 감소

또 다른 합성 방법은프로피온산 또는 그 에스테르의 감소. 프로피온산 중의 카르복실기 (-COOH) 는 환원되어 알코올기 (-OH) 를 형성하여 N-프로판올을 생성할 수 있다. 이러한 환원은 전형적으로 리튬 알루미늄 하이드라이드 (LiAlH4) 또는 촉매 수소화와 같은 강한 환원제를 사용하여 달성된다.

반응: [ \ 텍스트 {C}2 \ 텍스트 {H}5 \ text{COOH} \ xrightarrow{\ text{LiAlH}4} \ text{C}3 \ text{H}_ 7 \ text{OH} ]

효과적이지만, 이 방법은 비용 및 감소 제제의 처리 문제로 인해 실험실 설정에서 더 일반적으로 사용됩니다.

결론

N-프로판올의 제조 방법프로필렌의 수화 및 프로파날의 수소화와 같은 고전적인 화학 경로에서 발효와 같은보다 지속 가능한 접근법에 이르기까지 다양합니다. 각 방법은 수율, 확장성 및 환경 영향 측면에서 고유 한 이점을 제공합니다. 촉매 및 생명 공학의 지속적인 발전으로 N-프로판올의 생산은 더욱 효율적이되어 더 친환경적이고 지속 가능한 산업 공정을위한 길을 닦고 있습니다.