هر مشکل اکسیداسیون در نهایت به یک سوال می رسد: تا چه اندازه می خواهید مولکول را فشار دهید، و چه مقدار معرف را می خواهید در سفر خرج کنید؟ اسید کرومیک با قوام بلانت پاسخ می دهد. در یک عملیات، یک الکل اولیه را تا آخر به کربوکسیلیک اسید و یک الکل ثانویه را به طور تمیز به کتون تبدیل می کند. این قابلیت اطمینان دقیقاً به همین دلیل است که معرف هنوز آموزش داده می‌شود، هنوز مورد استناد قرار می‌گیرد و هنوز در هزاران روش استفاده می‌شود - حتی زمانی که شیمی تولید بی‌صدا به سمت جایگزین‌های سبک‌تر و کاتالیزوری پیش می‌رود.
دیدگاه یک پزشک از مسیر کلاسیک کروم (VI) – در چه چیزی برتری دارد، محدودیت‌های آن در کجا ظاهر می‌شوند، و اینکه چگونه همان منطق اکسیداسیون اکنون شیمی مونومرهای تجدیدپذیر را شکل می‌دهد.
اکسیداسیون اسید کرومیک، در عمل، یک ترکیب شیمیایی از آماده سازی درجا است. اسید کرومیک (H 2 CrO 4 ) به ندرت با این نام خریداری می شود. این در محلول از منابع ارزان قیمت کروم (VI) تولید می‌شود و گونه‌های فعال آن صرفنظر از اینکه کدام دستور غذا را انتخاب می‌کنید یکسان است.
انتشار هر سه آماده سازی همان گونه های کروم الکتروفیل (VI). . اکسیداسیون از طریق یک استر کرومات انجام می شود: اکسیژن الکل به کروم متصل می شود، سپس پیوند کربن-هیدروژن روی کربن کربینول شکسته می شود و بستر به حالت اکسیداسیون بالاتر می رود. در این فرآیند مرکز کروم از کروم نارنجی عمیق (VI) به کروم سبز (III) نزول می کند. آن رنگ زمردی تصادفی نیست - این معرف گزارش می دهد که کار خود را به پایان رسانده است .
مقصد بستگی به این دارد که چند اتم هیدروژن به کربن کربینول، کربن حامل گروه هیدروکسیل، متصل باقی بماند.
| بستر | محصول | چه اتفاقی می افتد |
|---|---|---|
| الکل اولیه | اسید کربوکسیلیک | از آلدهید عبور می کند که هیدراته می شود و بیشتر اکسید می شود |
| الکل ثانویه | کتون | واکنش در شرایط عادی در کتون متوقف می شود |
| الکل سوم | بدون واکنش | هیچ هیدروژن قابل انتزاعی روی کربن کربینول باقی نمی ماند |
| آلدهید | اسید کربوکسیلیک | شکل هیدراته دقیقاً مانند یک الکل اولیه رفتار می کند |
در اسید کرومیک آبی، یک آلدهید نقطه توقف نیست. محل نگهداری است. تنها راه تمیز برای توقف در آلدهید، حذف آب و انتخاب یک معرف کروم ملایم تر مانند PCC است.
این منطق ساختاری بسیار فراتر از الکل های ساده است. اگر یک مولکول دارای دو موقعیت قابل اکسید شدن باشد، یک معرف کروم قوی هر دو انتها را به سمت سطح اسید کربوکسیلیک سوق می دهد . 5-هیدروکسی متیل فورفورال (HMF) را در نظر بگیرید، یک ماده شیمیایی مبتنی بر بستر زیستی که بر روی یک حلقه فوران با یک الکل اولیه در یک طرف و یک آلدهید در طرف دیگر ساخته شده است. اکسیداسیون کامل HMF اسید 2،5-فوراندیکربوکسیلیک (FDCA) را ایجاد می کند، مونومر دی اسیدی که در شیمی بسته بندی های تجدید پذیر تبدیل شده است.
