Этановая кислота. Физические свойства, получение и применение


Этилацетат
Общие
Хим. формулаC4H8O2
Рац. формулаCH3-COO-CH2-CH3
Физические свойства
Молярная масса88,11 г/моль
Плотность0,902 г/см³
Поверхностное натяжение25,13 ± 0,01 мН/м [1] , 23,39 ± 0,01 мН/м [1] , 20,49 ± 0,01 мН/м [1] , 17,58 ± 0,01 мН/м [1] и 14,68 ± 0,01 мН/м [1]
Динамическая вязкость0,578 ± 0,001 мПа·с [2] , 0,423 ± 0,001 мПа·с [2] , 0,325 ± 0,001 мПа·с [2] и 0,259 ± 0,001 мПа·с [2]
Энергия ионизации10,01 ± 0,01 эВ [3]
Термические свойства
Т. плав.−84 °C
Т. кип.77 °C
Т. всп.24 ± 1 °F [3] и −4 ± 1 °C [4]
Пр. взрв.2 ± 1 об.% [3] и 2 ± 0,1 об.% [4]
Давление пара73 ± 1 мм рт.ст. [3] , 10 ± 1 кПа [5] , 12,6 ± 0,1 кПа [6] и 100 ± 1 кПа [5]
Оптические свойства
Показатель преломления1,3720
Структура
Дипольный момент1,78 ± 0,09 Д [7]
Классификация
Рег. номер CAS141-78-6
PubChem8857
Рег. номер EINECS205-500-4
SMILES
Кодекс АлиментариусE1504
RTECSAH5425000
ChEBI27750
ChemSpider8525
Безопасность
Токсичностьмалотоксично
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Получение [ править | править код ]

В 2003 глобальное производство было около миллиона тонн в год.

Основной способ получения — окисление этилена (процесс Вакера):

2 C H 2 = C H 2 + O 2 → 2 C H 3 C H O <2CH_<2>< ext<=>>CH_<2>+O_<2> ightarrow 2CH_<3>CHO>>>

В качестве окислителя в процессе Вакера используется хлорид палладия, регенерирующийся окислением хлоридом меди в присутствии кислорода воздуха:

C H 2 = C H 2 + P d C l 2 + H 2 O → C H 3 C H O + P d + 2 H C l < ext<=>>CH_<2>+PdCl_<2>+H_<2>O ightarrow CH_<3>CHO+Pd+2HCl>>> P d + 2 C u C l 2 → P d C l 2 + 2 C u C l ightarrow PdCl_<2>+2CuCl>>> 4 C u C l + 4 H C l + O 2 → 4 C u C l 2 + 2 H 2 O <4CuCl+4HCl+O_<2> ightarrow 4CuCl_<2>+2H_<2>O>>> 2>

Также получают уксусный альдегид гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова), с образованием енола, который изомеризуется в альдегид:

C 2 H 2 + H 2 O → H g 2 + , H + C H 3 C H O <2>+H_<2>O<>],H^<+>>>CH_<3>CHO>>> 2>

Другой метод доминировал до открытия процесса Вакера. Он состоял в окислении или дегидрировании этилового спирта, на медном или серебряном катализаторе.

C 2 H 5 O H → A g , o C C H 3 C H O + H 2 <5>OH<>]C>>CH_<3>CHO+H_<2>>>> 2 C 2 H 5 O H + O 2 → A g , o C 2 C H 3 C H O + 2 H 2 O <2C_<2>H_<5>OH+O_<2><>]C>>2CH_<3>CHO+2H_<2>O>>> 2>

Некоторые карбоновые кислоты встречаются в природе в свободном состоянии (муравьиная, уксусная, масляная, валериановая и др.). Однако, основным источником карбоновых кислот является органический синтез. Рассмотрим основные способы получения карбоновых кислот

Общие способы получения карбоновых кислот

1. Окисление первичных спиртов и альдегидов под действием различных окислителей

Окисление спиртов

В качестве окислителей применяют KMnO4 и K2Cr2O7.

Например:

Окисление альдегидов

Для окисления альдегидов используются те же реагенты, что и для спиртов.

При окислении перманганатом калия происходит обесцвечивание фиолетово-розового раствора.

При окислении дихроматом калия — цвет меняется с оранжевого на зеленый.

А также для них характерны реакции «серебряного зеркала» и окисление гидроксидом меди (II) – качественные реакции альдегидов:

2. Гидролиз галогензамещенных углеводородов, содержащих три атома галогена у одного атома углерода

В результате реакции образуются спирты, содержащие три группы ОН у одного атома углерода. Такие спирты неустойчивы и отщепляют воду с образованием карбоновой кислоты:

3. Получение карбоновых кислот из цианидов (нитрилов)

Этот способ позволяет наращивать углеродную цепь при получении исходного цианида. Дополнительный атом углерода вводят в состав молекулы, используя реакцию замещения галогена в молекуле галогенуглеводорода цианидом натрия:

Образующийся нитрил уксусной кислоты CH3-CN (ацетонитрил, метилцианид) при нагревании гидролизуется с образованием ацетата аммония:

При подкислении раствора выделяется кислота:

4. Использование реактива Гриньяра (по схеме)

5. Гидролиз галогенангидридов кислот

С водой низшие хлорангидриды реагируют чрезвычайно энергично, образуя соответствующую карбоновую кислоту и соляную кислоту:

В промышленности

1. Выделяют из природных продуктов

(жиров, восков, эфирных и растительных масел)

2. Окисление алканов кислородом воздуха ( в присутствии катализаторов – солей марганца или при нагревании под давлением)

Обычно образуется смесь кислот. При окислении бутана единственным продуктом является уксусная кислота:

3. Окисление алкенов и алкинов

При жестком окислении алкенов кипящим раствором KMnO4 в кислой среде происходит полный разрыв двойной связи:

При жестком окислении (нагревание, концентрированные растворы, кислая среда) происходит расщепление углеродного скелета молекулы алкина по тройной связи и образуются карбоновые кислоты:

4. Окисление гомологов бензола (получение бензойной кислоты)

Для получения бензойной кислоты можно использовать окисление монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:

В лаборатории

1. Гидролиз сложных эфиров

При кислотном гидролизе получают карбоновые кислоты и спирты (реакция обратная этерификации):

2. Из солей карбоновых кислот

3. Гидролиз ангидридов кислот

При легком нагревании с водой ангидриды образуют соответствующие карбоновые кислоты:

4. Щелочной гидролиз галоген производных карбоновых кислот

Специфические способы получения важнейших кислот

Способы получения НСООН

1. Взаимодействие оксида углерода (II) с гидроксидом натрия

Муравьиную кислоту получают нагреванием под давлением гидроксида натрия и оксида углерода (II) под давлением и обработкой полученного формиата натрия серной кислотой:

2. Каталитическое окисление метана

3. Декарбоксилирование щавелевой кислоты

Муравьиную кислоту можно получить при нагревании щавелевой кислоты:

Способы получения СН3СООН

Получение уксусной кислоты для химических целей

1. Синтез из ацетилена

Данный способ получения уксусной кислоты основан на окислении уксусного альдегида, который в свою очередь получают из ацетилена по реакции Кучерова (ацетилен получают из очень доступного сырья — метана):

2. Каталитическое окисление бутана

Большое значение имеет способ получения уксусной кислоты, основанный на окислении бутана кислородом воздуха:

Процесс получения уксусной кислоты из метана является многостадийным (метан – ацетилен – уксусный альдегид – уксусная кислота). Ее получение окислениям будана сокращает число стадий, что дает большой экономический эффект.

3. Каталитическое карбонилирование метанола

Получение уксусной кислоты для пищевых целей

4. Уксуснокислое брожение этанола

Уксусную кислоту для пищевых целей получают уксуснокислым брожением жидкостей, содержащих спирт (вино. пиво):

Карбоновые кислоты

Реакционная способность [ править | править код ]

По своим химическим свойствам уксусный альдегид является типичным алифатическим альдегидом, и для него характерны реакции этого класса соединений. Его реакционная способность определяется двумя факторами: активностью карбонила альдегидной группы и подвижностью атомов водорода метильной группы, вследствие индуктивного эффекта карбонила.

Подобно другим карбонильным соединениям с атомами водорода у α-углеродного атома, ацетальдегид таутомеризируется, образуя енол — виниловый спирт, равновесие почти полностью смещено в сторону альдегидной формы (константа равновесия — только 6⋅10 −5 при комнатной температуре [3] ):

Реакция конденсации [ править | править код ]

Из-за небольших размеров молекулы и доступности в виде безводного мономера (в отличие от формальдегида) ацетальдегид является широко распространённым электрофильным агентом в органическом синтезе [4] . Что касается реакций конденсации, альдегид прохирален. Он используется, в основном, как источник синтона «CH3C + H(OH)» в альдольной и соответствующих реакциях конденсации. Реактив Гриньяра и литий-органические соединения реагируют с MeCHO, образуя производные гидроксиэтила. В одной из реакций конденсации, три эквивалента формальдегида присоединяются, а один восстанавливает образующийся альдегид, образуя из MeCHO пентаэритрит (C(CH2OH)4.)

В реакции Штрекера [5] ацетальдегид конденсируется с цианидом и аммиаком, образуя после гидролиза аминокислоту — аланин [6] . Ацетальдегид способен конденсироваться с аминами образуя имины, так как конденсация циклогексиламина даёт N-этилиден циклогексиламин. Эти имины могут быть использованы для прямой последующей реакции, таких, как альдольная конденсация [7] .

