Esterification of acetic acid with ethylene glycol. Estryfikacja kwasu octowego glikolem etylenowym
A review, with 26 refs. Dokonano przeglądu literaturowego metod
estryfikacji glikolu etylenowego kwasem octowym
ze szczególnym uwzględnieniem katalizatorów
stosowanych w tej reakcji oraz problemów
środowiskowych.
Kwas octowy znany był od początku cywilizacji pod nazwą "ocet".
W 1847 r. niemiecki chemik Hermann Kolbe syntetyzował kwas octowy
ze związków nieorganicznych. Reakcja otrzymywania kwasu octowego
polegała na chlorowaniu disiarczku węgla do tetrachlorometanu,
jego pirolizie do tetrachloroetylenu i jego reakcji z kwasem solnym
do kwasu trichlorooctowego, który z kolei poddany elektrolitycznej
redukcji tworzył kwas octowy1).
Glikol etylenowy został otrzymany po raz pierwszy w 1859 r. z tlenku
etylenu przez francuskiego chemika Charlesa Wurtza. Produkowano
go na małą skalę podczas pierwszej wojny światowej jako chłodziwo
i składnik materiałów wybuchowych. W momencie kiedy tlenek etylenu
stał się dostępny w obrocie handlowym, już w 1937 r. rozpoczęto
produkcję glikolu etylenowego w skali przemysłowej2). Inne źródła
literaturowe donoszą, że glikol etylenowy po raz pierwszy otrzymano
w 1859 r. z dioctanu glikolu etylenowego przez zmydlanie wodorotlenkiem
potasu, a w 1860 r. w reakcji hydratacji z tlenku etylenu3).
Emil Fischer zauważył w 1895 r., że estry powstają bezpośrednio
w czasie ogrzewania mieszaniny kwasu karboksylowego i alkoholu
w obecności niewielkiej ilości kwasu jako katalizatora. Wydajności
tych reakcji, zwanych reakcjami estryfikacji Fischera, są z reguły
duże. Stają się one znacznie bardziej efektywne w obecności mocnych
kwasów, jak kwas solny lub siarkowy4).
Ciągły sposób wytwarzania estrów po raz pierwszy opatentowano
w 1921 r. i obecnie jest szeroko stosowany w produkcji przemysłowej2).Metody syntezy
Podstawową metodą otrzymywania dioctanu glikolu etylenowego
jest estryfikacja kwasu octowego glikolem etylenowym w obecności
katalizatora i czynnika azeotropującego powstającą w reakcji wodę.
[...]
Kinetic study of esterification of ethylene glycol with acetic acid in presence of sulfonic acids as homogeneous catalysts Badania kinetyczne procesu estryfikacji glikolu etylenowego kwasem octowym w obecności homogenicznych katalizatorów sulfonowych DOI:10.15199/62.2015.10.21
(HOCH2)2 was esterified with AcOH at 25-90°C in presence
of 3 sulfonic acid catalysts to resp. mono- and diacetates
to study the reaction kinetics and selectivity. The selectivity
of diacetate formation was only 10-15%. The exptl.
results agreed well with the math. model of the reaction.
Na podstawie przeglądu literaturowego przedstawiono
stan wiedzy na temat katalitycznej
syntezy dioctanu etylenu, omówiono dobór
metod analitycznych, określono stosunki stałych
szybkości reakcji w stanie równowagi
chemicznej, opracowano model matematyczny
i estymację wartości stałych szybkości reakcji
w funkcji temperatury. Doświadczalnie wyznaczono
stopień konwersji glikolu etylenowego
oraz selektywność powstawania mono- i dioctanu
glikolu etylenowego.
Wiedza dotycząca kinetyki tworzenia się estrów jest niezbędna
przy projektowaniu procesowym reaktorów chemicznych. Może
być ona wykorzystana również przy intensyfikacji i optymalizacji
pracujących instalacji. Wprawdzie literatura dotycząca estryfikacji jest bardzo obszerna, jednak liczba pozycji drastycznie maleje, jeżeli
ograniczyć się do prac omawiających kinetykę estryfikacji alkoholi
dwu- lub trójfunkcyjnych. Reakcje estryfikacji prowadzone są najczęściej
w fazie ciekłej. Gdy przebiegają bez obecności katalizatora,
są reakcjami powolnymi i wymagają dłuższego czasu do osiągnięcia
stanu równowagi1-4). Homogeniczne reakcje katalityczne zachodzą
przez cyklizację składającą się z kilku następczych lub następczo-
-równoległych etapów, w wyniku których katalizator ulegający
zużyciu w pierwszym etapie jest regenerowany w ostatnim etapie.
W przypadku katalizatorów heterogenicznych reakcja chemiczna
zachodzi na granicy rozdziału faz katalizatora i reagentów5).
Działanie to można zobrazować na przykładzie katalizatora o nazwie
Seralite SRC-120 i sita molekularnego 13X, katalizujących reakcję estryfikacji
kwasu octowego glikolem etylenowym w zakresie temp. 60-90°C
i przy stężeniu katalizatora 0,5-2,0[...]