5-هیدروکسی متیل فورفورال (HMF): یک ماده شیمیایی مبتنی بر بستر زیستی این ترکیب فوران مبتنی بر زیست با هر دو گروه الکل و آلدهید، پیش ساز کلیدی برای FDCA است که نقش آن را در شیمی اکسیداسیون مورد بحث برجسته می کند. مشاهده محصول → مسیرهای صنعتی برای رسیدن به FDCA به کروم استوکیومتری متکی نیستند، اما دقیقاً بر اساس این منطق اکسیداسیون ساخته شده‌اند: هر دو گروه عملکردی فورانیک را به حالت اکسیداسیون بالا فشار دهید و دی اسید را جدا کنید. معرف تغییر می کند. مفهوم ندارد.
در نیمکت، کرومیک اسید ارزان، قابل اعتماد و سریع است. در کارخانه آزمایشی، به دفتر کل بدهی ها تبدیل می شود. استوکیومتری اولین بررسی واقعیت است: یک مرکز کروم (VI) سه الکترون را می پذیرد، در حالی که تبدیل یک الکل اولیه به یک اسید کربوکسیلیک به دو الکترون نیاز دارد. نتیجه عملی این است دو معادل کروم برای هر سه مولکول بستر مصرف می شود - یک بار فلز سنگین که با حرکت دسته ها از گرم به کیلوگرم، به طرز شرم آور سریع رشد می کند.
سپس ضایعات می آید. کروم (VI) سمی است و به عنوان یک سرطان زا طبقه بندی می شود. مخلوط‌های مصرف‌شده باید به کروم (III) تقلیل داده شوند، رسوب داده شوند و به‌عنوان زباله‌های خطرناک استفاده شوند. همچنین دفاع از گزینش پذیری در کشتی های بزرگ سخت تر می شود: گرمازا شدید و اکسیداسیون موضعی بیش از حد می تواند به موقعیت های بنزیلی یا آلییک حمله کند و حمام یخ دیگر دوست قابل اعتمادی در یک راکتور 100 لیتری نیست.
به همین دلیل است که تولیدکنندگان مونومرهای زیستی مشتق از اکسیداسیون به دنبال جایگزین های کاتالیزوری هستند. مسیر تجاری به FDCA بر اکسیداسیون هوازی کاتالیزوری HMF متمرکز است تا شیمی کروم استوکیومتری. هدف واکنش یکسان است، اما اکسیدان و اقتصاد اتم کاملاً متفاوت هستند. یک نمای کلی روشن از روش اکسیداسیون شیمیایی برای تهیه FDCA نشان می دهد که میدان چقدر از معرف کلاسیک کروم فاصله گرفته است.
2،5-فوراندی کربوکسیلیک اسید (FDCA): مونومر دی اسید قابل تجدید محصول کاملا اکسید شده HMF و جایگزینی برای اسید ترفتالیک، به عنوان یک مونومر تجاری مبتنی بر زیست برای بسته بندی و پلاستیک. مشاهده محصول → خود FDCA در انتهای آن توالی اکسیداسیون قرار دارد و منتظر است تا در بسته بندی، الیاف و پلاستیک های مهندسی پلیمریزه شود.
هیچ کدام از اینها به این معنی نیست که معرف فقط در کتاب های درسی تعلق دارد. برای کار در مقیاس کوچک، اعتبارسنجی روش، و واکنش‌هایی که سرعت آن بیشتر از صرفه‌جویی در واکنش‌ها اهمیت دارد، کرومیک اسید یک انتخاب قابل اعتماد باقی می‌ماند. اگر بستر شرایط آبی شدید اسیدی را تحمل کند، اگر هدف اسید کربوکسیلیک باشد نه آلدئید، و اگر دسته در داخل یک هود بخورد، واکنش اغلب در کمتر از یک ساعت با ظروف شیشه‌ای در قفسه تمام می‌شود.
قانون عملی این است که معرف را با مقیاس و با حالت اکسیداسیونی که واقعاً نیاز دارید مطابقت دهید. آیا به کتون از الکل ثانویه نیاز دارید؟ کرومیک اسید آن را تمیز می دهد. آیا به اسید یک الکل اولیه نیاز دارید در حالی که یک آلکن حساس در نزدیکی آن قرار دارد؟ از آلکن محافظت کنید، دما را پایین نگه دارید یا یک مسیر با واسطه نیتروکسیل یا آنزیمی را در نظر بگیرید.
