عملية الكومين
عملية الكومين ( عملية الكومين-فينول ، عملية هوك ) هي عملية صناعية لتصنيع الفينول والأسيتون من البنزين والبروبيلين . ويُشتق المصطلح من الكومين (أيزوبروبيل بنزين )، وهي المادة الوسيطة في هذه العملية. وقد اخترعها رودولفس أودريس وبيتر سيرجييف عام 1942 في الاتحاد السوفيتي ، [ 1 ] ثم بشكل مستقل من قبل هاينريش هوك عام 1944. [ 2 ] [ 3 ]
تحوّل هذه العملية مادتين أوليّتين رخيصتين نسبيًا، هما البنزين والبروبيلين ، إلى مادتين أكثر قيمة، هما الفينول والأسيتون . وتشمل المواد المتفاعلة الأخرى الأكسجين من الهواء وكميات ضئيلة من مُحفِّز جذري . ويعتمد معظم الإنتاج العالمي للفينول والأسيتون حاليًا على هذه الطريقة. في عام 2022، تم إنتاج ما يقرب من 10.8 مليون طن من الفينول باستخدام عملية الكومين. [ 4 ] ولكي تكون هذه العملية اقتصادية، يجب أن يكون هناك طلب على الأسيتون الناتج كمنتج ثانوي، بالإضافة إلى الفينول . [ 5 ]
خطوات العملية
يتكون الكومين في تفاعل فريدل-كرافتس للألكلة في الطور الغازي للبنزين بواسطة البروبين. يُضغط البنزين والبروبين معًا إلى ضغط 30 بار عند 250 درجة مئوية في وجود حمض لويس محفز . غالبًا ما يُفضل استخدام حمض الفوسفوريك على هاليدات الألومنيوم . يتأكسد الكومين في الهواء، مما يؤدي إلى إزالة ذرة الهيدروجين البنزيلية الثالثية منه، وبالتالي تكوين جذر الكومين .
يرتبط جذر الكومين بجزيء أكسجين ليعطي جذر بيروكسيد الكومين ، الذي بدوره يُكوّن هيدروبيروكسيد الكومين ( C₆H₅C (CH₃ ) ₂O₂H ) عن طريق انتزاع ذرة هيدروجين بنزيلية من جزيء كومين آخر. يتحول هذا الكومين الأخير إلى جذر كومين ، ويعود ليُساهم في تكوين سلاسل لاحقة من هيدروبيروكسيدات الكومين. يُستخدم ضغط 5 ضغط جوي لضمان بقاء البيروكسيد غير المستقر في الحالة السائلة.
يخضع هيدروبيروكسيد الكومين لتفاعل إعادة ترتيب في وسط حمضي ( إعادة ترتيب هوك ) لإنتاج الفينول والأسيتون . في الخطوة الأولى، تُبرتَن ذرة الأكسجين الطرفية في الهيدروبيروكسيد. يلي ذلك خطوة تنتقل فيها مجموعة الفينيل من ذرة الكربون البنزيلية إلى ذرة الأكسجين المجاورة، ويُفقد جزيء ماء، مما يُنتج كاتيونًا كربونيًا ثالثيًا مستقرًا بالرنين . تشبه الآلية المتناسقة لهذه الخطوة آليات أكسدة باير-فيليجر [ 6 ] وتفاعلات إعادة ترتيب كريجي ، وكذلك خطوة الأكسدة في عملية الهيدروبورنة-الأكسدة [ 7 ] . في عام 2009، ثبت أن طين البنتونيت المحمض يُعد محفزًا أكثر اقتصادية من حمض الكبريتيك كوسط حمضي.
ثم يهاجم الماء الكاتيون الكربوني الناتج ، مكونًا بنية شبيهة بالهيمياستال . بعد انتقال بروتون من ذرة الأكسجين الهيدروكسيلية إلى ذرة الأكسجين الإيثرية، يتفكك الأيون إلى فينول وأسيتون.
