ગૌણ આલ્કોહોલના ડિહાઇડ્રોજનેશનના ઉત્પાદનો છે. હાઇડ્રોક્સિલ જૂથનું અવેજી

વિશેષતા: રાસાયણિક તકનીક

વિભાગ: અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર અને રાસાયણિક તકનીક

મેં મંજૂર કર્યું

વિભાગના વડા

_____________________) (હસ્તાક્ષર, છેલ્લું નામ, આદ્યાક્ષરો)

"___"____________20

કોર્સ વર્ક

શિસ્ત: ઔદ્યોગિક ઉત્પ્રેરક

_______________________________

વિષય પર: ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન

________________________

કાર્ય હોદ્દો KR - 02068108 - 240100 - 2015

વિદ્યાર્થી ફાઝીલોવા એલ. એ.

લૉગિન 435

વડા _______________ કુઝનેત્સોવા I.V.

વોરોનેઝ - 2015

પરિચય

આલ્કાઈલ એરોમેટિક હાઈડ્રોકાર્બનની ડિહાઈડ્રોજનેશન પ્રક્રિયાઓ માટે ઉત્પ્રેરકનું ઉત્પાદન.

અલ્કેન્સનું ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન

આલ્કેન્સના ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન માટેના સાધનો

ઉત્પ્રેરકનું પુનર્જીવન.

વપરાયેલ સંદર્ભોની સૂચિ

પરિચય

ડીહાઇડ્રોજનેશન એ કાર્બનિક સંયોજનના પરમાણુમાંથી હાઇડ્રોજનને દૂર કરવાની પ્રતિક્રિયા છે; ઉલટાવી શકાય તેવું છે, વિપરીત પ્રતિક્રિયા હાઇડ્રોજનેશન છે. ડિહાઈડ્રોજનેશન તરફ સંતુલનમાં પરિવર્તન તાપમાનમાં વધારો અને પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના મંદન સહિત દબાણમાં ઘટાડો દ્વારા સુવિધા આપવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજનેશન-ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયા માટે ઉત્પ્રેરક 8B અને 1B પેટાજૂથો (નિકલ, પ્લેટિનમ, પેલેડિયમ, તાંબુ, ચાંદી) અને સેમિકન્ડક્ટર ઓક્સાઇડ્સ (Fe 2 O 3, Cr 2 O 3, ZnO, MoO 3) ની ધાતુઓ છે.

ઔદ્યોગિક કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રક્રિયાઓનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે:

1) આલ્કોહોલના ડિહાઈડ્રોજનેશન દ્વારા આપણે મેળવીએ છીએ: ફોર્માલ્ડીહાઈડ, એસીટોન, મિથાઈલ ઈથિલ કેટોન, સાયક્લોહેક્સોનોન.

2) આલ્કિલ સુગંધિત સંયોજનોનું ડિહાઈડ્રોજનેશન ઉત્પન્ન કરે છે: સ્ટાયરીન, α-મેથાઈલસ્ટાયરીન, વિનીલ્ટોલ્યુએન, ડિવિનીલબેન્ઝીન.

3) પેરાફિન્સનું ડિહાઈડ્રોજનેશન ઉત્પન્ન કરે છે: ઓલેફિન્સ (પ્રોપીલીન, બ્યુટીલીન અને આઈસોબ્યુટીલીન, આઈસોપેન્ટીન, ઉચ્ચ ઓલેફિન્સ) અને ડાયેન્સ (બ્યુટાડીન અને આઈસોપ્રીન)

આલ્કોહોલનું ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન

એલ્ડીહાઇડ્સ અને કીટોન્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે આલ્કોહોલની ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાઓ જરૂરી છે. કેટોન ગૌણ આલ્કોહોલમાંથી મેળવવામાં આવે છે, અને પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાંથી એલ્ડીહાઇડ્સ. પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક તાંબુ, ચાંદી, કોપર ક્રોમાઇટ, ઝીંક ઓક્સાઇડ વગેરે છે. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે, કોપર ઉત્પ્રેરકની તુલનામાં, ઝીંક ઓક્સાઇડ વધુ સ્થિર છે અને પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રવૃત્તિ ગુમાવતું નથી, પરંતુ નિર્જલીકરણ પ્રતિક્રિયાને ઉત્તેજિત કરી શકે છે. સામાન્ય રીતે, આલ્કોહોલની ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ રજૂ કરી શકાય છે:

ઉદ્યોગમાં, આલ્કોહોલનું ડીહાઈડ્રોજનેશન એસીટાલ્ડીહાઈડ, એસીટોન, મિથાઈલ ઈથિલ કેટોન અને સાયક્લોહેક્સોનોન જેવા સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે. પ્રક્રિયાઓ પાણીની વરાળના પ્રવાહમાં થાય છે. સૌથી સામાન્ય પ્રક્રિયાઓ છે:

ઇથેનોલ ડિહાઇડ્રોજનેશન 200 - 400 ° સે અને વાતાવરણીય દબાણના તાપમાને તાંબા અથવા ચાંદીના ઉત્પ્રેરક પર હાથ ધરવામાં આવે છે. ઉત્પ્રેરક એ Al 2 O 3, SnO 2 અથવા કાર્બન ફાઇબરનું કોઈપણ વાહક છે, જેના પર ચાંદી અથવા તાંબાના ઘટકો જમા થાય છે. આ પ્રતિક્રિયા એ વેકર પ્રક્રિયાના ઘટકોમાંનું એક છે, જે ઓક્સિજન સાથે ડીહાઈડ્રોજનેશન અથવા ઓક્સિડેશન દ્વારા ઇથેનોલમાંથી એસીટાલ્ડીહાઈડ ઉત્પન્ન કરવાની ઔદ્યોગિક પદ્ધતિ છે.

