Органический синтез на основе предельных углеводородов

Сырьем для синтеза многих органических продуктов служат предельные углеводороды. Широкое применение из методов переработки предельных углеводородов находит окисление, хлорирование, сульфирование, сульфохлорирование и др.

В зависимости от условий процесса при окислении углеводородов получают спирты, альдегиды, кислоты, СО, Н₂ и др. Окислением низших парафинов в газовой фазе получают формальдегид, метиловый спирт, ацетальдегид:

При окислении парафиновых углеводородов С₁₅—-С₃₀ кислородом воздуха получают жирные кислоты, высшие спирты, моющие и поверхностно-активные вещества:

Окислением нафтеновых углеводородов, например циклогексана, получают циклогексанол C₆H₁₂О, циклогексанон С₆Н₁₀О, адипиновую кислоту НООС—(СН₂)₄—СООН. Хлорированием предельных углеводородов получают различные хлорзамещенные про­дукты, используемые далее для производства высокомолекулярных соединений (хлористый винил, хлоропрен, тетрафторэтилен и др.), полупродуктов органического синтеза (хлористые метил, этил, аллил и бензил, хлорбензол и др.), а также применяемые в качестве растворителей (хлористый метилен, ССЦ и др.), хладоагентов (хлороформ, хлористый этил и др.), для борьбы с вредителями сельского хозяйства, в качестве смазочных масел и т. д.

Хлорированию подвергают жидкие (парафиновые, нафтеновые и ароматические) и газообразные (метан, этан, пропан и др.) углеводороды. Для получения хлорированных углеводородов применяют термическое, фотохимическое, каталитическое хлорирование и хлорирование, инициируемое радикалами.

Термическое хлорирование проводят при нагревании смеси углеводородов и хлора до температуры диссоциации хлора на атомы (250°С). Чем устойчивее углеводород, тем должна быть выше температура хлорирования, так, например, для хлорирования бутана требуется нагревание до 250 °С, а метана — до 400 °С.

При фотохимическом хлорировании молекулы хлора диссоциируют под влияием фотонов или кванта энергии, например:

Каталитическое хлорирование ведут в присутствии хлоридов металлов переменной валентности (Cu₂Cl₂, FeCl₃, SbCl₅).

При жидкофазном хлорировании атомы хлора образуются при действии на молекулу С1₂ продуктов разложения перекиси или азосоединений, вводимых в жидкие углеводороды, например:

При хлорировании метана образуются хлорсодержащие углево­дороды; при этом протекают следующие реакции:

Процесс осуществляют при 400—480 °С в цилиндрических реакторах, футерованных диабазовыми плитками. При хлорировании образуется смесь, содержащая хлористый метил СН₃С1, хлористый метилен СН₂С1₂ хлороформ СНС1₃ и четыреххлористый углерод СС1₄. Выход этих продуктов [в %(мол.)] зависит от мольного соотношения С1₂: СН₄.

Выход товарных продуктов составляет 85—99% от израсходованного метана. При тщательном разделении можно получить продукты 99—99,5%-ной чистоты.

Хлорирование этана и пропана проводят при 300—400°С и в избытке углеводорода. При хлорировании этана в основном образуются хлористый этил и небольшое количество дихлорэтана:

При хлорировании пропана образуются монохлориды (2-хлорпропан и 1-хлорпропан) и полихлориды.