Пропилен
Работа из раздела: «
Химия»
Оглавление
Физические свойства 2
Химические свойства 2
Получение пропилена 4
Получение пропилена в лаборатории 4
Получение пропилена в промышенности 5
Применение: 6
Список литературы 9
Пропилен (пропен) Н3С—СН==СН2 относится к углеводородам ряда этилена
(алкены или олефины).
Алкены, или олефины (от лат. olefiant - масло — старое название, но широко
используемое в химической литературе. Поводом к такому названию послужил
хлористый этилен, полученный в XVIII столетии, — жидкое маслянист
вещество.) — алифатические непредельные углеводороды, в молекулах которых
между углеродными атомами имеется одна двойная связь.
Алкены содержат в своей молекуле меньшее число водородных атомов, чем
соответствующие им алканы (с тем же числом углеродных атомов), поэтому
такие углеводороды называют непредельными или ненасыщенными.
Алкены образуют гомологический ряд с общей формулой CnH2n.
Непредельный (алкеновый) радикал называют тривиальным названием или по
систематической номенклатуре: Н2С==CН—СН2 - аллил (пропенил-2)
Пропилен служит сырьем для получения изопропилбензола, ацетона, фенола,
полипропилена, глицерина, изопропилового спирта, синтетического каучука и
других ценных органических продуктов.
Физические свойства
Пропилен представляет из себя газообразное вещество с низкой температурой
кипения t кип=-47,7 °С и температурой плавления t пл= -187,6 °С, оптическая
плотность d204=0,5193.
Химические свойства
Пропен обладает значительной реакционной способностью. Его химические
свойства определяются, главным образом, двойной углерод-углеродной связью.
p-связь, как наименее прочная и более доступная, при действии реагента
разрывается, а освободившиеся валентности углеродных атомов затрачиваются
на присоединение атомов, из которых состоит молекула реагента.Все реакции
присоединения протекают по двойной связи и состоят в расщеплении [pic]-
связи алкена и образовании на месте разрыва двух новых [pic]-связей.
Чаще реакции присоединения идут по гетеролитическому типу, являясь
реакциями электрофильного присоединения.
Присоединение галогенов (галогенирование):
[pic]
Реакцию галогенирования обычно проводят в растворителе при обычной
температуре.
Галогены легко присоединяются по месту разрыва двойной связи с образованием
дигалогенопроизводных. Легче идет присоединение хлора и брома, труднее —
иода. Фтор взаимодействует со взрывом.
Присоединение водорода (реакция гидрирования):
[pic]
Присоединяя водород в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni), пропен
переходит в предельный углеводород — пропан.
Присоединение воды (реакция гидратации):
[pic]
Присоединение галогеноводородов (HHal) и воды происходит по правилу
В.В.Марковникова (1869). Водород кислоты Hhal присоединяется к наиболее
гидрированному атому углерода при двойной связи. Соответственно остаток Hal
связывается с атомом С, при котором находится меньшее число атомов
водорода.
[pic]
Горение на воздухе.
При поджигании горит на воздухе:
2СН2=СНСН3 + 9О2 [pic]6СО2 + 6Н2О.
С кислородом воздуха газообразные пропилен образует взрывчатые смеси.
Пропилен окисляется перманганатом калия в водной среде, что сопровождается
обесцвечиванием раствора KMnO4 и образованием гликолей (соединений с двумя
гидроксильными группами при соседних атомах С).
[pic]
Окисление кислородом воздуха в пропиленоксид при нагревании в присутствии
серебряных катализаторов:
[pic]
Полимеризация– связывание множества молекул пропилена друг с другом.
Условия реакции: нагревание, присутствие катализаторов. Соединение молекул
происходит путем расщепления внутримолекулярных [pic]-cвязей и образования
новых межмолекулярных [pic]-cвязей:
[pic]
Получение пропилена
Получение пропилена в лаборатории
Из лабораторных способов получения пропилена можно отметить следующие:
1. Отщепление галогеноводорода от галогеналкилов при действии на них
спиртового раствора щелочи:
H2C—CH2 – CH3 = H2C==CH2– CH3 + KCl + H2O
| |
| Cl |
|H |
| K—ОH |
2. Гидрирование пропина в присутствии катализатора (Pd):
H—C?C— CH3 + H2 = H2C==CH— CH3
3. Дегидратация пропилового спирта (отщепление воды). В качестве
катализатора используют кислоты (серную или фосфорную) или А12O3:
Н2С—СН2 — CH3 = Н2С==СН — CH3 + Н2О
| |
| H -OH|
4. Отщепление двух атомов галогена от дигалогеноалканов, содержащих
галогены при соседних атомах С. Реакция протекает под действием металлов
(Zn и др.):
[pic]
Получение пропилена в промышенности
В природе алкены встречаются редко. Обычно пропилен выделяют из газов
нефтепереработки (при крекинге сырой нефти в кипящем слое (процесс фирмы
BASF), пиролизе бензиновых фракций) или попутных газов, а также из газов
коксования угля. Существует несколько видов пиролиза пропилена: пиролиз в
трубчатых печах, пиролиз в реакторе с кварцевым теплоносителем (процесс
фирмы Phillips Petroleum Co.), пиролиз в реакторе с коксовым теплоносителем
(процесс фирмы Farbewerke Hoechst), пиролиз в реакторе с песком в качестве
теплоносителя (процесс фирмы Lurgi), пиролиз в трубчатой печи (процесс
фирмы Kellogg), процесс Лавровского — Бродского, автотермический пиролиз по
Бартоломе. В промышленности пропилен получают также дегидрированием алканов
в присутствии катализатора (Сr2О3, Аl2О3).
