Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
Промышленный синтез метанола основан на том, что окись углерода в присутствии катализатора (окислы цинка и хрома) восстанавливается водородом до метилового спирта (Баденская фабрика; Патар).
СО 4- 2Н«. —> СН3ОН
Для проведения процесса требуются высокие температуры (около 450°) и высокое давление (например, 200 ат).
Большую часть всего потребляемого количества метанола в настоящее время получают при помощи этого изящного способа; производство же метилового спирта из древесины сильно сократилось. В качестве побочных продуктов при синтезе метанола образуются изо-бутиловый спирт и др. вещества (например, жидкие углеводороды), которые при применении других катализаторов (солей кобальта) могут сделаться основными продуктами реакции. При соответствующем видоизменении катализаторов можно в больших количествах получать также изогексиловый спирт СН3СНгСН2СН(СН3)СН2ОН и изогепти-ловый спирт (СНз)2СНСН2СН(СН3)СН2ОН.
Чистый метиловый спирт представляет собой прозрачную, как вода, легкоподвнжную бесцветную жидкость, по запаху очень напоминающую этиловый спирт. Горит он иесветящнмея светло-голубым пламенем. Метанол действует опьяняющим образом и является сильным ядом; употребление его внутрь вызывает частичную или полную потерю зрения и отравления со смертельным исходом. Поэтому использование метанола в пищевых продуктах строго запрещено.
Окисление метилового спирта можно проводить в несколько стадий, причем сначала получается формальдегид, затем муравьиная кислота и, наконец, двуокись углерода:
> НСООН — СО, 4- Н,0
муравьиная двуокись
кислое углерода
сняон — > сн2о + н2о
метиловый муравьиный спирт альдегид
118
Гл. 4. Одноатомные гидроксильные функции
Метанол широко применяется и технике. Он используется для метилирования, например при синтезе моно- и лиметнланилнпов, дли получения хлористого метила, диме-тилс\.тьфата и .метилового эфира толуолсульфокнелоты, для приготовления формальдегида; применяется для денатурирования этилового спирта и как растворитель для лаков.
Присутствие в метиловом спирте примеси ацетона может быть определено при помощи так называемой «нолоформноп» реакции, основанной на том, что ацетон при действии пота и щелочи легко превращается в нодиформ:
СНаСОСНз -Ь 3^ -Д- ЗХаОН -> СН.,СОС13 ~ ЗХа.1 ЗНаО ацетон трииодацетон
СН3СОС13 + ХаОН -> СН„СООХа + СШ3
йодоформ
Образующийся нодоформ может быть обнаружен уже по запаху и количественно определен, например, весовым или спектрофотометрнческнм путем.
Этиловый спирт С2Н3ОН. Этиловый спирт в природных условиях довольно часто образуется из углеводов в результате брожения. Однако в почве, в природных водах и в атмосфере он был обнаружен лишь в минимальных количествах. Присутствие этилового спирта было установлено также в растениях, животных тканях и в крови, но и здесь он был найден тоже лишь в виде следов.
Этиловый спирт может быть синтезирован любым из рассмотренных нами ранее общих способов получения первичных спиртов. Однако для промышленного получения этого важного продукта представляют интерес лишь некоторые процессы.
Производство этилового спирта из этилена через этнлсерную кислоту
СН, СН^ОБОзН „о СНаОН
|| "-г-н,зо4-> ; ' —-> | + Н3304
СН2 СН3 СН3
организовано в настоящее время в широком масштабе * на базе дешевого этилена, получаемого при крекинге**.
Пригодным для использования в промышленности является также синтез этилового спирта из ацетилена. Он заключается в том, что к ацетилену присоединяют воду (способом, описанным в разделе «Ацетилен») в присутствии солей ртути как катализатора, а образующийся ацетальдегид затем каталитически восстанавливают водородом над никелем до этилового спирта.
Небольшие количества этилового спирта образуются в качестве побочных продуктов при синтезе бензинов по Фишеру — Тропшу (стр. 95) н при бутапольпом брожении крахмала (стр. 128).
Чаще всего этиловый спирт получают путем сбраживания Сахаров.
* [В последнее время все большее значение приобретает прямая гидратация этилена — Солее совершенный .метод, не требующий применения серной кислоты. Смесь этилена и водяного пара пропускают под давлением 05—75 ат при 260—300= над катализатором и получают этиловый спирт по реакции:
снп=сн„ -;- нон —> сн:1-сн.,он
Прим. редактора}
** [Большое значение для этой цели имеет этилен, получаемый дегидрированием и пиролизом (при 800") этап-пропановой смеси по схеме:
СН3—СН3 ~* СНо=СН3^ Н3
СН3—СН2—СН3 -¦* сн2=сн2-ьсн4
Этан-пропановая смесь — дешевое сырье, добываемое из попутных нефтяных газов (см. примечание на стр. 38]—Прим. редактора.
Спиртовое брожение
119
«Спиртовое брожение» является одним из самых интересных и (с народно-хозяйственной точки зрения) наиболее важных химических процессов. 1 '
Природные сахара, например виноградный и плодовый сахар (СвН|2ие), содержащиеся обычно в соках плодов, распадаются на Этиловын спирт и двуокись углерода при действии дрожжевых грибт ков, растущих в их разбавленных растворах. Реакция проходит с выходом 94—Уо /о согласно следующему уравнению:
