Kumenový proces - Cumene process
Proces kumen ( kumen-fenol proces , Hock proces ) je průmyslový proces syntézy fenolu a acetonu z benzenu a propylenu . Termín pochází z kumenu (isopropylbenzenu), meziproduktu během procesu. Byl vynalezen R. Ūdrisem a P. Sergejevem v roce 1942 (SSSR)., A nezávisle Heinrichem Hockem v roce 1944
Tento proces převádí dva relativně levné výchozí materiály, benzen a propylen , na dva hodnotnější, fenol a aceton . Dalšími požadovanými reaktanty jsou kyslík ze vzduchu a malé množství radikálového iniciátoru . Na této metodě je nyní založena většina celosvětové produkce fenolu a acetonu . V roce 2003 bylo kumenovým procesem vyrobeno téměř 7 milionů tun fenolu. Aby byl tento proces ekonomický, musí existovat také poptávka po vedlejších produktech acetonu a fenolu .
Kroky procesu
Kumen vzniká v plynné fázi Friedel-Craftsovy alkylace benzenu propenem. Benzen a propen se stlačí dohromady na tlak 30 standardních atmosfér při 250 ° C v přítomnosti katalytické Lewisovy kyseliny . Kyselina fosforečná je často upřednostňována před halogenidy hliníku . Kumen je oxidován na vzduchu, který odstraňuje terciární benzylový vodík z kumenu, a proto tvoří kumenový radikál :
Tyto kumen radikálů pak vazby s molekulou kyslíku, čímž se získá kumen peroxid radikál, který zase formy kumenhydroperoxid (C 6 H 5 C (CH 3 ) 2 O 2 H), tím, že odstraní benzylového vodíku z jiného kumen molekuly. Tento posledně jmenovaný kumen se přeměňuje na kumenový radikál a vrací se zpět do následných řetězcových formací kumenhydroperoxidů. K zajištění udržování nestabilního peroxidu v kapalném stavu se používá tlak 5 atm .
Kumenhydroperoxid se poté hydrolyzuje v kyselém prostředí ( Hockův přesmyk ) za vzniku fenolu a acetonu . V prvním kroku je protonován koncový hydroperoxy kyslíkový atom. Následuje krok, ve kterém fenylová skupina migruje z benzylového uhlíku do sousedního kyslíku a molekula vody se ztrácí, čímž vzniká terciární karbokation stabilizovaná rezonancí . Společný mechanismus tohoto kroku je podobný mechanismům Baeyer-Villigerovy oxidace a také oxidačnímu kroku hydroborace-oxidace . V roce 2009 byl okyselený bentonitový jíl prokázán jako ekonomičtější katalyzátor než kyselina sírová jako kyselé médium.
Jak je ukázáno níže, výsledná karbokationta je poté napadena vodou, proton je poté přenesen z hydroxy kyslíku do etherového kyslíku a nakonec se ion rozpadne na fenol a aceton.
Související reakce a úpravy
Alternativy ke koprodukci acetonu
Cyklohexylbenzen může nahradit isopropylbenzen. Pomocí Hockova přesmyku se štěpí cyklohexylbenzenhydroperoxid za vzniku fenolu a cyklohexanonu . Cyklohexanon je důležitým předchůdcem některých nylonů .
Počínaje alkylací benzenu směsí 1 a 2-butenů , kumenový proces produkuje fenol a butanony .
Alternativy k výrobě fenolu
- Hydrochinon se připraví dialkylací benzenu propenem za vzniku 1,4-diisopropylbenzenu . Tato sloučenina reaguje se vzduchem za získání bis (hydroperoxidu). Analogicky k chování kumenhydroperoxidu se přeuspořádává v kyselině za vzniku acetonu a hydrochinonu. Oxidací hydrochinonu se získá 1,4-benzochinon:
- C 6 H 4 (CHMe 2 ) 2 + 2,5 O 2 → C 6 H 4 O 2 + 2 OCMe 2 + H 2 O
- Resorcinol se analogicky připravuje převedením 1,3-diisopropylbenzenu na bis (hydroperoxid), který fragmentuje na resorcinol a aceton.
- 2-Naftol lze také vyrobit způsobem analogickým kumenovému postupu.
- 3-Chlorfenol , který nevzniká chlorací fenolu, lze vyrobit kumenovým procesem počínaje alkylací chlorbenzenu propylenem.
- Kresoly se vyrábějí z isopropyltoluenu.
Zpracování acetonu
Surový aceton se hydrogenuje v kapalné fázi přes Raneyův nikl nebo směs mědi a oxidu chromu za vzniku isopropylalkoholu . Tento proces je užitečný, když je spojen s nadbytečnou produkcí acetonu. [1]
Společnost Mitsui & Co. vyvinula další kroky k hydrogenaci acetonu a dehydrogenaci produktu isopropanolu na propen, který je recyklován jako výchozí reaktant.
Viz také
- Bisfenol A.
- Dow process
- Alkylace Friedel Crafts
- Baeyerova -Villigerova oxidace
- Proces Raschig – Hooker (také produkuje fenol)