التفاعلات والتعديلات ذات الصلة
بدائل لإنتاج الأسيتون كمنتج ثانوي
يمكن أن يحل سيكلوهكسيل بنزين محل إيزوبروبيل بنزين. ومن خلال إعادة ترتيب هوك، ينشطر هيدروبيروكسيد سيكلوهكسيل بنزين ليعطي الفينول وسيكلوهكسانون . يُعد السيكلوهكسانون مادةً أوليةً مهمةً لبعض أنواع النايلون . [ 8 ]
تبدأ عملية الكومين بألكلة البنزين بمزيج من 1 و 2-بيوتين ، وتنتج الفينول والبيوتانونات . [ 5 ]
بدائل لإنتاج الفينول
- يُحضّر الهيدروكينون عن طريق إضافة مجموعتي ألكيل إلى البنزين باستخدام البروبين لإنتاج 1،4-ثنائي أيزوبروبيل بنزين . يتفاعل هذا المركب مع الهواء لإنتاج ثنائي (هيدروبيروكسيد). وبشكل مماثل لسلوك هيدروبيروكسيد الكومين ، فإنه يُعاد ترتيبه في وسط حمضي لإنتاج الأسيتون والهيدروكينون. يؤدي أكسدة الهيدروكينون إلى إنتاج 1،4-بنزوكينون: [ 9 ]
- يتم تحضير الريزورسينول بطريقة مماثلة عن طريق تحويل 1،3-ثنائي أيزوبروبيل بنزين إلى ثنائي (هيدروكسيد)، والذي يتفكك إلى ريزورسينول وأسيتون. [ 10 ]
- يمكن أيضًا إنتاج 2-نفثول بطريقة مماثلة لعملية الكومين. [ 11 ]
- يمكن إنتاج 3-كلوروفينول ، الذي لا ينتج عن كلورة الفينول، من خلال عملية الكومين التي تبدأ بألكلة الكلوروبنزين بالبروبيلين. [ 12 ]
- يتم إنتاج الكريزولات من إيزوبروبيل تولوين. [ 13 ]
![{\displaystyle {\mathrm {C} {\vphantom {A}} _ {\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}(\mathrm {CHMe} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}){\vphantom {A}} _ {\smash[{t}]{2}}{}+{}2~{\mathchoice {\textstyle {\frac {1}{2}}}{\frac {1}{2}}{\frac {1}{2}}{\frac {1}{2}}}\,\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {C} {\vphantom {A}} _ {\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_ {\smash[{t}]{4}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {OCMe} {\vphantom {A}} _ {\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_ {\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/918ef74cbe89b0c160f1ab7f70e4f3925258213d)
معالجة الأسيتون
يُهدرج الأسيتون الخام في الحالة السائلة باستخدام نيكل راني أو خليط من أكسيد النحاس والكروم لإنتاج كحول الأيزوبروبيل . تُعد هذه العملية مفيدة عند اقترانها بإنتاج فائض من الأسيتون. [ 14 ] طورت شركة ميتسوي وشركاؤها خطوات إضافية لهدرجة الأسيتون وتجفيف ناتج الأيزوبروبانول لإنتاج البروبين، الذي يُعاد تدويره كمادة متفاعلة ابتدائية. [ 5 ]
المنتجات الثانوية
المنتجات الثانوية لعملية الكومين لإنتاج الفينول والأسيتون هي الأسيتوفينون وألفا -ميثيل ستيرين .
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ "اللاتفية" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2016-03-03 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 2011-02-27 .
- ^ هوك، هـ. ولانج، س. (1944)، Autoxydation von Kohlenwasserstoffen، IX. Mitteil.: Über Peroxyde von Benzol-Derivaten. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (السلسلة A وB)، 77: 257–264 doi : 10.1002/cber.19440770321
- ↑ موسوعة الكيمياء الموجزة (1993) ماري إيغلسو
- ↑ "حجم سوق الفينول وحصته وتحليله وتوقعاته حتى عام 2035 - ChemAnalyst" . ChemAnalyst . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أبريل 2024 .
- 1 2 3 "طرق مباشرة إلى الفينول" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2007-04-09 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2006-12-26 .
- ↑ ستريتويزر، أ؛ هيثكوك، سي إتش (1992). " 30" . مقدمة في الكيمياء العضوية . كوسور، إي إم ( الطبعة الرابعة). نيويورك: ماكميلان. ص 1018. ISBN 0-02-418170-6.
- ↑ KPC، فولاردت؛ NE شور (2003). "22" . الكيمياء العضوية: التركيب والوظيفة ( الطبعة الرابعة). نيويورك: فريمان. ص 988. ISBN 0-7167-4374-4.
- ↑ بلوتكين، جيفري س. (21 مارس 2016). "ما الجديد في إنتاج الفينول؟" . الجمعية الكيميائية الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 27 أكتوبر 2019. تم الاطلاع عليه في 2 يناير 2018 .
- ↑ جيرهارد فرانز، روجر أ. شيلدون "الأكسدة" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية ، وايلي-في سي إتش، فاينهايم، 2000 doi : 10.1002/14356007.a18_261
- ^ كيلوواط شميدل. د. ديكر (2012). "ريسورسينول". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a23_111.pub2 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ جيرالد بوث "مشتقات النفثالين" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية، 2005، وايلي-في سي إتش، فاينهايم. doi : 10.1002/14356007.a17_009 .
- ↑ فرانسوا مولر؛ ليليان كايارد (2011). "الكلوروفينولات". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.a07_001.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ روجر أ. شيلدون (1983). "تخليق واستخدامات بيروكسيدات الألكيل الهيدروجينية وبيروكسيدات ثنائي الألكيل". في: باتاي، سول (محرر). تخليق واستخدامات بيروكسيدات الألكيل الهيدروجينية وبيروكسيدات ثنائي الألكيل . كيمياء المجموعات الوظيفية لباتاي. جون وايلي وأولاده. الصفحات 161-200 . doi : 10.1002/9780470771730.ch6 . ISBN 978-0-471-10218-2.
- ↑ بابا، أ. ج. "البروبانولات". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.a22_173 . ISBN 978-3-527-30673-2.
روابط خارجية
- العمليات الكيميائية
- الاختراعات السوفيتية