મિથેનોલ ડિહાઇડ્રોજનેશન. આ પ્રક્રિયાનો સંપૂર્ણ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો નથી, પરંતુ મોટાભાગના સંશોધકો તેને પાણી-મુક્ત ફોર્માલ્ડિહાઇડના સંશ્લેષણ માટે આશાસ્પદ પ્રક્રિયા તરીકે પ્રકાશિત કરે છે. વિવિધ પ્રક્રિયા પરિમાણો ઓફર કરવામાં આવે છે: તાપમાન 600 - 900 °C, સક્રિય ઉત્પ્રેરક ઘટક ઝીંક અથવા કોપર, સિલિકોન ઓક્સાઇડ વાહક, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવાની સંભાવના, વગેરે. હાલમાં, વિશ્વના મોટાભાગના ફોર્માલ્ડિહાઇડ મિથેનોલના ઓક્સિડેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.

2. આલ્કોહોલ ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રક્રિયાઓ માટે ઉત્પ્રેરકનું ઉત્પાદન

આલ્કોહોલના ડિહાઇડ્રોજનેશન માટે જાણીતા ઉત્પ્રેરકમાં ઝીંક અને આયર્નના ઓક્સાઇડ હોય છે. સૌથી નવું ઉત્પ્રેરક આલ્કોહોલના ડિહાઇડ્રોજનેશન માટે છે, જે યટ્રીયમનો ઓક્સાઇડ અથવા નિયોડીમિયમ, પેરાડીમિયમ, યટરબિયમ સહિતના જૂથમાંથી પસંદ કરાયેલ રેર અર્થ 10 તત્વ છે.

જાણીતા ઉત્પ્રેરકનો ગેરલાભ એ તેમની અપૂરતી ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ અને પસંદગી છે.

વિજ્ઞાનનો ધ્યેય આલ્કોહોલના ડિહાઈડ્રોજનેશન માટે ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ અને પસંદગીને વધારવાનો છે. આ ધ્યેય એ હકીકત દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે કે યટ્રિયમના ઓક્સાઇડ પર આધારિત ઉત્પ્રેરક અથવા નિયોડીમિયમ, પ્રસિયોડીમિયમ, યટ્ટેરબિયમ સહિતના જૂથમાંથી પસંદ કરાયેલા દુર્લભ પૃથ્વી તત્વમાં ટેક્નેટિયમનો પણ સમાવેશ થાય છે.

ઉત્પ્રેરકમાં ટેકનેટિયમનો પરિચય ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિમાં વધારો કરવાનું શક્ય બનાવે છે, જે આલ્કોહોલના રૂપાંતરણની ડિગ્રીમાં 2-5 ગણો વધારો અને ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાની શરૂઆતના તાપમાનમાં 80 દ્વારા ઘટાડો દર્શાવે છે. -120 0 C. આ કિસ્સામાં, ઉત્પ્રેરક સંપૂર્ણ રીતે ડિહાઈડ્રોજેનેટિંગ ગુણધર્મો મેળવે છે, જે પસંદગીને વધારવા માટે પરવાનગી આપે છે. આલ્કોહોલના ડિહાઇડ્રોજનેશનની પ્રતિક્રિયામાં, ઉદાહરણ તરીકે આઇસોપ્રોપીલ, એસીટોનમાં 100% સુધી.

આવા ઉત્પ્રેરકને ટેક્નેટિયમ સોલ્ટ સોલ્યુશન વડે પૂર્વ-રચિત ઉત્પ્રેરક કણોને ગર્ભિત કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે. સોલ્યુશનનું પ્રમાણ ઉત્પ્રેરકના જથ્થાબંધ જથ્થાના 1.4 ─ 1.6 ગણા કરતાં વધી જાય છે. ઉત્પ્રેરકમાં ટેક્નેટિયમની માત્રા ચોક્કસ કિરણોત્સર્ગીતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ભીનું ઉત્પ્રેરક સૂકવવામાં આવે છે. ડ્રાય પ્રોડક્ટને હાઇડ્રોજનના પ્રવાહમાં 1 કલાક માટે ગરમ કરવામાં આવે છે, પ્રથમ 280-300 0 સે (પર્ટેકનેટને ટેક્નેટિયમ ડાયોક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે), પછી 600-700 0 સે તાપમાને 11 કલાક માટે (ટેકનેટિયમ ડાયોક્સાઇડને મેટલમાં ઘટાડવા માટે).

