Пропилен

Пропилен

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