Реакция протекает в паровой фазе при 250 °С; в качестве катализатора используют фосфат лития. При этом выход спирта достаточно высок.
Известен способ получения аллилового спирта путем изомеризации пропиленоксида при температуре 300 — 500°С на стационарном катализаторе — фосфате лития. При этом катализатор осмоляется. Необходимо отработанный катализатор периодически обрабатывать воздушно-азотной смесью или инертной жидкостью. В результате проведение процесса по непрерывной схеме затруднено.
С целью упрощения и обеспечения непрерывности процесса в работе [52]предложен способ, заключающийся в том, что пропилен окисляют кислородсодержащим газом в присутствии уксусной кислоты и воды в газовой фазе на палладиевом катализаторе при 50 — 250 °С, затем полученную реакционную массу омыляют водой в присутствии кислого катализатора при давлении 1 — 10 атм. и температуре 50 — 150 °С. После отделения катализатора реакционную массу подвергают дистилляции. Сначала отбирают фракцию, содержащую аллилацетат, аллиловый спирт и воду, которую возвращают на стадию омыления, а кубовый остаток направляют на вторичную дистилляцию с отбором азеотропной смеси аллиловый спирт - вода и кубового остатка, который возвращают частично или полностью в начало процесса или на стадию омыления:
.На стадии окисления палладиевый катализатор может быть в виде металла или его соединений — солей карбоновых кислот, например, пропионата палладия.
Катализатор желательно применить с добавками, увеличивающими активность и селективность процесса, в качестве которых пригодны ацетаты щелочного металла. Палладиевый катализатор лучше применять на носителях, в качестве которых используют кремниевую кислоту, активированный уголь, оксид алюминия. На стадии омыления в качестве кислого катализатора используют минеральные кислоты и катиониты.
Процесс можно вести как периодически, так и непрерывно.
Синтез Вогна [52]
Вогн получал смесь аллилового спирта, пропионового альдегида, аллилацетата и других изомеров пиролизом моноацетата пропиленгликоля при 425-525°.
Синтез проводили в пустых и заполненных насадкой трубках. Конденсированные пары фракционировали и для получения аллилового спирта гидролизовали фракцию, кипящую ниже 110 °С.
Синтез Баллара [38]
Баллар и его сотрудники получали аллиловый спирт из этилового спирта и пропенальдегида.
Пары этилового спирта и пропенальдегида в отношении 2,3: 1 пропускали над смесью некальцинированных окисида магния и окисида цинка со скоростью 0,099 моль на 100 мл катализатора в минуту; выход аллилового спирта при 391- 401° составлял 77,5%.
Электролиз пропенальдегида
На предприятиях фирмы British Celanese, Ltd. аллиловый спирт получают пропусканием постоянного тока через электролизер с амальгамированным свинцовым катодом. Электролит содержал 25 частей пропенальдегида, 825 частей 5%-ной серной кислоты и по 2 части сульфата двухвалентного железа, ацетата цинка и гидрохинона. При плотности тока на катоде 0,0128 а/см2 и температуре 25° из анодного пространства спустя 5 час отгоняли 50% аллилового спирта.
Окисление пропилена в водном растворе уксусной кислоты [54]
Данный способ получения аллилового спирта основан на окислении
пропилена в водном растворе уксусной кислоты в присутствии катализатора при температуре 50 - 250 °С, водном гидролизе полученного аллилацетата в жидкой фазе в присутствии кислого катализатора при температуре 50 - 150 °С и давлении 1 - 10 атм с последующим выделением целевого продукта известными приемами. Выход целевого продукта до 90%.
С целью упрощения процесса в А. С. [54] предлагается проводить водный гидролиз аллилацетата в жидкой фазе при температуре 150—350 °С, предпочтительно при 170 – 250 °С, при давлении не ниже 5 атм. и молярном соотношении между аллилацетатом и водой, равном 1:1 — 1:10, желательно 1 : 2—1 : 5 [54].
Предлагаемый способ более прост, чем известный способ изомеризации окиси пропилена, так как не требует применения катализатора, исключает стадию нейтрализации реакционной смеси и регенерацию катализатора. Кроме того, процесс сопровождается образованием незначительного количества побочных продуктов, поскольку уксусная кислота и аллилацетат не полимеризуются в данном случае.
1.2 Обоснование выбора реакции
В 1941 году были опубликованы работы американского учёного Вильямса, разработавшего очень интересный метод получения глицерина из пропилена через хлористый аллил и аллиловый спирт. Этот метод основан на открытой в 1936 году реакции взаимодействия пропилена с хлором при высоких температурах [39].
В настоящее время это наиболее дешевый и простой способ получения аллилового спирта. Для реакции характерны не очень высокие температуры, по сравнению с методом получения изомеризацией окиси пропилена (250 ˚С), и большой выход продукта.
Хлористый аллил омыляют разбавленным раствором щелочи при 150—160 °С и 15 атм.:
.Выход аллилового спирта, считая на хлористый аллил, составляет 88%; побочно образуется до 9% диаллилового эфира:
2CH2=CH—CH2Cl+H2O
(CH2=CH—CH2)2O+2HCl.Гидролиз хлористого аллила в аллиловый спирт можно проводить также в кислом растворе в присутствии хлористого метилена СН2Сl2; в этом случае выход аллилового спирта составляет 85 - 90%. Но эта реакция не выгодна из экономических соображений.
Промышленным методом получения аллилового спирта является синтез из хлористого аллила, по сравнению с изомеризацией оксида пропилена, протекающей по схеме:
,так как он не требует столь высокой температуры – 250 °С, хотя при таком синтезе выход спирта достаточно высок. При этом катализатор осмоляется. Необходимо отработанный катализатор периодически обрабатывать воздушно - азотной смесью или инертной жидкостью. В результате проведение процесса по непрерывной схеме затруднено.
Также, широко используемым является селективное гидрирование акролеина или пропаргилового спирта над палладием. Аллиловый спирт образуется при действии на акролеин водорода в момент выделения:
Однако такой синтез сопровождается большими потерями акролеина, обусловленными его низкой стабильностью, коротким сроком действия катализатора, вследствие образования полимеров на его поверхности и большим избытком алкоголя как восстанавливающего агента.
Также такой синтез сопровождается большими потерями акролеина, обусловленными его низкой стабильностью, коротким срок действия катализатора, вследствие образования полимеров на его поверхности и большим избытком алкоголя как восстанавливающего агента.
Таким образом, для дальнейших расчетов выбран метод замещение атома галогена на гидроксил – гидролиз хлористого аллила.
1.3 Анализ основной реакции
Реакция протекает по схеме:
1.3.1 Физические свойства реагентов и продуктов реакции
Физические свойства реагентов и продуктов реакции взяты из справочников [6,7,8,9] и представлены в табл. 1.
Таблица 1
Физические свойства реагентов
1.3.2 Электронная структура реагентов и продуктов реакции
Химическое поведение, реакционная способность молекулы зависит от природы составляющих ее атомов и от их взаимного расположения. Образуя молекулы, атомы изменяют свое состояние, влияют друг на друга. Наиболее сильно взаимодействуют между собой атомы, образующие химические связи.
Реагенты и продукты изучаемой реакции имеют неполярные (С - С, С = С) и полярные (С - Н, С - О, О - Н) ковалентные связи, возникающие в результате обобщения не спаренных валентных электронов с противоположными спинами. Зная число электронов во внешней оболочке атомов для любого органического и неорганического соединения легко написать октетные формулы. В них учитываются только внешние электроны атомов, как образующих так и не образующих химические связи.
.