Чтать также: Зачем в вино добавляют спирт

Ацетальдегид также — важный строительный блок для синтезов гетероциклических соединений. Выдающийся пример — конверсия под действием аммиака до 5-этил-2-метилпиридина («альдегид-коллидин») [8]

Реакция альдольной конденсации обусловлена подвижностью водорода в альфа-положении в радикале и осуществляется в присутствии разбавленных щелочей. Её можно рассматривать как реакцию нуклеофильного присоединения одной молекулы альдегида к другой:

C H 3 — C H O + C H 3 — C H O → C H 3 — C H ( O H ) — C H 2 — C H O < ext<->>CHO+CH_<3>< ext<->>CHO ightarrow CH_<3>< ext<->>CH(OH)< ext<->>CH_<2>< ext<->>CHO>>> 3>

Производные ацеталя [ править | править код ]

Три молекулы ацетальдегида конденсируются, образуя «паральдегид» — циклический тример, содержащий одиночные С-О связи. Конденсация четырёх молекул даёт циклическое соединение, называемое метальдегид.

Ацетальдегид образует стабильные ацетали при реакции с этанолом в условиях дегидратации. Продукт CH3CH(OCH2CH3)2 называется «ацеталь» [9] , хотя термин используется для описания более широкой группы соединений с общей формулой RCH(OR’)2.

Токсичность

Находясь в состоянии пара в воздухе, кислота повреждает глаза, нос и горло уже при концентрации более 10 мг / м³. Серьезные последствия наблюдаются при десятидневной повторяющейся действия загрязненной кислотой воздуха с содержанием до 26 мг / м³.

Низкоонцентрированных растворы уксусной кислоты (около 5%) могут раздражать слизистые оболочки. Концентрированная кислота в значительной степени повреждает кожу при контакте: в случае ее попадания, необходимо промыть пораженное место большим количеством воды или раствора пищевой соды. При проглатывании уксусной кислоты наблюдается боль в пищеводе и рту, это может привести к появлению тошноты и проблем с дыханием. В этом случае необходимо ополоснуть ротовую полость и обратиться к врачу.

Токсические дозы при потреблении кислоты человеком точно не известны. Полулетальные дозой для крыс является 3310 мг / кг, для кроликов — 1200 мг / кг. Потребление человеком 89-90 г чистой кислоты крайне опасно, а предельной численностью для ежедневного потребления является 2,1 г.

Применение [ править | править код ]

Применяют уксусный альдегид для получения уксусной кислоты, бутадиена, некоторых органических веществ, альдегидных полимеров.

Традиционно ацетальдегид, в основном, использовался в качестве прекурсора к уксусной кислоте. Такое применение было отвергнуто ввиду того, что уксусная кислота более эффективно производится из метанола с помощью процессов Монсанто [10] и Катива [11] . В терминах реакции конденсации, ацетальдегид — важный прекурсор к пиридиновым производным, пентаэритролу и кротональдегиду. Мочевина и ацетальдегид конденсируются, образуя смолы. Уксусный ангидрид реагирует с ацетальдегидом, давая этилидендиацетат, из которого получают винилацетат — мономер поливинилацетата.

Химические свойства

В газовой фазе между молекулами кислоты возникают водородные связи, поэтому они находятся преимущественно в димерних форме (также известные тетрамеры):

Кроме этого возможно образование гидратированного димера: молекулы сочетаются между собой только одним связью, а к свободным карбоксильной и гидроксильной групп присоединяются водородными связями по одной молекуле воды. Степень превращения в димерные структур увеличивается с повышением концентрации раствора и снижается с повышением температуры.

Уксусная кислота является типичной карбоновой кислотой, она участвует во всех реакциях, характерных для этого ряда соединений. В водном растворе кислота распадается и отдает ион H + молекулам воды, образуя структуру с двумя равными связями C-O:

Проявляя кислотные свойства, уксусная кислота взаимодействует с активными металлами, оксидами и гидридами металлов, металлоорганических соединений, аммиаком, образуя ряд солей — ацетатов.

Органические ацетаты является эфирами — продуктами взаимодействия кислоты со спиртами:

Конденсацией кислоты с этен синтезируют винилацетата — промышленно важную соединение, мономер поливинилацетата:

При воздействии сильных обезвоживающих агентов (типа P 2 O 5) образуется уксусный ангидрид. Аналогичным результат при участии некоторых агентов хлорирования (тионилхлорида, фосгена) — тогда синтез ангидрида проходит через стадию получения ацетилхлорида.

Пропуская разогретую пару кислоты над катализатором (оксидами марганца, тория, циркония), можно синтезировать ацетон (с выходом около 80%):

При нагревании до 600 ° C уксусная кислота дегидратируется к Кётене — етенону:

Биохимия [ править | править код ]

В печени имеется фермент алкогольдегидрогеназа, который окисляет этанол в ацетальдегид, который затем окисляется в безопасную уксусную кислоту посредством ацетальдегиддегидрогеназы. Эти две реакции окисления связаны с восстановлением NAD + в NADH [12] . В мозгу алкогольдегидрогеназа не играет особой роли в окислении этанола в ацетальдегид, это делает энзим каталаза. Конечные шаги алкогольной ферментации в бактериях, растениях и дрожжах включают конверсию пирувата в ацетальдегид под действием пируват декарбоксилазы, после чего — конверсию ацетальдегида в этанол. Последняя реакция снова катализируется алкогольдегидрогеназой, но уже в обратном направлении.

Табачная зависимость [ править | править код ]

Ацетальдегид — значительная часть дыма табака. Была продемонстрирована синергическая связь с никотином, увеличивающая появление зависимости, особенно у молодёжи. [13] [14]

Болезнь Альцгеймера [ править | править код ]

Люди, у которых отсутствует генетический фактор конверсии ацетальдегида в уксусную кислоту, могут иметь большой риск предрасположенности к болезни Альцгеймера. «Эти результаты указывают, что отсутствие ALDH2 — это фактор риска для поздно возникающей болезни Альцгеймера.» [15]

Проблема алкоголя [ править | править код ]

Ацетальдегид, полученный из поглощённого этанола, связывает ферменты, образуя аддукты, связанные с заболеваниями органов. [16] Лекарство дисульфирам (Antabuse) предотвращает окисление ацетальдегида до уксусной кислоты. Это даёт неприятные ощущения при принятии алкоголя. Antabuse используется в случае, когда алкоголик сам хочет излечиться.

Канцероген [ править | править код ]

Ацетальдегид является канцерогеном первой группы. [17] [18] «Существует достаточно доказательств канцерогенности ацетальдегида (основного метаболита этанола) в экспериментах на животных», кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК [19] и вызывает несоразмерное с общей массой тела развитие мускулов, связанное с нарушением белкового равновесия организма. [20] В результате исследования 818 алкоголиков ученые пришли к выводу, что у тех пациентов, которые подвергались действию ацетальдегида в большей степени, присутствует дефект в гене фермента алкогольдегидрогеназы. Поэтому такие пациенты подвержены большему риску развития рака верхней части ЖКТ и печени. [21]

Безопасность [ править | править код ]

Ацетальдегид токсичен при действии на кожу, ирритант, канцероген. Однако токсичность ацетальдегида ниже, чем у формальдегида, так как ацетальдегид в организме быстро окисляется до безвредной уксусной кислоты. Он также является загрязнителем воздуха при горении, курении, в автомобильных выхлопах. Кроме того, этаналь образуется при термической обработке полимеров и пластиков. [22]

При длительном контакте с воздухом могут образоваться перекиси, и произойти взрыв, который может разрушить ёмкость [23]

Санитарно-гигиенические рекомендации [23] [ править | править код ]

  • Кожа: Использование адекватной защитной одежды для предотвращения контакта с кожей.
  • Глаза: Использование адекватных средств индивидуальной защиты (СИЗ) глаз
  • Переодевание: При намокании (из-за пожароопасности)
  • Рекомендации: Установить фонтанчики для промывки глаз, оборудовать места для быстрого переодевания

Применение СИЗОД [23] [ править | править код ]

При превышении ПДК следует использовать изолирующие СИЗОД с постоянным избыточным давлением под полнолицевой маской (подача воздуха по потребности под давлением и т. п.). При использовании шланговых СИЗОД они должны быть укомплектованы вспомогательным автономным дыхательным аппаратом с постоянным избыточным давлением под маской и сроком службы, достаточным для покидания опасного места при нарушении подачи воздуха по шлангу.

Для эвакуации могут использоваться фильтрующие СИЗОД с полнолицевой маской и фильтрами для защиты от паров органических соединений, или изолирующий самоспасатель.

Врожденная непереносимость алкоголя [ править | править код ]

Одним из механизмов врожденной непереносимости алкоголя является накопление ацетальдегида.

Получение

Синтез растворов уксусной кислоты (уксуса) проводится в основном методом ферментации, а для получения чистой кислоты, в значительных масштабах применяются методы карбонилирования метанола, окисления бутана и этаналя. Основным методом является получение из метанола.

Карбонилирования метанола

Возможность получения уксусной кислоты из метанола была открыта в немецком концерне BASF в 1913 году:

В 1938 году сотрудник BASF Вальтер Реппе продемонстрировал эффективность использования в качестве катализаторов карбонилов металлов VIIIB группы (группа 9), в частности, карбонила кобальта . Первое полномасштабное производство с применением кобальтового катализатора было развернуто в 1960 году в Людвигсгафени, Германия.

В конце 1960-х в разработали новый тип катализаторов на основе родия, которые имели значительно более высокую активность и селективность по сравнению с кобальтовым: даже при атмосферном давлении выход конечного продукта составлял 90-99%. В 1986 году этот метод приобрел «BP Chemicals» и передал его на совершенствование .