ઉદાહરણ. ઉત્પ્રેરક એમોનિયમ પેરટેકનેટના દ્રાવણ સાથે યટ્રીયમ ઓક્સાઇડને ગર્ભિત કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે, જેનું પ્રમાણ યટ્રીયમ ઓક્સાઇડના જથ્થા કરતાં 1.5 ગણું છે. ગર્ભિત ઉત્પ્રેરક કણોને 70-80 0 સે. તાપમાને 2 કલાક માટે સૂકવવામાં આવે છે, ત્યારબાદ 600 સે.ના તાપમાને 280 0 સે. તાપમાને હાઇડ્રોજનના પ્રવાહમાં ઘટાડો કરવામાં આવે છે.

ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિનો અભ્યાસ ફ્લો-ટાઇપ ઇન્સ્ટોલેશનમાં પ્રોપાઇલ આલ્કોહોલના વિઘટનના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. ઉત્પ્રેરક વજન

1 સે.મી.ના વોલ્યુમ સાથે 0.5 ગ્રામ ઉત્પ્રેરક કણોનું કદ 1.5 - 2 મીમી છે. ચોક્કસ સપાટી 48.5 m/g. આલ્કોહોલનો પ્રવાહ દર 0.071 મિલી/મિનિટ છે.

સૂચિત ઉત્પ્રેરક પર આઇસોરોપાયલિક આલ્કોહોલનું વિઘટન એસિટોન અને હાઇડ્રોજનની રચના સાથે જ ડીહાઇડ્રોજનેશનની દિશામાં થાય છે; ટેકનેટિયમ ઉમેર્યા વિના યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ પર, આઇસોપ્રોપીલ આલ્કોહોલનું વિઘટન બે દિશામાં આગળ વધે છે: ડિહાઇડ્રોજનેશન અને ડિહાઇડ્રેશન. પરિચયિત ટેકનેટિયમની માત્રા જેટલી વધારે છે, ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં વધારો થાય છે. 0.03 - 0.05% ટેક્નેટિયમ ધરાવતા ઉત્પ્રેરક પસંદગીયુક્ત છે, જે પ્રક્રિયાને માત્ર એક જ દિશામાં ડિહાઈડ્રોજનેશન તરફ દોરી જાય છે.

3. આલ્કિલ સુગંધિત સંયોજનોનું ડિહાઇડ્રોજનેશન

સ્ટાયરીન અને તેના હોમોલોગના સંશ્લેષણ માટે અલ્કિલ સુગંધિત સંયોજનોનું ડિહાઇડ્રોજનેશન એ એક મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા છે. મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં પ્રક્રિયા માટે ઉત્પ્રેરક પોટેશિયમ, કેલ્શિયમ, ક્રોમિયમ, સેરિયમ, મેગ્નેશિયમ અને ઝીંક ઓક્સાઇડ દ્વારા પ્રમોટ કરાયેલ આયર્ન ઓક્સાઇડ્સ છે. તેમની વિશિષ્ટ વિશેષતા એ પાણીની વરાળના પ્રભાવ હેઠળ સ્વ-પુનર્જીવિત કરવાની ક્ષમતા છે. આયર્ન ઓક્સાઇડ અને તાંબાના મિશ્રણ પર આધારિત ફોસ્ફેટ, કોપર-ક્રોમિયમ અને ઉત્પ્રેરક પણ જાણીતા છે.
આલ્કિલ સુગંધિત સંયોજનોના ડિહાઇડ્રોજનેશનની પ્રક્રિયાઓ વાતાવરણીય દબાણ અને 550 - 620 ° સે તાપમાને કાચા માલના પાણીની વરાળ અને 1:20 ના દાઢ ગુણોત્તરમાં થાય છે. વરાળ માત્ર એથિલબેન્ઝીનના આંશિક દબાણને ઘટાડવા માટે જ જરૂરી નથી, પણ આયર્ન ઓક્સાઇડ ઉત્પ્રેરકના સ્વ-પુનઃજનનને ટેકો આપવા માટે પણ જરૂરી છે.

એથિલબેન્ઝીનનું ડીહાઈડ્રોજનેશન એ બેન્ઝીનમાંથી સ્ટાયરીન બનાવવાની પ્રક્રિયાનો બીજો તબક્કો છે. પ્રથમ તબક્કે, ક્રોમિયમ-એલ્યુમિના ઉત્પ્રેરક પર બેન્ઝીનને ક્લોરોઇથેન (ફ્રીડેલ-ક્રાફ્ટ્સ પ્રતિક્રિયા) સાથે અલ્કાયલેટેડ કરવામાં આવે છે, અને બીજા તબક્કે, પરિણામી ઇથિલબેન્ઝીન સ્ટાયરીનમાં ડિહાઇડ્રોજનિત થાય છે. પ્રક્રિયા 152 kJ/mol ની ઉચ્ચ સક્રિયકરણ ઊર્જા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેના કારણે પ્રતિક્રિયા દર તાપમાન પર ખૂબ નિર્ભર છે. તેથી જ પ્રતિક્રિયા ઉચ્ચ તાપમાને હાથ ધરવામાં આવે છે.

