Гидратация нитрилов
Материалы / Реакции присоединения молекул НХ с кислым атомом водорода к ненасыщенным соединениям / Гидратация нитрилов

Наиболее важные промышленные процессы гидратации нитрилов – реакции синтеза акриламида и адипиновой кислоты.

(5)

(6)

Сернокислотная гидратация нитрила акриловой кислоты (НАК) по реакции (5) осуществляется в концентрированном растворе кислоты в условиях, когда продукт гидратации – акриламид(АА) – образуется в форме сульфата акриламида

(7)

Разложение соли проводят аммиаком с образованием АА и сульфата аммония (селективность по НАК ~ 80%).

Скорость стадии (7) также, как и в случае этилена определяется кислотностью среды.

(8)

а механизм реакции типичен для катализа сильными кислотами:

Протонированная молекула НАК присоединяет молекулу воды с образованием енольной формы амида и НА с последующей изомеризацией гидроксиимина в амид и связыванием амида серной кислотой.

Разработаны и гетерогенные металлсодержащие катализаторы – Cuмет, медь Ренея, меднохромовый и медноцинковый катализаторы синтеза АА. На катализаторе медь Ренея при 80 – 120°С степень превращения НАК 60 – 80%, селективность ~ 96%.

Скорость реакции (5) на мелкодисперсном металлическом медном катализаторе (получен разложением СuС2О4) описывается уравнением (9)

(9)

где CAA и CAK – концентрации АА и акриловой кислоты в растворе. Схема механизма включает восстановленные центры Z·Н2О на поверхности меди.

A– – анион акриловой кислоты.

При QZ·HAK << 1 скорость реакции

(10)

Из сравнения (9) и (10) следует, что k = k2b1; К1 = b3 / СH2O и К2 = 2b40.5.

В последние 15 лет появились биотехнологические способы получения акриламида из НАК. Разработан штамм микроорганизмов, содержащих фермент нитрилгидратазу, способный при 20°С и атмосферном давлении проводить гидратацию НАК с выходом 100% АА. Процесс разработан в Японии (фирма Nitto Chem. Jnd) и в России и реализован в промышленном масштабе.

Смотрите также

Цинк (Zincum), Zn
Цинк - химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 30, атомная масса 65,38, синевато-белый металл. Известно 5 стабильных изотопов с массовыми числами 64, 66, 67, 68 и ...

Ученые вскрыли процесс образования снежинок
Ученые из Франции и США установили, что снежинки образуются благодаря бактериям. Работа ученых опубликована в последнем номере журнала Science. Ученые под руководством Брента Кристнера из государств ...

Химические методы получения порошкообразных материалов и извлечения железа
Как с точки зрения экономической, так и экологической существует потребность в разработке процесса прямого превращения отходов механической обработки, таких как мелкая стружка, в порошок, ко ...