شهرت معرف به دست آمده است. ترکیبات کروم (VI) جهش زا و سرطان زا هستند و محلول های اسیدی مورد استفاده در اکسیداسیون به ویژه برای پوست و چشم ها تهاجمی هستند. قوانین زیر برای هر کسی که این واکنش ها را انجام می دهد حداقل است.
هرگز اجازه تماس پوست با محلول های اسید کرومیک یا مواد جامد کروم (VI) را ندهید. در یک هود کار کنید، دستکش نیتریل بپوشید و از محافظ پاشش پاشش استفاده کنید. حتی یک نشت کوچک می تواند یک سوختگی شیمیایی جدی ایجاد کند.
اکسیدان مصرف شده و اضافی را قبل از دفع با افزودن بی سولفیت سدیم یا متابی سولفیت سدیم خاموش کنید. این امر کروم (VI) را به کروم بسیار کم خطر (III) کاهش می دهد، که سپس می تواند به عنوان ضایعات فلزی تنظیم شده در نظر گرفته شود.
انتقال نارنجی به سبز نشانگر بصری شماست. اگر مخلوط بیش از زمان مورد انتظار نارنجی بماند، یا زیرلایه کند است یا اکسیدان توسط واکنش های جانبی مصرف شده است.
یک اکسیداسیون تمیز خود را نشان می دهد: معرف نارنجی به طور پیوسته به رنگ سبز تیره تخلیه می شود، دما تحت کنترل باقی می ماند و خاموش کننده هیچ بخار، افزایش گرما یا تکامل گاز ایجاد نمی کند.
از ظروف شیشه ای و قفسه معرف عقب نشینی کنید. اکسیداسیون با اسید کرومیک بیش از یک نام از برنامه درسی کارشناسی است. این یک نمایش کارآمد از چگونگی شکل دادن حالت اکسیداسیون به معماری مولکولی است. همان مسیر مفهومی - صعود یک الکل به یک آلدهید و سپس به یک اسید کربوکسیلیک - مستقیماً از طریق تولید مونومرهای تجدید پذیر می گذرد.
در پلت فرم فوران سازماندهی شده در اطراف HMF، سطوح اکسیداسیون دستور زبان کل خانواده است. HMF یک الکل و یک آلدهید را حمل می کند. FDCA شکل دی اسیدی کاملاً اکسید شده آن است. و دیول 2،5-فوراندیل دی متانول (FDM) انتهای کاهش یافته همان اسکلت ساختاری را اشغال می کند. هر یک از این مولکول‌ها در موقعیت متفاوتی روی پلکان اکسیداسیون قرار می‌گیرند و هر کدام برای شیمی پایین دست متفاوت ارزشمند هستند.
2،5-فوراندیل دی متانول (FDM): فوران دیول کاهش یافته همتای کاهش یافته در پلکان اکسیداسیون فوران، تولید شده توسط هیدروژناسیون HMF، مفید برای داروها و پلی استرها. مشاهده محصول → برای شیمیدان نیمکتی، درس این است که با اسید کرومیک با احترام رفتار کرده و آن را عمداً انتخاب کنید: زمانی که سریعترین مسیر صادقانه است از آن استفاده کنید، و زمانی که مقیاس یا حساسیت نیاز به شیمی اکسیداسیون ظریفتری دارد، اطراف آن را طراحی کنید. برای ناظر صنعت، همین واکنش یادآور این است که بلوک‌های ساختمانی فورانیک آینده با منطق شیمیایی که برای نسل‌ها وجود داشته به هم متصل شده‌اند. تنها تغییر واقعی مواد اولیه است - و آن ها مولکول های پلت فرم فوران دیگر کنجکاوی آزمایشگاهی نیستند. آنها در مقادیر صنعتی تولید می شوند.
Copyright© Zhejiang Sugar Energy Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