સમાંતર, એથિલબેન્ઝીનના ડિહાઇડ્રોજનેશન દરમિયાન, બાજુની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે - કોક રચના, હાડપિંજરના આઇસોમરાઇઝેશન અને ક્રેકીંગ. ક્રેકીંગ અને આઇસોમરાઇઝેશન પ્રક્રિયાની પસંદગીને ઘટાડે છે, અને કોકની રચના ઉત્પ્રેરકના નિષ્ક્રિયકરણને અસર કરે છે. ઉત્પ્રેરક લાંબા સમય સુધી કામ કરે તે માટે, સમયાંતરે ઓક્સિડેટીવ પુનર્જીવન હાથ ધરવું જરૂરી છે, જે ગેસિફિકેશન પ્રતિક્રિયા પર આધારિત છે જે ઉત્પ્રેરકની સપાટી પરથી મોટાભાગના કોકને "બર્નઆઉટ" કરે છે.

એલ્ડીહાઇડ્સ અને કીટોન્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે આલ્કોહોલની ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાઓ જરૂરી છે. કેટોન ગૌણ આલ્કોહોલમાંથી મેળવવામાં આવે છે, અને પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાંથી એલ્ડીહાઇડ્સ. પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક તાંબુ, ચાંદી, કોપર ક્રોમાઇટ, ઝીંક ઓક્સાઇડ વગેરે છે. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે, કોપર ઉત્પ્રેરકની તુલનામાં, ઝીંક ઓક્સાઇડ વધુ સ્થિર છે અને પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રવૃત્તિ ગુમાવતું નથી, પરંતુ નિર્જલીકરણ પ્રતિક્રિયાને ઉત્તેજિત કરી શકે છે. સામાન્ય રીતે, આલ્કોહોલની ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ રજૂ કરી શકાય છે:

ઉદ્યોગમાં, આલ્કોહોલનું ડીહાઈડ્રોજનેશન એસીટાલ્ડીહાઈડ, એસીટોન, મિથાઈલ ઈથિલ કેટોન અને સાયક્લોહેક્સોનોન જેવા સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે. પ્રક્રિયાઓ પાણીની વરાળના પ્રવાહમાં થાય છે. સૌથી સામાન્ય પ્રક્રિયાઓ છે:

1. 200 - 400 ° સે અને વાતાવરણીય દબાણના તાપમાને તાંબા અથવા ચાંદીના ઉત્પ્રેરક પર હાથ ધરવામાં આવે છે. ઉત્પ્રેરક એ Al 2 O 3, SnO 2 અથવા કાર્બન ફાઇબરનું કોઈપણ વાહક છે, જેના પર ચાંદી અથવા તાંબાના ઘટકો જમા થાય છે. આ પ્રતિક્રિયા એ વેકર પ્રક્રિયાના ઘટકોમાંનું એક છે, જે ઓક્સિજન સાથે ડીહાઈડ્રોજનેશન અથવા ઓક્સિડેશન દ્વારા ઇથેનોલમાંથી એસીટાલ્ડીહાઈડ ઉત્પન્ન કરવાની ઔદ્યોગિક પદ્ધતિ છે.

2. તેના મૂળ પદાર્થના માળખાકીય સૂત્રને આધારે અલગ અલગ રીતે આગળ વધી શકે છે. 2-પ્રોપાનોલ, જે ગૌણ આલ્કોહોલ છે, એસીટોનમાં ડીહાઈડ્રોજનિત થાય છે, અને 1-પ્રોપાનોલ, પ્રાથમિક આલ્કોહોલ હોવાને કારણે, વાતાવરણીય દબાણ અને 250 - 450 ° સેના પ્રક્રિયા તાપમાને પ્રોપેનલમાં ડીહાઈડ્રોજનિત થાય છે.

3. તે પ્રારંભિક સંયોજનની રચના પર પણ આધાર રાખે છે, જે અંતિમ ઉત્પાદન (એલ્ડીહાઇડ અથવા કેટોન) ને અસર કરે છે.

4. મિથેનોલ ડિહાઇડ્રોજનેશન. આ પ્રક્રિયાનો સંપૂર્ણ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો નથી, પરંતુ મોટાભાગના સંશોધકો તેને પાણી-મુક્ત ફોર્માલ્ડિહાઇડના સંશ્લેષણ માટે આશાસ્પદ પ્રક્રિયા તરીકે પ્રકાશિત કરે છે. વિવિધ પ્રક્રિયા પરિમાણો ઓફર કરવામાં આવે છે: તાપમાન 600 - 900 °C, સક્રિય ઉત્પ્રેરક ઘટક ઝીંક અથવા કોપર, સિલિકોન ઓક્સાઇડ વાહક, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવાની સંભાવના, વગેરે. હાલમાં, વિશ્વના મોટાભાગના ફોર્માલ્ડિહાઇડ મિથેનોલના ઓક્સિડેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.

