Τι είναι ο μηχανισμός του σχηματισμού φθαλικού ανυδρίτη;

Μηχανισμός σχηματισμού φθαλικού ανυδρίτη

Ο φθαλικός ανυδρίτης παράγεται βιομηχανικά μέσω της καταλυτική οξείδωση του ορθο-ξυλλενίου Χρησιμοποιώντας το πεντοξείδιο του βαναδίου (V2O5) ως καταλύτης. Ακολουθεί μια κατανομή του μηχανισμού:

Βήμα 1:Οξείδωση του ορθο-ξυλλενίου σε φθαλικό οξύ

* Το ορθο-ξυλένιο (C8H10) αντιδρά με οξυγόνο (Ο2) παρουσία V2O5 σε υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 350-400 ° C) και πιέσεις (περίπου 1-2 atm).

* Ο καταλύτης V2O5 βοηθά στην ενεργοποίηση του μορίου οξυγόνου και διευκολύνει τη διαδικασία οξείδωσης.

* Δύο ομάδες μεθυλίου (-Ch3) στο μόριο ορθο-ξυλλενίου οξειδώνονται σε ομάδες καρβοξυλικού οξέος (-COOH) που σχηματίζουν φθαλικό οξύ (C8H6O4).

Βήμα 2:αφυδάτωση φθαλικού οξέος σε φθαλικό ανυδρίτη

* Το φθαλικό οξύ που σχηματίζεται στο βήμα 1 στη συνέχεια αφυδατώνεται με τη θέρμανση περαιτέρω (περίπου 200-300 ° C).

* Αυτή η διαδικασία αφαιρεί ένα μόριο νερού (Η2Ο) από φθαλικό οξύ, οδηγώντας στον σχηματισμό φθαλικού ανυδρίτη (C8H4O3).

Συνολική αντίδραση:

C8H10 + 3O2 → C8H4O3 + 2H2O

Σημείωση:

* Η αντίδραση είναι εξαιρετικά εξωθερμική και παράγει σημαντική ποσότητα θερμότητας.

* Η παρουσία ενός καταλύτη είναι ζωτικής σημασίας για την αντίδραση να εμφανίζεται με λογικό ρυθμό.

* Η αντίδραση συνήθως διεξάγεται σε συνεχή διαδικασία με σταθερό κρεβάτι καταλύτη.

* Ο φθαλικός ανυδρίτης στη συνέχεια καθαρίζεται με απόσταξη.

Εναλλακτικές μέθοδοι:

Ενώ η καταλυτική οξείδωση του ορθο-ξυλλενίου είναι η πιο κοινή βιομηχανική μέθοδος, υπάρχουν και άλλες μέθοδοι για την παραγωγή φθαλικού ανυδρίτη. Αυτά περιλαμβάνουν:

* Οξείδωση ναφθαλίνης :Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την οξείδωση του ναφθαλίνι χρησιμοποιώντας αέρα παρουσία καταλύτη βαναδίου.

* Αντίδραση Diels-Alder :Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την αντίδραση του μηλεϊνικού ανυδρίτη με κυκλοπενταδιένιο.

Ωστόσο, η οξείδωση του ορθο-ξυλλενίου προτιμάται γενικά λόγω της υψηλής απόδοσης και του σχετικά χαμηλού κόστους των πρώτων υλών.