В начале 1990-х «Monsanto» запатентовала использование нового, иридиевого, катализатора. Его преимущество заключалось в большей стабильности и меньшем количестве жидких побочных продуктов. «BP» приобрел права на этот патент и внедрил в производство под названием метод Cativa (англ. Cativa process).

Метод BASF

В производстве по методу BASF катализатором выступает карбонил кобальта , который in situ получают из йодида кобальта (II):

В реакционной системе образован карбонил активируют и в дальнейшем он находится в виде комплекса -:

На первой стадии исходный метанол взаимодействует с йодоводнем, который является сопутствующим продуктом синтеза карбонила, с образованием йодометану:

Йодометан реагирует с карбонил:

Впоследствии проводится карбонилирования что ведет к сложному ацилкарбонильного интермедиата:

Под действием йодид-ионов комплекс разлагается, высвобождая катализатор и ацетилйодид, который гидролизуется до уксусной кислоты:

Побочными продуктами в этом цикле является метан, этаналь, этанол, пропионовая кислота, алкильные ацетаты, 2-етилбутан-1-ол. На метан превращается около 2,5% метанола, а на жидкие побочные продукты — 4,5%. 10% монооксида углерода окисляется до диоксида:

Для реакции карбонилирования метанола чрезвычайно важны парциальные давления исходных веществ. Так, выход конечного продукта достигает 70% в зависимости от подачи монооксида углерода и 90% в зависимости от метанола.

Метод Monsanto

По методу Monsanto катализатором является дийододикарбонилродат -, который синтезируют in situ из йодида родия (III) в водном или спиртовом среде.

Уксусная кислота

усовершенствовала этот метод, дополнив его циклом оптимизации кислот, когда незначительная дополнительное количество уксусной кислоты в форме ацетат-ионов подавалась на катализатор и повышала его эффективность при низких концентрациях исходных соединений.

Синтез проводится при температуре 150-200 ° C и давлении 3,3-3,6 МПа.

Метод Cativa

Аналогичным метода Monsanto является метод Cativa. Здесь катализатором выступает заряженный комплекс -.

Уксусная кислота

По сравнению с родиевым катализатором, иридиевый имеет и преимущества, и недостатки: так, окисления иридия йодометаном происходит в 150-200 раз быстрее, но процесс миграции метильной группы проходит в 10 5 -10 6 раз медленнее, к тому же образования побочного продукта метана для иридиевого катализатора выше.

Окисления этаналя

Прекурсором для получения уксусной кислоты служит этаналь, который синтезируют окислением этанола в присутствии солей серебра:

Окисление альдегида происходит по радикальному механизму с использованием инициатору:

Реакция проходит через стадию образования пероксоацетатного радикала:

Полученная пероксоацетатна кислота реагирует с ацетальдегидом с образованием ацетальдегидперацетату, который по механизму перегруппировки Байера — Виллигера разлагается на уксусную кислоту:

Побочным продуктом является метилформиат, который образуется в результате миграции метильной группы.

Катализаторами взаимодействий являются соли кобальта или марганца. Они также играют важную роль в уменьшении количества перацетат-радикалов в реакционной системе, тем самым предотвращая образование взрывоопасных концентраций:

Взаимодействия по этому методу проводятся при температуре 60-80 ° C и давлении 0,3-1,0 МПа. Преобразование альдегида в ацетатную кислоту обычно происходит с выходом более 90% и селективностью по кислотой более 95%.

Окисления углеводородов

Уксусная кислота может быть получена из бутана и легких фракций нефти. Этот метод является одним из самых распространенных благодаря низкой стоимости углеводородного сырья. В присутствии металлических катализаторов типа кобальта, хрома, марганца, бутан окисляется воздухом:

Основными побочными продуктами являются ацетальдегид и бутанон.

Ферментация

Некоторые бактерии, в частности, рода Acetobacter и Clostridium, производят кислоту в процессе своей жизнедеятельности. Использование человеком подобных ферментационных процессов известно еще с давних времен. Таким образом образуется низкоонцентрированных уксусная кислота, которая полностью удовлетворяет бытовые нужды.

К ферментативного производства привлекаются виды бактерий Acetobacter aceti и искусственно выведенные Clostridium thermoaceticum. Для подкормки бактерий используют сахаросодержащую сырье — глюкозу, ксилозу и т.п.:

Значительным преимуществом этого метода является полная экологичность производства.

Все об алкоголе и курении

Выход энергии в этой реакции незначителен. По-видимому, процесс носит приспособительный характер, защищая уксуснокислые бактерии от других видов бактерий, не способных переносить высокую кислотность среды.

Для промышленного получения уксуса используется вид Acetobacter aceti, который представляет собой мелкую бесспоровую грамотрицательную палочку. Бактерия способна выдерживать концентрацию спирта в среде до 11 %, накапливает 9—11 % уксусной кислоты (иногда до 60 %). Уксуснокислые бактерии могут окислять и другие спирты, в соответствующие кислоты. Промышленное значение имеет окисление сорбита в сорбозу, из которой в дальнейшем получают аскорбиновую кислоту (витамин С).

Отрицательная роль уксуснокислых бактерий заключается в порче ими вин. Этот процесс в прошлом веке принял характер национальной катастрофы для Франции. Превращение одного из основных продуктов экспорта—вина—в уксус грозило подорвать экономику страны. Л. Пастер, изучив процесс порчи вина, установил его причину и предложил для улучшения сохранения вина прогревать его. Впоследствии этот способ консервирования был назван пастеризацией.

Чтать также: Дневник здорового образа жизни

Способностью к расщеплению жиров обладают многие микроорганизмы. Под влиянием фермента липазы происходит гидролиз жиров на глицерин и жирные кислоты:

В дальнейшем глицерин окисляется до пировиноградной кислоты и далее в цикле трикарбоновых кислот—до углекислого газа и воды. Жирные кислоты плохо растворяются в воде, с трудом поддаются окислению и потому расщепляются сравнительно мед. ленно. Механизм окисления заключается в образовании с помощью кофермента А ацетилпроизводных и в последовательном отщеплении дикарбоновых осколков в форме ацетилкофермента А (гл. VIII). Промежуточные продукты окисления обычно в среде не накапливаются.

Среди бактерий активный минерализатор жиров—Pseudomonas fluorescens. Как и все представители этого рода, Ps. fluorescens—мелкая подвижная неспороносная палочка, по Граму не окрашивается, образует зеленоватый пигмент. Она постоянно присутствует в активных илах и биопленке. Способность к расщеплению жиров отмечена также у Ps. pyacyanea, Bacillus fluorescens, Ps. liquefaciens, Achromobacter lipolyticum, микобактерий и многих других бактерий и грибов.

12.Превращение безазотистых органических веществ в аэробных условиях.

Получение уксусной кислоты из этилового спирта.

Образование органических кислот плесневыми грибами.

Разрушение целлюлозы и пектиновых веществ.

А) Уксуснокислое
брожение
Уксуснокислым брожением назы­вается окисление этилового спирта в уксусную кислоту под влиянием уксуснокислых бактерий.

Оно может быть выражено таким суммарным уравнением:

Это брожение, как и спиртовое, известно с давних времен. Человек с давних пор наблюдал, что на поверхности вина или пива, оставленных в открытом сосуде, образуется сероватая пленка, а содержимое превращается в уксус. Микробиологиче­ская природа этого процесса была впервые установлена в 1862 г. Пастером.

Возбудителями уксуснокислого брожения являются уксусно­кислые бактерии, составляющие многочисленную группу палоч­ковидных, бесспоровых, аэробных бактерий. Среди них встре­чаются подвижные и неподвижные формы. Различаются они также размерами клеток, разной устойчивостью к спирту и спо­собностью накапливать больше или меньше уксусной кислоты.

Уксуснокислые бактерии выдерживают концентрацию спирта в 10-12% и образуют в среде от 6 до 11,5% уксуса.

Оптимальная температура их развития колеблется в преде­лах 20-35°С. Уксуснокислые бактерии могут соединяться в длин­ные нити или образовывать пленки на поверхности субстрата. Они широко распространены в природе и встречаются на зре­лых ягодах, плодах, в вине, пиве, квасе, квашеных овощах и т. д.

На практике уксуснокислое брожение используется для по­лучения уксуса.

Исходным субстратом для получения уксуса служит вино­градное или плодово-ягодное вино, а чаще всего — раствор, со­держащий спирт и подкисленный уксусом с целью создания благоприятных условий уксуснокислым бактериям. В такой раствор добавляют также необходимые для бактерий минераль­ные соли и другие питательные вещества.

После брожения содержание уксусной кислоты в субстрате может доходить до 9%. Такой уксус разбавляют до содержания 4,5-6% уксусной кислоты, а затем направляют в продажу.

В) Лимоннокислое брожение

При лимоннокислом брожении сахар под воздействием грибов окисляется в лимонную кислоту. Эту кислоту раньше получали из сока цитрусовых – лимонов и апельсинов. В настоящее время ее производят в основном путем брожения. В качестве возбудителя лимоннокислого брожения применяется гриб асспергиллус нигер.

Сырьем для производства лимонной кислоты служит сахаросодержащий продукт — меласса. Мелассный раствор, включаю­щий около 15% сахара и необходимые грибу питательные веще­ства, разливают в плоские открытые сосуды и засевают спорами гриба. Сосуды помещают в бродильные камеры, которые хоро­шо проветривают. Процесс брожения продолжается в течение 6-8 дней при температуре около 30°С.

По окончании брожения мелассный раствор из-под пленки гриба сливают, затем из него выделяют лимонную кислоту, ко­торую подвергают последующей очистке и кристаллизации. Вы­ход лимонной кислоты составляет 50-60% от количества израсходованного сахара.

