Procés Ziegler
En química orgànica, el procés Ziegler (també cridat síntesis de Ziegler-Alfol) és un método per a produir alcohols grassos a partir d'etileno utilisant un compost de organoaluminio.[1] La reacció produïx alcohols primaris llineals en número par d'àtoms de carbono. El procés utilisa un compost d'alumini per a oligomerizar l'etileno i permetre que el grup llogue finalse oxigene. Els productes d'esta reacció són els alcohols grassos, els quals deriven de greixos i olis naturals. Els alcohols grassos s'utilisen en el processament d'aliments i productes químics. Són útils per la seua naturalea anfipática. La ruta de síntesis rep el seu nom de Karl Ziegler, qui va descriure el procés en 1955.[2]
Detalls del procés
[editar | editar còdic]La síntesis d'alcohols de Ziegler implica l'oligomerización d'etileno utilisant trietilaluminio seguida d'oxidació.[2] El trietilaluminio es produïx per acció del alumini, l'etileno i el gas hidrogen. En el procés de producció, dos terços del trietilaluminio produït es recicla en el reactor i solament un terç s'utilisa per a produir alcohols grassos. L'etapa de reciclage s'utilisa per a produir trietilaluminio en un major rendiment i en menys temps. El trietilaluminio reacciona en el etileno per a formar trialquilaluminio de major pes molecular. El número d'equivalents de etileno n és igual al número total d'unitats de monòmer que es cultiven en les cadenes de etileno inicials, a on (n=x+i+z), i x, i i z són el número d'unitats de etileno per cadena. El trialquilaluminio es oxida en aire per a formar alcóxidos d'alumini i finalment es hidroliza a hidròxit d'alumini i els alcohols desijats.
- A el+3etileno+1,5H2 → Al(C2H5)3
- Al(C2H5)3 n-etileno → Al((CH2CH2)nCH2CH3)3
- Al((CH2CH2)nCH2CH3)3 + O2 → Al(O(CH2CH2)nCH2CH3)3
- Al(O(CH2CH2)nCH2CH3)3 + 3H2O → Al(OH)3 + CH3CH2(CH2CH2)nOH
La temperatura de la reacció influïx en el pes molecular del creiximent de l'alcohol. Les temperatures d'entre 60-120 °C formen trialquilaluminio de major pes molecular, mentres que les temperatures més altes (120-150 °C) provoquen reaccions de desplaçament tèrmic que donen lloc a cadenes de α-olefina. A més de 150 °C, es produïx la dimerización de les α-olefina.
Procediment directe de Ziegler
[editar | editar còdic]El procés directe de Ziegler s'utilisa per a sintetisar el trietilaluminio. Açò succeïx a través d'un procés cíclico en dos passos de reacció. En el primer pas s'utilisa inclús com a reactiu el producte desijat, trietilaluminio, que reacciona en alumini i hidrogen per a formar hidrur de dietilaluminio. Esta reacció es diu propagació i dona com resultat una reorganisació dels grups etil. L'equació de reacció és:[3]
.svg){kind=link}
En el segon pas del procés directe, l'hidrur de dietilaluminio reacciona en etileno per a produir trietilaluminio. Este pas es diu fixació i es descriu per mig de la següent equació de reacció.:[3]
_caps_block_31_.svg){kind=link}
Si es consideren les dos reaccions juntes, es produïx un aument de trietilaluminio i l'equació general del procés és:[3]
_caps_block_32_.svg){kind=link}
Reacció de Ziegler
[editar | editar còdic]La següent figura mostra el mecanisme de la reacció de Ziegler-Aufbau utilisant l'inserció de etileno:
La reacció té lloc com una reacció de creiximent en cadena dirigida, en la que vàries unitats de etileno s'incorporen gradualment als residus de llogue del trietilaluminio (1) per a ser “insertats”. El creiximent de la cadena continua fins que comença la reacció de desplaçament. (vore reacció de Ziegler-Alfen) La llongitut de la cadena va d'entre 10-20 àtoms de carbono. Si s'utilisa propileno o buteno en lloc de etileno, la reacció de desplaçament ya comença despuix de la dimerización.[3]
Reacció de Ziegler-Alfen
[editar | editar còdic]El següent mecanisme mostra la reacció de desplaçament mencionada en la secció anterior en una variant de dos etapes:
Les molècules de trialquilaluminio (1) formades en la reacció de Ziegler-Aufbau encara reaccionen en etileno, pero a temperatures molt més altes. Açò forma l'estat de transició (2). En el següent pas, es reorganisa un àtom d'hidrogen, lo que dona com resultat l'escissió del residu llogue de cadena més llarga. Este procés s'implementa en l'indústria a través de dos variants diferents.
En una atra variant, la conversió es realisa en un sol pas. En este cas, s'utilisen únicament cantitats catalítiques de trietilaluminio i la temperatura s'establix més alta durant la formació de la cadena. D'esta forma s'incrementa el rendiment de α-olefina no ramificadas. En esta variant, el catalisador no es pot reutilisar, sino que es destruïx.[3]
Aplicacions
[editar | editar còdic]El hidròxit d'alumini, subproducte de la síntesis, es pot deshidratar per a donar òxit d'alumini, que té un alt valor comercial. Una modificació del procés Ziegler es denomina procés EPAL. En este procés s'optimisa el creiximent de la cadena per a produir alcohols en una distribució estreta del pes molecular. La síntesis d'atres alcohols utilisa el procés Ziegler i el procés EPAL actualisat, com la transalquilación d'estireno per a formar 2-feniletanol. Es pot utilisar hidrur de dietilaluminio en lloc de trietilaluminio.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Weissermel, K.; Arpe, H. J. (2024-10-11). Química Orgànica Industrial: Productes de partida i intermijos més importants (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-9846-1.
- ↑ 2,0 2,1 Zerong Wang "Ziegler Alcohol Synthesis (Ziegler Higher Alcohol Synthesis, Alfol Process, Ziegler-Alfol Process, Ziegler-Alfol Synthesis)" in Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, 2010, John Wiley & Sons, Inc. Online ISBN 9780470638859
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe: Industrielle Organische Chemie, 5. Auflage, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim 1998, ISBN 3-527-28856-2, Pág. 232–233.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Proceso Ziegler» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.