જ્યારે આલ્કોહોલને એલ્ડીહાઇડ્સમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે ત્યારે ઉદ્દભવતી મૂળભૂત સમસ્યા એ છે કે પ્રારંભિક આલ્કોહોલની તુલનામાં એલ્ડીહાઇડ્સ ખૂબ જ સરળતાથી વધુ ઓક્સિડેશનને આધિન છે. આવશ્યકપણે, એલ્ડીહાઇડ્સ સક્રિય કાર્બનિક ઘટાડનાર એજન્ટો છે. આમ, સલ્ફ્યુરિક એસિડ (બેકમેન મિશ્રણ) માં સોડિયમ ડાયક્રોમેટ સાથે પ્રાથમિક આલ્કોહોલના ઓક્સિડેશન દરમિયાન, એલ્ડીહાઇડ જે રચાય છે તે કાર્બોક્સિલિક એસિડમાં વધુ ઓક્સિડેશનથી સુરક્ષિત હોવું આવશ્યક છે. તે શક્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાંથી એલ્ડીહાઇડને દૂર કરવું. અને આનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે કારણ કે એલ્ડીહાઇડનો ઉત્કલન બિંદુ સામાન્ય રીતે પિતૃ આલ્કોહોલના ઉત્કલન બિંદુ કરતા ઓછો હોય છે. આ રીતે, સૌ પ્રથમ, ઓછી ઉકળતા એલ્ડીહાઇડ્સ મેળવી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, એસિટિક, પ્રોપિયોનિક, આઇસોબ્યુટીરિક:

આકૃતિ 1.

જો સલ્ફ્યુરિક એસિડને બદલે ગ્લેશિયલ એસિટિક એસિડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો વધુ સારા પરિણામો મેળવી શકાય છે.

અનુરૂપ પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાંથી ઉચ્ચ-ઉકળતા એલ્ડીહાઇડ્સ મેળવવા માટે, ક્રોમેટ એસિડના ટર્ટ-બ્યુટીલ એસ્ટરનો ઉપયોગ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે:

આકૃતિ 2.

ટર્ટ-બ્યુટીલ ક્રોમેટ (એપ્રોટિક નોન-પોલર સોલવન્ટ્સમાં) સાથે અસંતૃપ્ત આલ્કોહોલના ઓક્સિડેશન દરમિયાન, બહુવિધ બોન્ડ્સ કબજે કરવામાં આવતા નથી, અને ઉચ્ચ ઉપજમાં અસંતૃપ્ત એલ્ડીહાઇડ્સ રચાય છે.

ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ, જે કાર્બનિક દ્રાવક, પેન્ટેન અથવા મેથિલિન ક્લોરાઇડમાં મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરે છે, તે તદ્દન પસંદગીયુક્ત છે. ઉદાહરણ તરીકે, એલિલ અને બેન્ઝિલ આલ્કોહોલને આ રીતે અનુરૂપ એલ્ડીહાઇડ્સમાં ઓક્સિડાઇઝ કરી શકાય છે. આઉટપુટ આલ્કોહોલ બિન-ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં સહેજ દ્રાવ્ય હોય છે, અને ઓક્સિડેશનના પરિણામે બનેલા એલ્ડીહાઇડ્સ પેન્ટેન અથવા મેથાઈલીન ક્લોરાઈડમાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે. તેથી, કાર્બોનિલ સંયોજનો દ્રાવક સ્તરમાં જાય છે અને આ રીતે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ સાથે સંપર્ક કરે છે અને વધુ ઓક્સિડેશન અટકાવી શકાય છે:

આકૃતિ 3.

પ્રાથમિક આલ્કોહોલને એલ્ડીહાઇડ્સમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવા કરતાં ગૌણ આલ્કોહોલને કીટોન્સમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવું ખૂબ સરળ છે. અહીંની ઉપજ વધારે છે કારણ કે, પ્રથમ, ગૌણ આલ્કોહોલની પ્રતિક્રિયા પ્રાથમિક આલ્કોહોલ કરતાં વધુ છે, અને બીજું, કેટોન્સ, જે રચાય છે, એલ્ડીહાઇડ્સ કરતાં ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો માટે વધુ પ્રતિરોધક છે.

આલ્કોહોલના ઓક્સિડેશન માટે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો

આલ્કોહોલના ઓક્સિડેશન માટે, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો સંક્રમણ ધાતુઓ પર આધારિત રીએજન્ટ્સ છે - હેક્સાવેલેન્ટ ક્રોમિયમ, ચાર અને સાત વેલેન્ટ મેંગેનીઝના ડેરિવેટિવ્સ.

પ્રાથમિક આલ્કોહોલના એલ્ડીહાઇડ્સમાં પસંદગીયુક્ત ઓક્સિડેશન માટે, હાલમાં શ્રેષ્ઠ રીએજન્ટને પાયરિડીન સાથે $CrO_3$નું સંકુલ માનવામાં આવે છે - $CrO_(3^.) 2C_5H_5N$ (Sarrett-Collins reagent - pyridinium $ chlorochromate); CrO_3Cl^-C_5H_5N^ પણ મેથાઈલીન ક્લોરાઈડમાં વ્યાપકપણે +H$ વપરાય છે. લાલ સંકુલ $CrO_(3^.) 2C_5H_5N$ $CrO_(3^.)$ ની ધીમી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા પાયરિડીન સાથે 10-15 $^\circ$С પર પ્રાપ્ત થાય છે. નારંગી પાયરિડીનિયમ ક્લોરોક્રોમેટ 20% હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડમાં ક્રોમિયમ(IV) ઓક્સાઇડના દ્રાવણમાં પાયરિડીન ઉમેરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે. આ બંને રીએજન્ટ $CH_2Cl_2$ અથવા $CHCl_3$ માં દ્રાવ્ય છે:

આકૃતિ 4.