В последнее время начинают применять новый метод полу­чения лимонной кислоты. При этом гриб находится не на поверхности сбраживаемого субстрата, а внедряется своим мицелием в толщу субстрата, который энергично насыщают воз­духом. Такой способ ускоряет процесс накопления лимонной кислоты в сбраживаемом субстрате.

Лимонная кислота находит широкое практическое примене­ние, она используется, например, при изготовлении кондитер­ских и кулинарных изделий, безалкогольных напитков и т. д.

С)
Разложение клетчатки
Клетчатка (целлюлоза) является главной составной частью растительных тканей. Она представляет собой сложный полиса­харид, обладающий большой химической устойчивостью. Одна­ко некоторые бактерии и грибы выделяют ферменты, разрушаю­щие клетчатку. Разложение клетчатки постоянно происходит в природе и может протекать как в анаэробных, так и в аэробных условиях. Брожение целлюлозы заключается в разрушении клет­чатки в анаэробных условиях с образованием масляной и уксусной кислот, углекислого газа, водорода или метана. Сущность брожения клетчатки вскрыта в 1902 г. Омелянским, который выделил две разновидности бактерий, разрушающих клетчатку: одна из них вызывает брожение целлюлозы с образованием преимущественно водорода (водородное брожение), а другая — метана (метановое брожение).

Бактерии Омелянского представляют собой спорообразующие анаэробные палочки, имеющие оптимальную температуру развития около 30°С; они широко распространены в природе.

Брожение клетчатки вызывают также некоторые термофиль­ные бактерии. Они образуют споры и являются факультативны­ми анаэробами, хорошо развивающимися при температуре 60-65°С.

Брожение клетчатки находит использование в технике при получении горючих газов, а также уксусной и муравьиной кислот из опилок, соломы и других растительных материалов, богатых целлюлозой.

Аэробное разрушение клетчатки происходит под действием различных микроорганизмов — грибов и аэробных бактерий. К их числу относятся многие грибы из родов пенициллиум, аспергиллус, ботритис, кладоспориум и других, а также актиномицеты и миксобактерии. Аэробное разрушение клетчатки имеет огромное значение в процессах разложения различных расти­тельных остатков и их минерализации в природе. В результате разложения клетчатки, а также других органических соедине­ний, в почве под влиянием грибов и бактерий образуется гумус — темноокрашеные вещество, характеризующее черноземную почву.

Физические свойства

Уксусная кислота при стандартном состояния является бесцветной жидкостью с резким запахом. При замерзании при температуре 16,635 ° С, она превращается в прозрачные кристаллы (ледяная уксусная кислота).
Вязкость уксусной кислоты, мПа * с

25 ° C50 ° C75 ° C100 ° C110 ° C
1,0560,7860,5990,4640,424

Уксусная кислота неограниченно смешивается с водой, образует значительное количество азеотропных смесей с органическими растворителями:
Азеотропные смеси уксусной кислоты

Второй компонентТемпература кипения, ° CСодержание кислоты,%Содержание второго компонента,%
Гексан68,36,094,0
Октан105,753,746,3
Циклогексан78,89,690,4
Бензол80,052,098,0
Толуол100,628,171,9
Етилбензен114,656634
Стирен116,885,714,3
Пиридин138,151,148,9
Тетрахлорметан7698,461,54
Хлоробензен114,758,541,5
Нитроэтан112,43070

Другие физические свойства:

  • критическое давление 5,79 МПа;
  • критическая температура 321,6 ° С;
  • удельная теплоемкость 2 010 Дж / (кг · K) (при 17 ° С);
  • поверхностное натяжение 27,8 · 10 -3 Дж / ​​м² (при 20 ° С);
  • коррозионная активность 10% -го водного раствора по отношению к ст. 3 2,97 г / (ч · м²) (20 ° С).

Применение

Применение уксусной кислоты достаточно разнообразное. В химической промышленности из нее производят пластические массы, различные красители, лекарственные вещества, искусственное волокно (ацетатный шелк), невоспламеняющуюся кинопленку и многие другие вещества. Соли уксусной кислоты — ацетаты алюминия, хрома, железа — применяют как протраву при окраске тканей. Уксусная кислота имеет широкое применение и в качестве растворителя.

В пищевой промышленности применяется как консервант, регулятор кислотности и вкусовая приправа; в Европейской системе пищевых добавок уксусная кислота имеет код E260.

Кислота применяется при солянокислотного обработке призабойной зоны пласта в качестве стабилизатора (с целью стабилизации продуктов реакции) от выпадения складновилучуваних гелеобразных соединений железа (осадка). В зависимости от содержания железа в кислотном растворе (от 0,01 до 0,5%) берут 1-3% уксусную кислоту. Для приготовления рабочих растворов используют как синтетическую кислоту, так и лесохимическую техническую очищенную.

info-farm.ru

При окислении этанола образуется этаналь (уксусный альдегид) и далее этановая кислота (уксусная кислота). Сильные окислители сразу превращают этаналь в уксусную кислоту. К тому же результату приводит и окисление кислородом воздуха под влиянием бактерий. Мы легко сможем убедиться в этом, если немного разбавим спирт и оставим его на некоторое время в открытой чашке, а затем проверим реакцию на лакмус. Для получения столового уксуса до сих пор используют, в основном, уксуснокислое брожение спирта или низкосортных вин (винный уксус).

Для этого спиртовый раствор при интенсивной подаче воздуха медленно пропускают через опилки из буковой древесины. В продажу поступает 5 % или 30 %-ный столовый уксус или так называемая уксусная эссенция, содержащая 40% уксусной кислоты. Для большинства опытов она нам подойдет. Лишь в некоторых случаях понадобится безводная (ледяная) уксусная кислота, которая относится к числу ядов. Ее можно купить в аптеке или магазине химических реактивов. Она уже при 1,6 °С затвердевает в кристаллическую массу, похожую на лед. Синтетическим путем уксусную кислоту получают из этина через этаналь.

Неоднократно упоминавшийся этаналь, или уксусный альдегид,— важнейший промежуточный продукт в химической технологии, основанной на использовании карбида кальция. Его можно превратить в уксусную кислоту, спирт или же в бутадиен — исходное вещество для получения синтетического каучука. Сам этаналь производится в промышленности путем присоединения воды к этину. В Германии на комбинате синтетического бутадиенового каучука в Шкопау этот процесс осуществляется в мощных реакторах непрерывного действия.

Сущность процесса заключается в том, что этин вводится в нагретую разбавленную серную кислоту, в которой растворены катализаторы — соли ртути и другие вещества. Поскольку соли ртути очень ядовиты, мы не будем сами синтезировать этаналь из этина. Выберем более простой способ — осторожное окисление этанола.

Нальем в пробирку 2 мл спирта (денатурата) и добавим 5 мл 20 %-ной серной кислоты и 3 г тонкоизмельчениого бихромата калия. Затем быстро закроем пробирку резиновой пробкой, в которую вставлена изогнутая стеклянная трубка. Смесь нагреем малым пламенем до кипения и выделяющиеся при этом пары пропустим через ледяную воду. Образующийся этаналь растворяется в воде, и его можно обнаружить с помощью описанных выше реакций для определения алканалей. Кроме того, раствор проявляет кислую реакцию, потому что окисление легко идет дальше с образованием уксусной кислоты.

Из этаналя уксусная кислота

Чтобы получить этаналь в больших количествах и более чистым, соберем, руководствуясь рисунком, более сложную установку. Однако этот опыт можно выполнять только в кружке или при наличии у читателя большого опыта. Этаналь ядовит и очень летуч!

Левая часть установки предназначена для пропускания тока диоксида углерода (углекислого газа). Последний необходим для удаления выделяющегося этаналя из сферы реакции, прежде чем он окислится дальше до уксусной кислоты. Поместим в колбу кусочки мрамора и будем добавлять к ним малыми порциями разбавленную соляную кислоту. Для этого нужна капельная воронка с длинной отводной трубкой (не менее 25 см). Можно плотно присоединить такую трубку и к обычной капельной воронке с помощью резинового шланга. Эта трубка должна быть все время заполнена кислотой, чтобы углекислый газ мог преодолеть избыточное сопротивление последующей части установки и не выходил в обратном направлении.

В другой сосуд, который служит реактором,— круглодонную колбу на 250 мл — нальем сначала 20 мл денатурата. Затем растворим 40 г тонкоизмельченного бихромата калия или натрия (Яд!) в 100 мл разбавленной серной кислоты. Добавим 20 мл концентрированной серной кислоты к 80 мл воды. Ввиду большей плотности серной кислоты обязательно нужно приливать ее к воде, а не наоборот.

Серную кислоту всегда добавляют постепенно и только в защитных очках. Ни в коем случае нельзя лить воду в серную кислоту!

Одну треть приготовленного раствора сразу поместим в реактор, а остальную часть — в соединенную с реактором капельную воронку. Вставим в реактор отвод трубки, соединяющей его с устройством для выделения углекислого газа. Эта трубка должна быть погружена в жидкость.

Наконец, особого внимания заслуживает система охлаждения. В трубке, которая под углом отходит вверх от реактора, должны конденсироваться пары спирта и уксусной кислоты. Лучше всего охлаждать эту трубку с помощью наружного свинцового змеевика, пропуская через него проточную воду. В крайнем случае, можно обойтись без охлаждения, но тогда мы получим более грязный продукт.

Для конденсации этаналя, который кипит уже при 20,2 °С, используем прямой холодильник. Желательно, конечно, взять эффективный холодильник — змеевиковый, шариковый или с внутренним охлаждением. В крайнем случае подойдет и не слишком короткий холодильник Либиха. В любом случае охлаждающая должна быть очень холодной. Водопроводная вода годится для этого только зимой.

