Hvad er mekanismen til dannelse af phthalisk anhydrid?

Mekanisme til dannelse af phthalisk anhydrid

Phthalisk anhydrid produceres industrielt gennem katalytisk oxidation af ortho-xylen Brug af vanadium pentoxid (V2O5) som katalysator. Her er en sammenbrud af mekanismen:

Trin 1:Oxidation af ortho-xylen til phthalinsyre

* Ortho-xylen (C8H10) reagerer med ilt (O2) i nærvær af V2O5 ved høje temperaturer (ca. 350-400 ° C) og tryk (ca. 1-2 atm).

* Katalysatoren V2O5 hjælper med at aktivere iltmolekylet og lette oxidationsprocessen.

* To methylgrupper (-CH3) på ortho-xylenmolekylet oxideres til carboxylsyregrupper (-COOH), der danner phthalsyre (C8H6O4).

Trin 2:Dehydrering af phthalinsyre til phthalisk anhydrid

* Den phthalinsyre, der er dannet i trin 1, dehydreres derefter ved opvarmning af den yderligere (ca. 200-300 ° C).

* Denne proces fjerner et molekyle vand (H2O) fra phthalinsyre, hvilket fører til dannelse af phthalisk anhydrid (C8H4O3).

samlet reaktion:

C8H10 + 3O2 → C8H4O3 + 2H2O

Bemærk:

* Reaktionen er meget eksoterm og producerer en betydelig mængde varme.

* Tilstedeværelsen af ​​en katalysator er afgørende for, at reaktionen forekommer med en rimelig hastighed.

* Reaktionen udføres typisk i en kontinuerlig proces med en fast katalysator.

* Det phthaliske anhydrid oprenses derefter ved destillation.

Alternative metoder:

Mens den katalytiske oxidation af ortho-xylen er den mest almindelige industrielle metode, findes der andre metoder til fremstilling af phthalisk anhydrid. Disse inkluderer:

* Oxidation af naphthalen :Denne metode involverer oxidation af naphthalen ved anvendelse af luft i nærvær af en vanadiumkatalysator.

* diels-alder-reaktion :Denne metode involverer reaktionen af ​​maleisk anhydrid med cyclopentadien.

Oxidation af ortho-xylen foretrækkes imidlertid generelt på grund af dets høje udbytte og relativt lave omkostninger til råvarer.