Промышленным способом получения пропилена наряду с крекингом служит
дегидратация пропанола над оксидом алюминия:
[pic]
Применение
Пропилен находит свое применение в промышленном синтезе.
Полипропилен. Производство полипропилена в промышленности началось в
1954 году благодаря работам Натты, который использовал для полимеризации
пропилена каталитическую систему Циглера. Натта впервые получил
стереорегулярный полимер, названный им изотактическим; в нем все метильные
группы расположены по одну сторону цепи, что способствует благоприятной
'упаковке' полимерных молекул и определяет хорошие механические свойства
полипропилена:
[pic]
Полипропилен находит аналогичное полиэтилену применение — как пластик, для
производства волокна и др.
Оксид пропилена. Около 10% нефтехимического пропилена расходуется на
производство оксида пропилена. До 1968 года оксид пропилена производился
только хлоргидринным методом (промежуточно образовывался пропиленхлоргидрин
):
[pic]
Этот метод имеет недостатки, связанные с использованием дорогостоящих хлора
и гидроксида кальция. Начиная с 1968 года появился альтернативный вариант,
так называемый халкон-процесс, основанный на взаимодействии пропилена с
гидропероксидами (например., третичным бутилпероксидом ):
[pic]
Вполне вероятно, что этот метод со временем полностью заменит хлоргидринный
процесс. Оксид пропилена используется для синтеза пропиленгликоля, из
которого далее получают взаимодействием с многоатомными спиртами (например,
глицерином) пенополиуретаны, находящие применение в качестве амортизирующих
материалов (коврики, мебель, упаковка), теплоизоляторов в строительстве,
фильтрующих и сорбирующих жидкости материалов.
Изопропиловый спирт и ацетон. Важнейшее применение пропилена связано с
синтезом изопропилового спирта и ацетона. Как уже упоминалось,
изопропиловый спирт, который используется как ценный растворитель, можно
считать первым продуктом нефтехимии. Интересно, что большие количества его
все еще получают, как в 1920 году, сернокислотным процессом:
[pic]
Изопропиловый спирт также получают прямой гидратацией пропилена в
присутствии кислых катализаторов:
[pic]
Почти 50% производимого изопропилового спирта расходуется на получение
ацетона дегидрированием на медно-цинковом катализаторе или оксиде цинка при
380°С:
[pic]
Гидроформилирование. Особо хотелось обратить внимание на использование
пропилена для синтеза альдегидов с помощью замечательной реакции
гидроформилирования, или оксосинтеза, которая была открыта в 1938 году и
стала одной из важнейших в нефтехимии.
При взаимодействии пропилена (и других алкенов) с монооксидом углерода и
водорода (такая смесь называется синтез-газом) в присутствии карбонилов
кобальта Со2(СО)8 при температуре 150— 180°Си давлении 200 —250 атм
образуются два альдегида — нормального и изостроения:
[pic]
С момента открытия эта реакция являлась предметом интенсивных исследований
ученых: необходимо было смягчить условия реакции, по возможности уменьшить
долю менее ценных разветвленных альдегидов и избежать возможной реакции
гидрирования двойной связи. Были разработаны более экономичные процессы,
например, с использованием родиевых катализаторов, стабилизированных
трифенилфосфином . В последнем случае удалось снизить температуру до 100°С,
давление —до 20 атм и повысить выходы альдегидов нормального строения.
Акриловая кислота и акрилонитрил. Теперь перейдем к продуктам,
получаемым в результате реакций метильной группы пропилена. В этом ряду
основное место без сомнения занимают процессы
получения акриловой кислоты
[pic]
и акрилонитрила
[pic]
В 50-е годы эфиры акриловой кислоты стали широко использовать в
промышленности в качестве ценных сополимеров.
[pic]
Примерно 15% нефтехимического пропилена используется в качестве исходного
продукта для производства акрилонитрила, из которого получают ценное
волокно (нитрон), пластические массы (сополимер со стиролом), синтетические
каучуки (сополимер с бутадиеном). Но в конце 50-х годов был разработан
гораздо более дешевый способ — окислительный аммонолиз пропилена. Суть
реакции заключается в окислении пропилена в присутствии аммиака:
[pic]
Список литературы
1 А.И. Артеменко, Органическая химия, М.:Высшая школа – 1998, 535 с.
2 Б.Д. Степин, А.А.Цветков, Органическая химия, М.:Высшая школа – 1994, 605
с.
3 http://chem..edu.ru