В другое же время года можно пропускать ледяную воду из большого бака, установленного на достаточной высоте. Приемники — две соединенные друг с другом пробирки — охладим, погрузив их в охлаждающую смесь из равных (по массе) количеств измельченного льда или снега и поваренной соли. Несмотря на все эти меры предосторожности, пары этаналя все же частично улетучиваются. Так как этаналь имеет неприятный резкий запах и ядовит, опыт нужно проводить в вытяжном шкафу или на открытом воздухе.

Только теперь, когда установка заряжена и собрана, начнем опыт. Вначале проверим работу прибора для выделения газа, приливая к мрамору малое количество соляной кислоты. При этом установка сразу же заполняется углекислым газом.

Можно использовать и капельную воронку без длинной отводной трубки. В этом случае в пробку, закрывающую колбу с мрамором, нужно вставить еще одну короткую стеклянную трубку. Такую же трубку вставим в пробку, закрывающую капельную воронку, и соединим обе трубки резиновым шлангом. Еще удобнее пользоваться аппаратом Киппа.

Если он наверняка проходит через реактор и никаких неплотностей не обнаруживается, приступим собственно к получению этаналя.

Приостановим выделение газа, включим всю систему охлаждения и нагреем содержимое реактора до кипения. Поскольку теперь при окислении спирта выделяется тепло, горелку можно убрать. После этого снова будем постепенно добавлять соляную кислоту, чтобы через реакционную смесь все время проходил умеренный ток углекислого газа. Одновременно оставшийся раствор бихромата должен медленно поступать из капельной воронки в реактор.

По окончании реакции в каждом из двух приемников содержится по несколько миллилитров почти чистого этаналя. Заткнем пробирку ватой и сохраним для следующих опытов на холоду. Длительное хранение этаналя нецелесообразно и опасно, так как он слишком легко испаряется и, находясь в склянке с притертой пробкой, может с силой выбивать пробку. В продажу этаналь поступает только в запаянных толстостенных стеклянных ампулах.

Источник: Э.Гроссе, Х.Вайсмантель, «Химия для любознательных»

www.himhelp.ru

Как из бутана получить этановую кислоту

Posted on Сен 2nd, 2019

by Оля

Categories:

  • Зависимости

Получение карбоновых кислот

I
. В промышленности
1. Выделяют из природных продуктов

(жиров, восков, эфирных и растительных масел)

метан муравьиная кислота

н-бутан уксусная кислота

С H3-CH=CH2 + 4[O] t,kat

→ CH3COOH + HCOOH ( уксусная кислота+муравьиная кислота )

4. Окисление гомологов бензола (получение бензойной кислоты):

C 6 H 5 -C n H 2n+1 + 3n[O] KMnO4,H+ → C 6 H 5 -COOH + (n-1)CO 2 + nH 2 O

толуол бензойная кислота

5. Получение муравьиной кислоты:

1 стадия: CO + NaOH t
,p
→ HCOONa ( формиат натрия – соль )

6. Получение уксусной кислоты:

1. Гидролиз сложных эфиров:

R-COONa + HCl → R-COOH + NaCl

3. Растворением ангидридов карбоновых кислот в воде:

(R-CO) 2 O + H 2 O → 2 R-COOH

4. Щелочной гидролиз галоген производных карбоновых кислот:

1. Окисление альдегидов:

Например, реакция «Серебряного зеркала» или окисление гидроксидом меди ( II ) – качественные реакции альдегидов

R-CH 2 -OH + 2[O] t,kat → R-COOH + H 2 O

3. Гидролиз галогензамещённых углеводородов, содержащих три атома галогена у одного атома углерода.

4. Из цианидов (нитрилов) – способ позволяет наращивать углеродную цепь:

CH 3— CN
метилцианид ( нитрил уксусной кислоты)
R-MgBr + CO2 → R-COO-MgBr H2O

→ R-COOH + Mg(OH)Br

ПРИМЕНЕНИЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

Муравьиная кислота

– в медицине — муравьиный спирт (1,25% спиртовой раствор муравьиной кислоты), в пчеловодстве, в органическом синтезе, при получении растворителей и консервантов; в качестве сильного восстановителя.

Уксусная кислота

– в пищевой и химической промышленности (производство ацетилцеллюлозы, из которой получают ацетатное волокно, органическое стекло, киноплёнку; для синтеза красителей, медикаментов и сложных эфиров). В домашнем хозяйстве как вкусовое и консервирующее вещество.

Масляная кислота

– для получения ароматизирующих добавок, пластификаторов и флотореагентов.

Щавелевая кислота

– в металлургической промышленности (удаление окалины).

Стеариновая

C17H35COOH и
пальмитиноваякислота
C15H31COOH – в качестве поверхностно-активных веществ, смазочных материалов в металлообработке.

Олеиновая кислота

C17H33COOH – флотореагент и собиратель при обогащении руд цветных металлов.

одноосновных предельных карбоновых кислот

Муравьиная кислота

впервые была выделена в XVII веке из красных лесных муравьев. Содержится также в соке жгучей крапивы. Безводная муравьиная кислота – бесцветная жидкость с острым запахом и жгучим вкусом, вызывающая ожоги на коже. Применяется в текстильной промышленности в качестве протравы при крашении тканей, для дубления кож, а также для различных синтезов.
Уксусная кислота
широко распространена в природе – содержится в выделениях животных (моче, желчи, испражнениях), в растениях (в зеленых листьях). Образуется при брожении, гниении, скисании вина, пива, содержится в кислом молоке и сыре. Температура плавления безводной уксусной кислоты + 16,5°C, кристаллы ее прозрачны как лед, поэтому ее называют ледяной уксусной кислотой. Впервые получена в конце XVIII века русским ученым Т. Е. Ловицем. Натуральный уксус содержит около 5% уксусной кислоты. Из него приготовляют уксусную эссенцию, используемую в пищевой промышленности для консервирования овощей, грибов, рыбы. Уксусная кислота широко используется в химической промышленности для различных синтезов.

Представители ароматических и непредельных карбоновых кислот

Бензойная кислота

C 6 H 5 COOH — наиболее важный представитель ароматических кислот. Распространена в природе в растительном мире: в бальзамах, ладане, эфирных маслах. В животных организмах она содержится в продуктах распада белковых веществ. Это кристаллическое вещество, температура плавления 122°C, легко возгоняется. В холодной воде растворяется плохо. Хорошо растворяется в спирте и эфире.

Ненасыщенные непредельные кислоты

с одной двойной связью в молекуле имеют общую формулу CnH 2 n -1 COOH .

Высокомолекулярные непредельные кислоты

часто упоминаются диетологами (они называют их ненасыщенными). Самая распространенная из них –
олеиновая
СН3–(СН2)7–СН=СН–(СН2)7–СООН или C 17 H 33 COOH . Она представляет собой бесцветную жидкость, затвердевающую на холоде. Особенно важны полиненасыщенные кислоты с несколькими двойными связями:
линолевая
СН3–(СН2)4–(СН=СН–СН2)2–(СН2)6–СООН или C 17 H 31 COOH с двумя двойными связями,
линоленовая
СН3–СН2–(СН=СН–СН2)3–(СН2)6–СООН или C 17 H 29 COOH с тремя двойными связями и
арахидоновая
СН3–(СН2)4–(СН=СН–СН2)4–(СН2)2–СООН с четырьмя двойными связями; их часто называют незаменимыми жирными кислотами. Именно эти кислоты обладают наибольшей биологической активностью: они участвуют в переносе и обмене холестерина, синтезе простагландинов и других жизненно важных веществ, поддерживают структуру клеточных мембран, необходимы для работы зрительного аппарата и нервной системы, влияют на иммунитет. Отсутствие в пище этих кислот тормозит рост животных, угнетает их репродуктивную функцию, вызывает различные заболевания. Линолевую и линоленовую кислоты организм человека сам синтезировать не может и должен получать их готовыми с пищей (как витамины). Для синтеза же арахидоновой кислоты в организме необходима линолевая кислота. Полиненасыщенные жирные кислоты с 18 атомами углерода в виде эфиров глицерина находятся в так называемых высыхающих маслах – льняном, конопляном, маковом и др.
Линолевая кислота
C 17 H 31 COOH и
линоленовая кислота
C 17 H 29 COOH входят в состав растительных масел. Например, льняное масло содержит около 25% линолевой кислоты и до 58% линоленовой.

Окисление этилового спирта до уксусной кислоты

Уксусная кислота образуется из этилового спирта в процессе дыхания уксуснокислых бактерий:

СН3СН2ОН + О2 → СН3СООН +Н2О

Химизм процесса

. Уксуснокислые бактерии обладают ферментом алкогольдегидрогеназой. Окисление этилового спирта протекает в две стадии: первым промежуточным соединением является уксусный альдегид, который затем окисляется в уксусную кислоту.

Возбудители процесса – уксуснокислые бактерии – бесспоровые палочки, грамотрицательные, строгие аэробы. Среди них есть подвижные и неподвижные формы. Они кислотоустойчивы и некоторые могут развиваться при рН среды около 3,0; оптимальное значение рН – 5,4-6,3.

Уксуснокислые бактерии относятся к двум родам: Gluconobacter (Acetomonas) – палочки с полярными жгутиками, не способные окислять уксусную кислоту, и Acetobacter – перитрихи, способные окислять уксусную кислоту до СО2 и воды.

Уксуснокислые бактерии различаются размерами клеток, устойчивостью к спирту, способностью накапливать в среде большее или меньшее количество уксусной кислоты и другими признаками. Например, Acetomonas aceti накапливает в среде до 6 % уксусной кислоты. A.aceti subsp. оrleanensis– до 9,5 %, A.aceti subsp. хylinum – до 4,5 %. A.acetiвыдерживают довольно высокую концентрацию спирта – до 9-11 %, A.aceti subsp. хylinum– лишь 5-7 %.