આ રીએજન્ટ્સ એલ્ડીહાઈડ્સની ખૂબ ઊંચી ઉપજ આપે છે, પરંતુ પાયરિડીનિયમ ક્લોરોક્રોમેટનો મહત્વનો ફાયદો છે કે આ રીએજન્ટ પ્રારંભિક આલ્કોહોલમાં ડબલ અથવા ટ્રિપલ બોન્ડને અસર કરતું નથી અને તેથી અસંતૃપ્ત એલ્ડીહાઈડ્સની તૈયારી માટે ખાસ કરીને અસરકારક છે.

અવેજી એલીલિક આલ્કોહોલના ઓક્સિડેશન દ્વારા $α¸β$-અસંતૃપ્ત એલ્ડીહાઇડ્સ મેળવવા માટે, મેંગેનીઝ (IV) ઓક્સાઇડ $MnO_2$ એ સાર્વત્રિક ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે

આ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો સાથે આલ્કોહોલની પ્રતિક્રિયાઓના ઉદાહરણો નીચે આપેલા છે:

આલ્કોહોલનું ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન

કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, કાર્બોનિલ સંયોજનોમાં આલ્કોહોલનું ઓક્સિડેશન પ્રારંભિક આલ્કોહોલના પરમાણુમાંથી હાઇડ્રોજનના અમૂર્તતા સુધી આવે છે. આવા નિવારણ માત્ર અગાઉ ચર્ચા કરેલ ઓક્સિડેશન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને જ નહીં, પણ ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશનનો ઉપયોગ કરીને પણ કરી શકાય છે. ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન એ ઉત્પ્રેરક (તાંબુ, ચાંદી, ઝીંક ઓક્સાઇડ, ક્રોમિયમ અને કોપર ઓક્સાઇડનું મિશ્રણ) ની હાજરીમાં ઓક્સિજનની સહભાગિતા સાથે અને તેના વગર હાઇડ્રોજનને આલ્કોહોલમાંથી દૂર કરવાની પ્રક્રિયા છે. ઓક્સિજનની હાજરીમાં ડીહાઈડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાને ઓક્સિડેટીવ ડીહાઈડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે.

બારીક વિખરાયેલા તાંબુ અને ચાંદી, તેમજ ઝીંક ઓક્સાઇડ, મોટાભાગે ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આલ્કોહોલનું ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન એલ્ડીહાઇડ્સના સંશ્લેષણ માટે ખાસ કરીને અનુકૂળ છે, જે એસિડમાં ખૂબ જ સરળતાથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે.

ઉપરોક્ત ઉત્પ્રેરક વિકસિત સપાટી સાથે નિષ્ક્રિય વાહકો પર અત્યંત વિખરાયેલી સ્થિતિમાં લાગુ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, એસ્બેસ્ટોસ, પ્યુમિસ. ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાનું સંતુલન 300-400 $^\circ$С ના તાપમાને સ્થાપિત થાય છે. ડિહાઇડ્રોજનેશન ઉત્પાદનોના વધુ પરિવર્તનને રોકવા માટે, પ્રતિક્રિયા વાયુઓને ઝડપથી ઠંડુ કરવું આવશ્યક છે. ડિહાઇડ્રોજનેશન એ ખૂબ જ એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયા છે ($\ટ્રાયેન્ગલ H$ = 70-86 kJ/mol). જો પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં હવા ઉમેરવામાં આવે તો ઉત્પાદિત હાઇડ્રોજનને બાળી શકાય છે, તો એકંદર પ્રતિક્રિયા અત્યંત એક્ઝોથર્મિક હશે ($\triangle H$ = -(160-180) kJ/mol). આ પ્રક્રિયાને ઓક્સિડેટીવ ડીહાઈડ્રોજનેશન અથવા ઓટોથર્મલ ડીહાઈડ્રોજનેશન કહેવામાં આવે છે. ડીહાઇડ્રોજનેશનનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઉદ્યોગમાં થાય છે, તેમ છતાં, પદ્ધતિનો પ્રયોગશાળામાં પ્રારંભિક સંશ્લેષણ માટે પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે.

એલિફેટિક આલ્કોહોલનું સંતૃપ્તિ ડિહાઇડ્રોજનેશન સારી ઉપજમાં થાય છે:

આકૃતિ 9.

ઉચ્ચ-ઉકળતા આલ્કોહોલના કિસ્સામાં, પ્રતિક્રિયા ઘટાડેલા દબાણ હેઠળ કરવામાં આવે છે. ડિહાઇડ્રોજનેશનની સ્થિતિમાં, અસંતૃપ્ત આલ્કોહોલ અનુરૂપ સંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનોમાં રૂપાંતરિત થાય છે. બહુવિધ $C = C$ બોન્ડનું હાઇડ્રોજનેશન હાઇડ્રોજન સાથે થાય છે, જે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન રચાય છે. આ બાજુની પ્રતિક્રિયાને રોકવા અને ઉત્પ્રેરક ડિહાઈડ્રોજનેશન દ્વારા અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનો મેળવવા માટે, પ્રક્રિયા 5-20 mm Hg પર વેક્યૂમમાં હાથ ધરવામાં આવે છે. કલા. પાણીની વરાળની હાજરીમાં. આ પદ્ધતિ અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનોની સંપૂર્ણ શ્રેણી મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે:

આકૃતિ 10.

