Синтез уксусной кислоты CH3COOH

Безводная CH₃COOH – твердое вещество с характерным запахом, Тпл=17ºС, Ткип=118ºС. Смешивается с водой во всех отношениях. Уксусная кислота находит широкое применение в пищевой и текстильной промышленности и является очень ценным промежуточным продуктом в органическом синтезе.

В начале века кислоту получали при перегонке древесины и брожением этанола. В настоящее время синтетические методы производства уксусной кислоты следующие:

1. Окисление ацетальдегида:

2. Синтез на основе синтез-газа:

CO + H₂ → CH₃OH CH₃–COOH

3. Жидкофазное окисление н-бутана и углеводородов С₅ и С₇:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ + 2,5O₂ → 2CH₃–COOH + H₂O

При окислении без деструкции получается смесь продуктов, состоящих из первичных и вторичных спиртов, альдегидов и кетонов.

Выход по первой либо второй цепи регулируют парциальным давлением О₂.

При деструктивном окислении алканов реакции происходят следующим образом.

В газовой фазе:

В жидкой фазе:

В процессах жидкофазного окисления высших алканов получаются еще более сложные смеси продуктов. Экспериментальные данные свидетельствуют о почти одинаковой вероятности разрыва любой углерод – углеродной связи.

Основное значение имеет окисление н-бутана и углеводородов С₅-С₇,получаемых из легких фракций перегонки нефти, как самых экономичных. Жидкофазное окисление этих углеводородов происходит при 160–170ºС и Р=60 атм. в присутствии катализаторов – ацетатов марганца и кобальта (0,3 % по массе).

В реакционную колонку непрерывно подают жидкий н-бутан и воздух в соотношении 1:4,5. Главными продуктами являются уксусная кислота, метилэтилкетон и этилацетат. Выходящую из колонки смесь охлаждают и дросселируют: при этом она разделяется на 2 слоя – непрореагировавший н-бутан (который возвращают на доокисление) и раствор, содержащий остальные компоненты. Их разделяют ректификацией и получают техническую уксусную кислоту. Из 100 кг н-бутана получают 80-100 кг СН₃COOH, 5-7 кг метилэтилкетона и 10-20 кг эфиров.

Аналогично окисляют легкую фракцию бензина С₅-С₇. Так как они имеют разветвленное строение, то состав продуктов еще более сложный, чем при окислении н-бутана.