Растут уксуснокислые бактерии в интервале температуры 5-40 оС, оптимум – около 30 оС. Некоторые из них способны синтезировать витамины В1, В2, В12, однако многие сами нуждаются в витаминах.

Уксуснокислые бактерии часто встречаются в виде длинных нитей и многие образуют пленки на поверхности субстрата. Для A.pasteurianus

характерна сухая морщинистая пленка, для
A.aceti subsp. хylinum
– мощная хрящевидная пленка, в состав которой входит клетчатка. Некоторые бактерии образуют лишь островки на поверхности жидкости или кольцо около стенок сосуда.

Уксуснокислым бактериям свойственна изменчивость формы клеток. В неблагоприятных условиях развития бактерии приобретают необычную форму – толстые длинные нити, иногда раздутые, уродливые клетки.

Уксуснокислые бактерии встречаются на поверхности растений, в зрелых плодах, ягодах, квашеных овощах, вине, пиве, квасе.

Практическое значение процесса

. Процесс окисления этилового спирта до уксусной кислоты лежит в основе получения уксуса для пищевых целей.

Осуществляется в специальных башневидных чанах-генераторах, внутри которых неплотно уложены буковые стружки. В верхней части генератора имеются приспособления для равномерного орошения стружек перерабатываемым спиртосодержащим субстратом. Исходным сырьем служит уксусно-спиртовой раствор с питательными (для бактерий) солями или разбавленное подкисленное вино. Подкисление субстрата необходимо для предотвращения развития вредителей производства – пленчатых дрожжей и слизеобразующих непроизводственных видов уксуснокислых бактерий, которые могут попасть извне. Производственной культурой чаще всего служит A.aceti

. В стенках генератора имеются отверстия для засасывания воздуха. Чем лучше аэрация, тем активнее протекает процесс. По мере протекания субстрата по стружкам уксуснокислые бактерии, обильно заселяющие стружки, окисляют спирт в уксусную кислоту, и в нижней части аппарата накапливается готовый уксус, который периодически сливают.

Уксуснокислые бактерии могут при недостатке спирта окислять уксусную кислоту до СО2 и воды. Этот процесс называется переокислением, он опасен для производства.

В настоящее время процесс производства уксуса ведут «глубинным» способом в герметически закрытых аппаратах, в которых спиртосодержащий субстрат с введенным в него уксуснокислыми бактериями аэрируется и перемешивается непрерывно подаваемым в аппарат стерильным воздухом. Этот метод имеет ряд преимуществ: требуется меньше производственных площадей, процесс автоматизирован и протекает значительно быстрее, исключено попадание инфекции извне.

Развернуть

Открыть в широком формате

Безопасность [ править | править код ]

ЛД50 для крыс составляет 11,6 г/кг, показывая низкую токсичность. Пары этилацетата раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, при действии на кожу вызывают дерматиты и экземы. ПДК в воздухе рабочей зоны 200 мг/м³. ПДК в атмосферном воздухе населенных мест 0,1 мг/м³ [12] .

Температура вспышки — 2 °C, температура самовоспламенения — 400 °C, концентрационные пределы взрыва паров в воздухе 2,1—16,8 % (по объёму).

Безопасность при транспортировке: в соответствии с ДОПОГ (ADR) класс опасности 3, код по реестру ООН 1173.

Чтать также: Стройная фигура за 30 дней результаты

В одну ста­дию из эти­ло­во­го спир­та нель­зя по­лу­чить

2) ук­сус­ную кис­ло­ту

В одну ста­дию из эти­ло­во­го спир­та нель­зя по­лу­чить ме­та­нол, по­сколь­ку это ве­ще­ства, от­но­ся­щи­е­ся к од­но­му клас­су — спир­там — но име­ю­щие раз­лич­ное ко­ли­че­ство ато­мов уг­ле­ро­да.

12.Превращение безазотистых органических веществ в аэробных условиях.

Получение уксусной кислоты из этилового спирта.

Образование органических кислот плесневыми грибами.

Разрушение целлюлозы и пектиновых веществ.

А) Уксуснокислое
брожение
Уксуснокислым брожением назы­вается окисление этилового спирта в уксусную кислоту под влиянием уксуснокислых бактерий.

Оно может быть выражено таким суммарным уравнением:

Это брожение, как и спиртовое, известно с давних времен. Человек с давних пор наблюдал, что на поверхности вина или пива, оставленных в открытом сосуде, образуется сероватая пленка, а содержимое превращается в уксус. Микробиологиче­ская природа этого процесса была впервые установлена в 1862 г. Пастером.

Возбудителями уксуснокислого брожения являются уксусно­кислые бактерии, составляющие многочисленную группу палоч­ковидных, бесспоровых, аэробных бактерий. Среди них встре­чаются подвижные и неподвижные формы. Различаются они также размерами клеток, разной устойчивостью к спирту и спо­собностью накапливать больше или меньше уксусной кислоты.

Уксуснокислые бактерии выдерживают концентрацию спирта в 10-12% и образуют в среде от 6 до 11,5% уксуса.

Оптимальная температура их развития колеблется в преде­лах 20-35°С. Уксуснокислые бактерии могут соединяться в длин­ные нити или образовывать пленки на поверхности субстрата. Они широко распространены в природе и встречаются на зре­лых ягодах, плодах, в вине, пиве, квасе, квашеных овощах и т. д.

На практике уксуснокислое брожение используется для по­лучения уксуса.

Исходным субстратом для получения уксуса служит вино­градное или плодово-ягодное вино, а чаще всего — раствор, со­держащий спирт и подкисленный уксусом с целью создания благоприятных условий уксуснокислым бактериям. В такой раствор добавляют также необходимые для бактерий минераль­ные соли и другие питательные вещества.

После брожения содержание уксусной кислоты в субстрате может доходить до 9%. Такой уксус разбавляют до содержания 4,5-6% уксусной кислоты, а затем направляют в продажу.

В) Лимоннокислое брожение

При лимоннокислом брожении сахар под воздействием грибов окисляется в лимонную кислоту. Эту кислоту раньше получали из сока цитрусовых – лимонов и апельсинов. В настоящее время ее производят в основном путем брожения. В качестве возбудителя лимоннокислого брожения применяется гриб асспергиллус нигер.

Сырьем для производства лимонной кислоты служит сахаросодержащий продукт — меласса. Мелассный раствор, включаю­щий около 15% сахара и необходимые грибу питательные веще­ства, разливают в плоские открытые сосуды и засевают спорами гриба. Сосуды помещают в бродильные камеры, которые хоро­шо проветривают. Процесс брожения продолжается в течение 6-8 дней при температуре около 30°С.

По окончании брожения мелассный раствор из-под пленки гриба сливают, затем из него выделяют лимонную кислоту, ко­торую подвергают последующей очистке и кристаллизации. Вы­ход лимонной кислоты составляет 50-60% от количества израсходованного сахара.

В последнее время начинают применять новый метод полу­чения лимонной кислоты. При этом гриб находится не на поверхности сбраживаемого субстрата, а внедряется своим мицелием в толщу субстрата, который энергично насыщают воз­духом. Такой способ ускоряет процесс накопления лимонной кислоты в сбраживаемом субстрате.

Лимонная кислота находит широкое практическое примене­ние, она используется, например, при изготовлении кондитер­ских и кулинарных изделий, безалкогольных напитков и т. д.

С)
Разложение клетчатки
Клетчатка (целлюлоза) является главной составной частью растительных тканей. Она представляет собой сложный полиса­харид, обладающий большой химической устойчивостью. Одна­ко некоторые бактерии и грибы выделяют ферменты, разрушаю­щие клетчатку. Разложение клетчатки постоянно происходит в природе и может протекать как в анаэробных, так и в аэробных условиях. Брожение целлюлозы заключается в разрушении клет­чатки в анаэробных условиях с образованием масляной и уксусной кислот, углекислого газа, водорода или метана. Сущность брожения клетчатки вскрыта в 1902 г. Омелянским, который выделил две разновидности бактерий, разрушающих клетчатку: одна из них вызывает брожение целлюлозы с образованием преимущественно водорода (водородное брожение), а другая — метана (метановое брожение).

Бактерии Омелянского представляют собой спорообразующие анаэробные палочки, имеющие оптимальную температуру развития около 30°С; они широко распространены в природе.

Брожение клетчатки вызывают также некоторые термофиль­ные бактерии. Они образуют споры и являются факультативны­ми анаэробами, хорошо развивающимися при температуре 60-65°С.

Брожение клетчатки находит использование в технике при получении горючих газов, а также уксусной и муравьиной кислот из опилок, соломы и других растительных материалов, богатых целлюлозой.

Аэробное разрушение клетчатки происходит под действием различных микроорганизмов — грибов и аэробных бактерий. их числу относятся многие грибы из родов пенициллиум, аспергиллус, ботритис, кладоспориум и других, а также актиномицеты и миксобактерии. Аэробное разрушение клетчатки имеет огромное значение в процессах разложения различных расти­тельных остатков и их минерализации в природе. В результате разложения клетчатки, а также других органических соедине­ний, в почве под влиянием грибов и бактерий образуется гумус — темноокрашеные вещество, характеризующее черноземную почву.

Чтать также: Рак горла что делать

Уксусная кислота образуется из этилового спирта в про­цессе дыхания уксусно-кислых бактерий:

Химизм процесса. Уксусно-кислые бактерии обладают ферментом алкогольдегидрогеназой. Окисление этилового спирта протекает в две стадии: первым промежуточным со­единением является уксусный альдегид, который затем окис­ляется в уксусную кислоту.