આલ્કોહોલ ડિહાઇડ્રોજનેશનની અરજીઓ

આલ્કોહોલનું ડીહાઈડ્રોજનેશન એ એલ્ડીહાઈડ અને કીટોન્સના સંશ્લેષણ માટે એક મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક પદ્ધતિ છે, જેમ કે ફોર્માલ્ડીહાઈડ, એસીટાલ્ડીહાઈડ અને એસીટોન. આ ઉત્પાદનો તાંબા અથવા ચાંદીના ઉત્પ્રેરક પર ડિહાઈડ્રોજનેશન અને ઓક્સિડેટીવ ડિહાઈડ્રોજનેશન બંને દ્વારા મોટા જથ્થામાં ઉત્પન્ન થાય છે.

બિન-ન્યુક્લિયોફિલિક વાતાવરણમાં આલ્કોહોલનું પ્રોટોનેશન આખરે નિર્જલીકરણ તરફ દોરી જાય છે. આલ્કોહોલનું નિર્જલીકરણ થાય છે જ્યારે એકાગ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ, ફોસ્ફોરિક એસિડ અથવા સુપર એસિડ માધ્યમમાં ગરમ ​​કરવામાં આવે છે - એન્ટિમોની પેન્ટાફ્લોરાઇડ અને ફ્લોરોસલ્ફોનિક એસિડનું મિશ્રણ. પાણી નાબૂદ થવાના પરિણામે, અલ્કોક્સોનિયમ કેશન અસ્થિર મધ્યવર્તી તરીકે કાર્બોકેશન બનાવે છે. બિન-ન્યુક્લિયોફિલિક વાતાવરણમાં, કાર્બોકેશન એલ્કેન્સ બનાવવા માટે પ્રોટોન ગુમાવે છે. સમગ્ર પ્રક્રિયાનો સૌથી ધીમો તબક્કો એલ્કોક્સોનિયમ કેશનનું કાર્બોકેશનમાં રૂપાંતર છે:

રૂપાંતરણનો આપેલ ક્રમ મોનોમોલેક્યુલર એલિમિનેશન પ્રતિક્રિયાઓ માટે લાક્ષણિક છે ઇ 1 (પ્રકરણ 10). દિશા ઇ 1-નાબૂદી ઝૈત્સેવના નિયમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, એટલે કે. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોમાં, ડબલ બોન્ડમાં સૌથી વધુ બદલાયેલ એલ્કીન પ્રબળ છે.

મિકેનિઝમ દ્વારા નાબૂદી ઇ 1 એ તૃતીય અને ગૌણ આલ્કોહોલ માટે લાક્ષણિક છે. ગૌણ આલ્કોહોલ જ્યારે 160-170 o C તાપમાને 85% ફોસ્ફોરિક એસિડ સાથે અથવા 90-100 o C તાપમાને 60-70% સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે ગરમ થાય છે ત્યારે નિર્જલીકરણની દિશા ઝૈત્સેવના નિયમને અનુરૂપ હોય છે:

તૃતીય આલ્કોહોલનું નિર્જલીકરણ 20-50% સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં 85-100 o C તાપમાને પહેલેથી જ થઈ શકે છે:

તૃતીય આલ્કોહોલ એટલી સરળતાથી ડીહાઇડ્રેટ થાય છે કે તૃતીય અને પ્રાથમિક હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ ધરાવતા ડાયોલનું પસંદગીયુક્ત નિર્જલીકરણ શક્ય છે:

ઘણા આલ્કોહોલનું ડિહાઇડ્રેશન એલ્કાઇલ જૂથ અથવા હાઇડ્રાઇડ આયનના 1,2-સ્થળાંતરને સમાવિષ્ટ પુન: ગોઠવણી સાથે છે. મધ્યવર્તી કણો તરીકે કાર્બોકેશનનો સમાવેશ કરતી પ્રક્રિયાઓ માટે આવી પુનઃ ગોઠવણી લાક્ષણિક છે. આલ્કોહોલની પ્રતિક્રિયાશીલતામાં ઘટાડાનો અવલોકન કરેલ ક્રમ: તૃતીય > ગૌણ > પ્રાથમિક અને પુન: ગોઠવણીની હાજરી કાર્બોકેશનિક સાથે સુસંગત છે ઇ 1-ડિહાઇડ્રેશનની પદ્ધતિ:

