Kaedah penyediaan Epichlorohydrin

Epichlorohydrin (ECH) adalah bahan mentah utama yang digunakan dalam pengeluaran resin epoksi, gliserol sintetik, dan bahan kimia industri lain. Sebagai sebatian organik serba boleh, permintaan telah membawa kepada pembangunan beberapa kaedah untuk penyediaannya. Dalam artikel ini, kami akan meneroka kaedah utama penyediaan epichlorohydrin, mekanisme, kelebihan, dan kaitan industri mereka.

1.Kaedah Chlorohydrin

Kaedah tradisional untuk penyediaan epichlorohydrin adalah proses chlorohydrin, yang melibatkan tindak balas propilena dengan klorin. Proses ini berlaku dalam dua langkah utama:

• Langkah 1: pembentukan Propylene Chlorohydrin
  Dalam langkah pertama, propylene (C₃H₆) bertindak balas dengan klorin kehadiran air, membentuk campuran 1-chloro-2-propanol dan 2-chloro-1-propanol, biasanya dirujuk sebagai propylene chlorohydrin. Mekanisme tindak balas adalah seperti berikut:

  [C3H6 Cl2 H2O rightarrow C3H7ClO (Chlorohydrin) ]

• Langkah 2: Dehydrochlorination untuk Epichlorohydrin
  Chlorohydrin yang kemudian menjalani dehydrochlorination, biasanya menggunakan asas yang kukuh seperti natrium hidroksida (NaOH). Ini menghapuskan hidrogen klorida (HCl) dan mengakibatkan pembentukan epichlorohydrin:

  [C3H7ClO NaOH rightarrow C3H5ClO (Epichlorohydrin) NaCl H_2O]

Kaedah penyediaan epichlorohydrin ini mantap tetapi mempunyai kelemahan alam sekitar, terutamanya disebabkan oleh pembentukan sejumlah besar produk sampingan berklorin, termasuk pelepasan air sisa dan HCl. Walau bagaimanapun, ia masih digunakan secara meluas di kawasan-kawasan di mana infrastruktur bagi pengendalian sisa adalah di tempat.

2.Kaedah berasaskan Glycerol

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, kebimbangan kemampanan telah membawa kepada pembangunan kaedah hijau untuk penyediaan epichlorohydrin. Satu kaedah sedemikian ialahGlycerol-proses berasaskan, Yang menggunakan bahan mentah yang boleh diperbaharui. Glycerol, satu hasil sampingan biodiesel pengeluaran, berfungsi sebagai bahan permulaan, membuat kaedah ini sangat menarik dari segi kemampanan.

• Langkah 1: penukaran Glycerol kepada Dichloropropanol
  Glycerol (C₃H₈O₃) berklorin menggunakan hidrogen klorida (HCl) atau klorin untuk membentuk dichloropropanol (DCP). Ini adalah sebatian perantaraan yang diperlukan untuk tindak balas selanjutnya:

  [C3H8O3 2HCl rightarrow C3H6Cl2O (Dichloropropanol) H_2O]

• Langkah 2: Cyclization untuk Epichlorohydrin
  Dalam langkah seterusnya, dichloropropanol adalah dehydrochlorinated menggunakan asas (seperti natrium hidroksida) untuk menghasilkan epichlorohydrin:

  [C3H6Cl2O NaOH rightarrow C3H5ClO (Epichlorohydrin) NaCl H2O]

Kaedah penyediaan epichlorohydrin ini mempunyai manfaat alam sekitar yang ketara kerana ia menggunakan bahan mentah yang boleh diperbaharui dan menghasilkan sisa yang kurang toksik. Selain itu, ia sejajar dengan penekanan global yang semakin meningkat terhadap kimia hijau dan kemampanan, menjadikannya pilihan pilihan bagi banyak industri.

3.Kaedah pengoksidaan langsung

Satu lagi pendekatan inovatif untuk penyediaan epichlorohydrin melibatkanPengoksidaan langsung. Kaedah ini menghapuskan keperluan reagen berasaskan klorin dengan menggunakan hidrogen peroksida (H₂O₂) dan pemangkin untuk mengoksidakan allyl chloride (c₃hcl cl) terus ke epichlorohydrin.

• Langkah 1: pengoksidaan Allyl klorida
  Allyl chloride bertindak balas dengan hidrogen peroksida dengan kehadiran pemangkin silikat titanium (seperti TS-1) di bawah keadaan ringan untuk membentuk epichlorohydrin. Tindak balas boleh diwakili seperti berikut:

  [C3H5Cl H2O2 rightarrow C3H5ClO (Epichlorohydrin) H_2O]

Proses ini dianggap lebih bersih daripada kaedah chlorohydrin kerana ia tidak menghasilkan HCl sebagai satu hasil sampingan, sekali gus mengurangkan pelepasan mengakis dan effluents. Di samping itu, ia menawarkan selektiviti yang lebih tinggi, yang meningkatkan hasil keseluruhan epichlorohydrin. Walau bagaimanapun, kos dan ketersediaan hidrogen peroksida dan pemangkin boleh mengehadkan faktor-faktor untuk penggunaan berskala lebar.

4.Kaedah bioteknologi

Dengan kemajuan dalam bioteknologi, terdapat minat yang semakin meningkat dalamPenyediaan bioteknologi epichlorohydrin. Kaedah enzim dan mikrob melibatkan penggunaan organisma kejuruteraan atau enzim untuk menukar pelopor berasaskan bio ke epichlorohydrin. Semasa masih dalam fasa eksperimen, kaedah ini mempunyai potensi untuk merevolusi pengeluaran epichlorohydrin dengan menggunakan sumber bio-boleh diperbaharui dan beroperasi di bawah keadaan yang lebih ringan.

Walaupun kaedah bioteknologi tidak lagi berdaya maju secara komersial secara besar-besaran, mereka memegang janji untuk masa depan kerana dunia beralih ke arah proses kimia yang lebih mampan.

Kesimpulan

Kaedah penyediaan epichlorohydrin telah berkembang dengan ketara daripada proses chlorohydrin tradisional kepada pendekatan yang lebih mesra alam dan mampan seperti kaedah berasaskan glycerol dan pengoksidaan langsung. Setiap kaedah mempunyai kelebihan dan cabaran tersendiri, tetapi dengan peningkatan permintaan untuk kimia hijau, kaedah yang mengurangkan kesan alam sekitar menjadi lebih berleluasa. Sebagai penyelidikan dan inovasi terus, kaedah yang lebih baru dan lebih cekap untuk penyediaan epichlorohydrin mungkin muncul, memenuhi keperluan industri dan matlamat alam sekitar.