106 Глава 3. Биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами

Возбудители процесса — ускусно-кпслые бактерии — бесспоровые палочки, грамотрицательные, строгие аэробы. Среди них есть подвижные и неподвижные формы. Они кис­лотоустойчивы и некоторые могут развиваться при рН среды около 3,0; оптимальное значение рН — 5,4-6,3г

Уксусно-кислые бактерии отнесены к двум родам:

Gluconobacter (Аcetomonas) — палочки с полярными жгути­ками, не способные окислять уксусную кислоту, и Acetobacner— перитрихи, способные окислять уксусную кислоту до СО2 и воды.

Уксусно-кислые бактерии различаются размерами кле­ток, устойчивостью к спирту, способностью накапливать в среде большее или меньшее количество уксусной кислоты и другими признаками. Например, А. acete накапливает в среде до 6% уксусной кислоты, А. acete subsp. orleanensis — до 9,5, А. acete subsp. xylinum — до 4,5%. А. acete выдерживают до­вольно высокую концентрацию спирта — до 9-11%, А. acete subsp. xylinum — лишь 5-7%.

Растут уксусно-кислые бактерии в интервале темпера­тур 5-40°С, оптимум — около 30°С. Некоторые из них спо­собны синтезировать витамины — В 1 В2, В12, однако мно­гие сами нуждаются в витаминах.

Уксусно-кислые бактерии часто встречаются в виде длинных нитей и многие образуют пленки на поверхности субстрата. Например, для A. pasteurianus характерна сухая морщинистая пленка, для А. acete subsp. xylinum — мощная хрящевидная пленка, в состав ее входит клетчатка. Некото­рые бактерии образуют лишь островки пленки на поверхно­сти жидкости или кольцо около стенок сосуда.

Уксусно-кислым бактериям свойственна изменчивость формы клеток. Так, в неблагоприятных условиях развития бактерии приобретают необычную форму — толстые длинные нити, иногда раздутые, уродливые клетки (рис. 24).

Уксусне-кислые бактерии широко распространены в природе, они встречаются на поверхности растений, в зре­лых плодах, ягодах, в квашеных овощах, вине, пиве, квасе.

Практическое значение процесса. Процесс окисления этилового спирта до уксусной кислоты лежит в основе по­лучения уксуса для пищевых целей.

Рис 24. Пленка уксусно-кислых бактерий

Процесс осуществляют в специальных башневйдных ча­нах-генераторах, внутри которых неплотно заложены буко­вые стружки. В верхней части генератора имеются приспо­собления для равномерного орошения стружек перерабаты­ваемым спиртсодержащим субстратом. Исходным сырьем служит уксусно-спиртовой раствор с питательными (для бактерий) солями или разбавленное подкисленное вино. Под-кисление субстрата необходимо для предотвращения раз­вития вредителей производства — пленчатых дрожжей и слизёобразующих непроизводственных видов уксусно-кис- ‘ лых бактерий, которые могут попасть извне. Производствен­ной культурой чаще всего служит А.асеН. В стенках генера­тора имеются отверстия для засасывания (или вдувания) воздуха. Чем лучше аэрация, тем активнее протекает про­цесс. По мере протекания субстрата по стужкам уксусно-кислые бактерии, обильно заселяющие стружки, окисляют спирт в уксусную кислоту, и в нижней части аппарата на­капливается готовый уксус, который периодически сливают.

Уксусно-кислые бактерии могут при недостатке спирта окислять уксусную кислоту до СО2 и воды. Этот процесс на­зывается переокислением,

он опасен для производства.

В настоящее время процесс производства уксуса ведут «глубинным» способом в герметически закрытых аппаратах, в которых спиртсодержащий субстрат с введенными в него уксусно-кислыми бактериями аэрируется и перемешивается непрерывно подаваемым в аппарат стерильным воздухом. Этот метод имеет ряд преимуществ: требуется меньше про­изводственных площадей, процесс автоматизирован и про­текает значительно быстрее, исключено попадание инфек­ции извне.

Уксусная кислота (СН3СООН) широко используется в пищевой, химической, микробиологической промышленности, в медицине. Получение уксусной кислоты из спиртосодержащих жидкостей было известно более 10 тыс. лет назад. В те времена древние греки и римляне использовали уксус в качестве освежающего напитка и получали, главным образом, оставляя вино открытым. В больших масштабах уксус долго получали в плоских открытых бочках, в которых пленка бактерий плавала на поверхности. В XIX веке поверхностные процессы стали заменять более эффективными. Так, был разработан процесс в струйном генераторе. В середине ХХ века появились глубинные процессы ферментации.

Уксуснокислое брожение основано на способности уксуснокислых бактерий окислять спирт кислородом воздуха с участием алкогольдегидрогеназы в уксусную кислоту:

При этом из 1 моля этанола образуется моль уксусной кислоты, а из 1 л 12 об.% спирта получается 12,4 весовых % уксусной кислоты.

Данный процесс могут реализовать многие бактерии, но в промышленных технологиях для получения уксуса используют уксуснокислые бактерии рода Acetobacter, интерес представляют также бактерии Gluconobacter. Большую часть уксуса получают, используя разведенный спирт. В настоящее время процесс реализуют как поверхностным, так и глубинным способом. Поверхностный режим протекает в струйных генераторах, наполненных древесной стружкой, объемом до 60 м 3 . Исходный питательный раствор с бактериями распыляют по поверхности стружек, и он стекает, собираясь в нижней части аппарата. После этого жидкость собирают и вновь закачивают в верхнюю часть аппарата. Процедуру повторяют 3 – 4 раза, в результате в течение 3 дней до 90% спирта трансформируется в ацетат. Этот старый способ протекает более эффективно и равномерно в генераторах Фрингса с автоматическим поддержанием температуры и принудительной подачей воздуха. По такой технологии производят до 400 млн литров уксусной кислоты в год.

Чтать также: Травы вызывающие отвращение к алкоголю отзывы

Современные промышленные процессы получения уксуса реализуют в глубинной культуре в специальных аэрационных аппаратах с термостабилизацией и механической системой пеногашения. орость аэрации составляет 3,4 м 3 /м 3 ⋅ч., вращение ротора – 1500 об./мин., температура 30°С. Исходная инокулируемая смесь содержит этанол и уксусную кислоту, соответственно, около 5 и 7%, конечная концентрация уксуса через 1,5 суток составляет 12 – 13%. Процесс — полупроточный, отливно-доливный. Каждые 30 – 35 часов до 60% культуры заменяют на свежее сусло. При глубинной ферментации выход продукта на 1 м 3 в 10 раз выше по сравнению с поверхностной ферментацией.

Разработан и реализован эффективный непрерывный способ получения уксусной кислоты в батарее последовательно работающих ферментеров (обычно 5 аппаратов). Температура культивирования составляет 28°С для Acetobacter и 35°С при использовании в качестве продуцента культуры Bact. schutzenbachii. Наилучшим сырьем для процесса является этиловый спирт, полученный из зерно-картофельного сырья, при его концентрации около 10%. Оптимум рН для развития бактерий – около 3. При увеличении содержания уксусной кислоты в культуре свыше 8% рост бактерий замедляется, при 12 – 14% прекращается. Поэтому процесс проводят в батарее последовательно соединенных аппаратов. Первый выполняет роль инокулятора, поэтому в него непрерывно подают свежую среду и поддерживают условия, оптимальные для быстрого образования биомассы бактерий. льтура из первого аппарата поступает во второй аппарат и далее – в последующие, при этом транспортировка культуральной жидкости осуществляется воздухом. В каждом аппарате условия ферментации стабилизируются в соответствии с требованиями течения хода ферментации, при постепенном понижении температура среды от 28°С в первом аппарате, до 25°С – в последнем. Режим аэрации также изменяется, от 0,4 до 0,15 м 3 /м 3 ×мин. Концентрация спирта со второго по четвертый аппарат стабилизируется на требуемом уровне подачей в них среды с 40% этанолом. Из последнего аппарата выводится культуральная жидкость с содержанием ацетата не ниже 9 и не выше 9,3%. Выход кислоты составляет до 90 кг из 100 л безводного спирта.

На постферментационной стадии после отделения бактериальной биомассы раствор уксуса фильтруют, освобождая от окрашенных и взвешенных частиц, и далее подвергают пастеризации. Для повышения концентрации исходные растворы вымораживают до 20 – 30%. Дальнейшее концентрирование до получения ледяной уксусной кислоты (98 – 99,8%) проводят методом перегонки.

Процесс окисления этилового спирта с образованием уксусной кислоты осуществляется уксуснокислыми бактериями и используется для промышленного получения уксуса. Процесс идет в строго аэробных условиях по уравнению:

Выход энергии в этой реакции незначителен. По-видимому, процесс носит приспособительный характер, защищая уксуснокислые бактерии от других видов бактерий, не способных переносить высокую кислотность среды.

Для промышленного получения уксуса используется вид Acetobacter aceti, который представляет собой мелкую бесспоровую грамотрицательную палочку. Бактерия способна выдерживать концентрацию спирта в среде до 11 %, накапливает 9—11 % уксусной кислоты (иногда до 60 %). Уксуснокислые бактерии могут окислять и другие спирты, в соответствующие кислоты. Промышленное значение имеет окисление сорбита в сорбозу, из которой в дальнейшем получают аскорбиновую кислоту (витамин С).