પ્રાથમિક આલ્કોહોલ માટે, સંકેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં ડિહાઇડ્રેશનની એક અલગ પદ્ધતિ કદાચ સમજાય છે. પ્રાથમિક આલ્કોહોલ ગૌણ અને તૃતીય આલ્કોહોલની તુલનામાં વધુ ગંભીર પરિસ્થિતિઓમાં નિર્જલીકરણમાંથી પસાર થાય છે. પ્રોપેનોલ-1 પ્રોપીલીન આપે છે જ્યારે 170-190 °C તાપમાને 96% સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે ગરમ થાય છે, તે જ સ્થિતિમાં ઇથેનોલમાંથી ઇથિલિન મેળવવામાં આવે છે:

પ્રાથમિક આલ્કોહોલ, સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરતી વખતે, સલ્ફ્યુરિક એસિડના અડધા-એસ્ટર્સ સરળતાથી બનાવે છે. ઇઆ કિસ્સામાં, અર્ધ-એસ્ટર દેખીતી રીતે 2-નાબૂદીમાંથી પસાર થાય છે, અને આધારની ભૂમિકા હાઇડ્રોજન સલ્ફેટ આયન અથવા પાણી દ્વારા ભજવવામાં આવે છે:

પ્રાથમિક આલ્કોહોલના નિર્જલીકરણની આપેલ પદ્ધતિ વધુ સંભવિત લાગે છે, પરંતુ પદ્ધતિને બાકાત કરી શકાતી નથી. ઇ 2, જેમાં સબસ્ટ્રેટ એલ્કોક્સોનિયમ કેશન છે અને આધાર હાઇડ્રોજન સલ્ફેટ આયન છે:

હળવી પરિસ્થિતિઓમાં, જ્યારે 130-140 °C તાપમાને 96% સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે સરળ પ્રાથમિક આલ્કોહોલને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇથર્સ મુખ્યત્વે મેળવવામાં આવે છે. આ પરિવર્તનની પદ્ધતિ એ પ્રાથમિક આલ્કોહોલનું આલ્કિલેશન છે ક્યાં તો સલ્ફ્યુરિક એસિડ હાફ-એસ્ટરની ક્રિયા દ્વારા અથવા આલ્કોક્સોનિયમ કેશન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા, ગતિશીલ રીતે આ બંને પદ્ધતિઓ એસ એન 2-અવેજી અસ્પષ્ટ છે:

આ પદ્ધતિ સૌથી સરળ ઇથર્સ ઉત્પન્ન કરે છે - ડાયથાઇલ, ડિપ્રોપીલ અને ડિબ્યુટાઇલ ઇથર્સ અને ચક્રીય ઇથર્સ, ઉદાહરણ તરીકે ટેટ્રાહાઇડ્રોફ્યુરાન અથવા ડાયોક્સેન. ગૌણ અને તૃતીય આલ્કોહોલ આ પરિસ્થિતિઓમાં નિર્જલીકૃત થાય છે અને એલ્કેન્સ બનાવે છે:

ઇથર્સ તૈયાર કરવા માટેની આ પદ્ધતિનો બીજો ગેરલાભ એ છે કે તે બે આલ્કોહોલમાંથી અસમપ્રમાણતા વિનાના ઇથર્સ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય નથી, કારણ કે આ કિસ્સામાં ત્રણેય સંભવિત ઉત્પાદનો ROR, R"OR" અને ROR"નું મિશ્રણ રચાય છે.

આલ્કોહોલના ઇન્ટ્રા- અથવા ઇન્ટરમોલેક્યુલર ડિહાઇડ્રેશન માટે, ખાસ કરીને ઉદ્યોગમાં, સલ્ફ્યુરિક એસિડને બદલે, નિર્જલીકરણ એજન્ટ તરીકે નિર્જળ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરવો વધુ અનુકૂળ છે. એલ્યુમિના ઉપર 350-450 o C તાપમાને પ્રાથમિક, ગૌણ અને તૃતીય આલ્કોહોલનું વિજાતીય ઉત્પ્રેરક નિર્જલીકરણ એલ્કેન્સ તરફ દોરી જાય છે:

આલ્કોહોલનું એસિડ-ઉત્પ્રેરિત ડિહાઇડ્રેશન જરૂરી રેજીઓસેલેક્ટિવિટી દર્શાવતું નથી, અને મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં વિવિધ આઇસોમેરિક એલ્કેન્સના મિશ્રણો મેળવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે 1-ઓક્ટેનોલ ફોસ્ફોરિક એસિડથી નિર્જલીકૃત થાય છે, ત્યારે 2-ઓક્ટીન અને 3-ઓક્ટીનની થોડી માત્રાનું મિશ્રણ રચાય છે, જેમાં અપેક્ષિત 1-ઓક્ટીન હોતું નથી. આ રચાયેલા મધ્યવર્તી કાર્બોકેશન્સમાં આઇસોમરાઇઝેશન અને હાડપિંજરની પુનઃ ગોઠવણીની સરળતાને કારણે છે. કાર્બન-કાર્બન ડબલ બોન્ડ બનાવવા માટે એલ્કેન્સ અને ઈથર્સના સંશ્લેષણ માટેની આ જૂની પદ્ધતિઓ ધીમે ધીમે આધુનિક રેજીઓસેલેકટિવ અને સ્ટીરીઓસેલેકટિવ પદ્ધતિઓ દ્વારા બદલવામાં આવી રહી છે.