Новости химической науки > Амины повышают выход этиленгликоля

В настоящее время самым масштабным способом использования окиси этилена является производство этиленгликоля, одного из мономеров, применяемых в синтезе полиэтилентерефталата (лавсана), производство и сбыт которого растет ежегодно.

Главная проблема, связанная с промышленным производством этиленгликоля, определяется тем, что в ходе некаталитической гидратации этиленоксида около 10% эпоксида превращается в ди- и триэтиленгликоль. Долю этих олигомеров в продуктах гидратации окиси этилена нельзя понизить, даже используя существенный избыток воды для гидратации.

Диэтиленгликоль еще может использоваться в качестве сомономера для производства ненасыщенных полиэфиров, однако в ряде случаев, многие производители полимеров предпочитают использовать этиленгликоль без примесей ди- и триэтиленгликоля. Последнее обстоятельство заставляет искать как возможные области применения побочных продуктов гидратации окиси этилена, так и способы понижения их доли в промышленном производстве.

Компанией Шелл Кемикал (Shell Chemical) ранее был запатентован процесс, с помощью которого удавалось избегать образования побочных продуктов. Он состоял из двух стадий: на первом этапе этиленоксид взаимодействует с оксидом углерода(IV), образуя этиленкарбонат, гидролиз этиленкарбоната приводит к образованию исключительно этиленгликоля.

Хотя этот способ и позволяет предотвратить формирование сопутствующих этандиолу веществ, двустадийность существенно увеличивает стоимость этиленгликоля, производимого таким образом.

Дж.С. Ледфорд (J. S. Ledford), Дж.В. Ван Хал (J. W. Van Hal) и Кс. Жанг (X. Zhang) разработали и запатентовали метод, позволяющий существенно улучшить селективность получения этиленгликоля, протекающий без промежуточного образования этиленкарбоната.

Их метод основан на том, что амины, сопряженные кислоты которых отличаются относительно высоким значением pKa (8–11), эффективно ингибируют взаимодействие этиленоксида с этиленгликолем, приводящее к образованию диэтиленгликоля.

Например, гидролиз окиси этилена в присутствие каталитических добавок 1,4-диазабицикло[2,2,2]октана (DABCO; pKa 8.82) позволяет добиться получения этиленгликоля с 96% выходом. Контрольный эксперимент (в отсутствие амина) приводит лишь к 85% выходу диола. Другие амины, предлагаемые в патенте в роли катализаторов – диаминопропан (pKa 10.65) и 3,3′-диамино-N-метилдипропиламин (pKa 10), также эффективно промотируют гидролиз окиси этилена и ингибируют образование нежелательных примесей.

Источник: Патент US 20067098367