Отрицательная роль уксуснокислых бактерий заключается в порче ими вин. Этот процесс в прошлом веке принял характер национальной катастрофы для Франции. Превращение одного из основных продуктов экспорта—вина—в уксус грозило подорвать экономику страны. Л. Пастер, изучив процесс порчи вина, установил его причину и предложил для улучшения сохранения вина прогревать его. Впоследствии этот способ консервирования был назван пастеризацией.

Способностью к расщеплению жиров обладают многие микроорганизмы. Под влиянием фермента липазы происходит гидролиз жиров на глицерин и жирные кислоты:

В дальнейшем глицерин окисляется до пировиноградной кислоты и далее в цикле трикарбоновых кислот—до углекислого газа и воды. Жирные кислоты плохо растворяются в воде, с трудом поддаются окислению и потому расщепляются сравнительно мед. ленно. Механизм окисления заключается в образовании с помощью кофермента А ацетилпроизводных и в последовательном отщеплении дикарбоновых осколков в форме ацетилкофермента А (гл. VIII). Промежуточные продукты окисления обычно в среде не накапливаются.

Среди бактерий активный минерализатор жиров—Pseudomonas fluorescens. Как и все представители этого рода, Ps. fluorescens—мелкая подвижная неспороносная палочка, по Граму не окрашивается, образует зеленоватый пигмент. Она постоянно присутствует в активных илах и биопленке. Способность к расщеплению жиров отмечена также у Ps. pyacyanea, Bacillus fluorescens, Ps. liquefaciens, Achromobacter lipolyticum, микобактерий и многих других бактерий и грибов.

способ получения этилового спирта и уксусной кислоты (варианты)

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C07C29/03 присоединением гидроксильных групп к ненасыщенным углерод-углеродным связям, например с помощью H2O2
Патенты РФ в классе C07C29/03:

способ переработки углекарбонатного минерального сырья — патент 2373178
(20.11.2009)
способ получения транс-циклопентандиола-1,2 — патент 2369594
(10.10.2009)
смесь поли (1,4-дигидрокси)-фениленов (полигидрохинонов) — патент 2294918
(10.03.2007)

способ получения фторспирта, состав, включающий фторспирт, его применение в качестве растворителя красителя, оптический диск с записывающим слоем на основе фторспирта — патент 2198160
(10.02.2003)
титансодержащий цеолит, способ его получения (варианты), способ эпоксидирования олефинов и дичетвертичное аммониевое соединение для получения титансодержащего цеолита — патент 2140819
(10.11.1999)
способ получения транс-циклогександиола-1,2 или его алкилпроизводных — патент 2069653
(27.11.1996)

Класс C07C31/08 этиловый спирт 

Патенты РФ в классе C07C31/08:

солнечная установка для выработки спирта и сопутствующих материалов — патент 2505520
(27.01.2014)

получение этанола из уксусной кислоты с использованием кобальтового катализатора — патент 2491269
(27.08.2013)
способ прямой конверсии низших парафинов c1-c4 в оксигенаты — патент 2485088
(20.06.2013)
способ и установка для производства ректификованного этилового спирта — патент 2475471
(20.02.2013)
биоэтанол из борщевика как дикорастущего, так и культивируемого — патент 2458106
(10.08.2012)

способ очистки этилового спирта — патент 2451661
(27.05.2012)
способ получения спирта этилового абсолютированного — патент 2449979
(10.05.2012)
способ прямого окисления газообразных алканов — патент 2448082
(20.04.2012)
способ переработки отходов спиртового производства — патент 2440965
(27.01.2012)
способ переработки углекарбонатного минерального сырья — патент 2373178
(20.11.2009)

Класс C07C51/285 пероксидными соединениями

Патенты РФ в классе C07C51/285:

катализатор, способ его приготовления и способ получения бензойной кислоты — патент 2335341
(10.10.2008)
способ получения янтарной кислоты — патент 2236398
(20.09.2004)
способ получения алифатических дикарбоновых кислот с8, с 10, с12 — патент 2174507
(10.10.2001)
способ получения метилового эфира -формилмасляной кислоты — патент 2042660
(27.08.1995)
способ получения тетрафторфталевой кислоты — патент 2037482
(19.06.1995)

Класс C07C51/21 молекулярным кислородом

Патенты РФ в классе C07C51/21:

улучшенный способ селективного удаления пропионовой кислоты из потоков (мет)акриловой кислоты — патент 2491271
(27.08.2013)
система получения поликарбоновой кислоты, использующая охлажденный маточный раствор из окислительного сжигания в качестве загрузки системы очистки от загрязнений — патент 2458907
(20.08.2012)
катализатор для окисления углеводородов при газофазном контакте, способ получения этого катализатора и способ газофазного окисления углеводородов с использованием этого катализатора — патент 2456072
(20.07.2012)
катализатор для окисления углеводородов при газофазном контакте, способ получения этого катализатора и способ газофазного окисления углеводородов с использованием этого катализатора — патент 2455064
(10.07.2012)
способ получения акриловой кислоты — патент 2397156
(20.08.2010)
оптимизированное жидкофазное окисление — патент 2384563
(20.03.2010)
оптимизированное жидкофазное окисление — патент 2382758
(27.02.2010)
способ контроля, регулирования и/или управления процессом получения (мет)акролеина и/или (мет)акриловой кислоты — патент 2356882
(27.05.2009)
катализатор окисления и его приготовление — патент 2346741
(20.02.2009)

способ получения органических кислот и устройство для его осуществления — патент 2342359
(27.12.2008)

Класс C07C53/08 уксусная кислота 

Патенты РФ в классе C07C53/08:

способ карбонилирования — патент 2529489
(27.09.2014)
способ карбонилирования — патент 2528339
(10.09.2014)
способ карбонилирования с использованием связанных содержащих серебро и/или медь морденитных катализаторов — патент 2525916
(20.08.2014)
удаление примесей углеводородов из полупродуктов производства уксусной кислоты — патент 2523910
(27.07.2014)
способ карбонилирования для получения метилацетата — патент 2522431
(10.07.2014)
способ карбонилирования с использованием морденитного катализатора, нанесенного на неорганические оксиды — патент 2518086
(10.06.2014)
получение уксусной кислоты — патент 2510936
(10.04.2014)

способы получения уксусной кислоты — патент 2505523
(27.01.2014)
получение уксусной кислоты — патент 2503652
(10.01.2014)
получение уксусной кислоты посредством карбонилирования с повышенной реакционной способностью и мгновенным испарением — патент 2493142
(20.09.2013)

Класс C07C27/00 Способы получения, включающие одновременное получение более чем одного класса кислородсодержащих соединений

Патенты РФ в классе C07C27/00:

способ карбонилирования — патент 2529489
(27.09.2014)
способ карбонилирования — патент 2528339
(10.09.2014)
способ получения дифенилкарбоната — патент 2528048
(10.09.2014)
способ получения углеводородных продуктов — патент 2524957
(10.08.2014)
способ очистки циклогексанона — патент 2523011
(20.07.2014)
способ производства метанола, диметилового эфира и низкоуглеродистых олефинов из синтез-газа — патент 2516702
(20.05.2014)
способ получения биотоплива, где теплоту от реакций образования углерод-углеродных связей используют для проведения реакций газификации биомассы — патент 2501841
(20.12.2013)
реакторы пластинчатого типа, способы их изготовления и способ получения реакционного продукта с использованием реактора пластинчатого типа — патент 2489203
(10.08.2013)
способ получения изофталевой и муравьиной кислот окислением м-диизопропилбензола и м-этил-изопропилбензола — патент 2485091
(20.06.2013)
способ отделения побочных продуктов в водной фазе синтеза фишера-тропша — патент 2480445
(27.04.2013)

Этановая кислота. Физические свойства, получение и применение

Этановая кислота (другое название — уксусная) — это органическое вещество, представляющее собой предельно основную, слабую, карбоновую кислоту. Производные данной кислоты называются ацетатами. При помощи этого вещества можно получить метиловый эфир этановой кислоты: этаналь + этановая кислота = метиловый эфир.

этановая кислота

2CH3CHO (ацетальдегид) + O2 (кислород) = 2CH3COOH (этановая кислота) 2. В промышленности используют окислительные способы. Раньше для получения этановой кислоты применяли окисление бутана и ацетальдегида. Ацетилальдегид окисляли только в присутствии марганца ацетата при повышенном давлении и температуре. При этом выход этановой кислоты составлял около девяноста пяти процентов.

2CH3CHO + O2 = 2CH3COOH Н-бутан окисляли при температуре от 150 до 200 градусов. При этом ацетат кобальта выполнял роль катализатора.

2C4H10 + 5O2 = 4CH3COOH + 2H2O Но в результате значительного повышения цен на нефть оба эти способа стали невыгодными и вскоре оказались вытеснены более эффективными способами карбонилирования метанола. 3. Карбонилирование метанола каталитическое — это важный способ синтеза этановой кислоты. Происходит по условному уравнению:

CH3OH + CO = CH3COOH

4. Также существует биохимический способ получения, при котором используется способность микроорганизмов окислять этанол. Данный процесс называется уксуснокислым брожением. При этом в качестве сырья используют водный эфир спирта этилового или этанолосодержащие жидкости (забродившие соки). Это многоступенчатый сложный процесс. Его можно описать следующим уравнением: CH3CH2OH (эфир спирта) + O2 (кислород) = CH3COOH (этановая кислота) + H2O

этаналь этановая кислота

— этановая кислота используется для создания душистых веществ и лекарственных препаратов (ацетон, ацетилцеллюлоза);

— применяется в крашении и книгопечатании;

— в качестве реакционной среды для окислении некоторых органических веществ (окисление сульфидов пероксидом водорода);

— так как пары этановой кислоты обладают неприятным резким запахом, то его можно использовать вместо нашатырного спирта.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий