Синтез винилметилкетона
Впервые винилметилкетон (бутен-1-он-3) СН2=СН-СО-СН3 в 1908г. получили Блез и Мэр путем отщепления хлорида водорода от метил--хлорэтилкетона. Они также описали его способность легко превращаться в полимер, особенно под влиянием сильнощелочных агентов. В настоящее время винилметилкетон применяется главным образом для получения некоторых сополимеров, например с бутадиеном или изопреном.
Существует два промышленных способа синтеза винилметилкетона: присоединение воды к винилацетилену, получаемому димеризацией ацетилена, и дегидратация ацетоина (ацетилметилкарбинол).
Получение винилметилкетона гидратацией винилацетилена. По этому методу винилметилкетон получают из ацетилена путем гидратации по Кучерову за счет присоединения воды к винилацетилену в кислой среде в присутствии катализаторов.В качестве катализаторов используют ртутные соли, в основном сульфат или фторборат. Присоединение воды может протекать в среде уксусной кислоты или ароматического углеводорода:
Поскольку в этом процессе двухвалентная ртуть восстанавливается до одновалентной ртути, к реакционной смеси прибавляют окислитель, например сульфат трехвалентного железа, который переводит соль одновалентный ртути в активную соль двухвалентной ртути.
Получение винилметилкетона дегидратацией ацетоина. Дегидратация ацетоина является более современным промышленным способом синтеза винилметилкетона.
Ацетоин получают либо полной гидратацией винилацетилена в присутствии сульфата двухвалентной ртути:
либо частичным окислением бутиленгликоля-2,3. При использовании в качестве катализатора меди окисление протекает практически количественно.
Ацетоин можно постучать также совместно с этиленгликолем аэробным брожением растворов углеводородов под влиянием микроорганизмов семейства Bacillus subtilis.
Получение винилметилкетона из бутиленгликоля-1,3. Винилметилкетон можно получить из бутиленгликоля-1,3 путем последовательных реакций: сначала синтезируют циклический эфир действием дымящей серной кислоты (47%-й олеум) на бутиленгликоль в среде хлороформа при низкой температуре, а затем кипячением с водой образовавшийся сульфат гидролизуют с образованием 3-гидроксибутил-1-серной кислоты. При окислении последней вторичная спиртовая группа превращается в оксогруппу и одновременно отщепляется серная кислота.
Синтез изопропенилметилкетона
Изопропенилметилкетон СН2=С(СН3)-СО-СН3 был впервые получен в 1891г. О.Валлахом путем гидролиза оксима этого соединения кислотами. Способность ненасыщенного кетона переходить в прозрачный твердый полимер была описана в 1910г. В промышленности его начали применять с 1935г. В настоящее время изопропенилметилкетон является основой для производства некоторых термопластов.
Получение изопропенилметилкетона дегидратацией 1-гидрокси-2-метилбутанона-3. В промышленности изопропенилметилкетон получают либо дегидратацией 1-гидрокси-2-метилбутанона-3, либо кратковременным нагреванием с безводной щавелевой кислотой, либо действием фосфорного ангидрида на безводный кетон, растворенный в хлороформе:
Самым эффективным катализатором является щавелевая кислота. Дегидратацию щавелевой кислотой осуществляют следующим образом: смесь обоих соединений, к которой добавляют гидрохинон, подают в реактор, нагретый до 403 К, с такой скоростью, чтобы кетон, получающийся в результате дегидратации, как можно быстрее удалялся из зоны реакции.
Исходный кетоспирт 1-гидрокси-2-метилбутанон-3 получают из метилэтилкетона и формальдегида при рН = 8,2-8,6. Обе реакции можно проводить одновременно в одну стадию в газовой фазе. В качестве катализатора используют силикагель или оксид алюминия, содержащий оксиды циркония, церия, тория, цинка. Процесс проводят при 588-693 К. Недостатком процесса является наличие примесей в получаемом изопропенилметилкетоне – формальдегида и продуктов побочных реакций (углеводороды, спирты, смолы).
Получение изопропенилметилкетона из ацетона и ацетилена. Этот промышленный процесс был разработан в 1945г. Синтез диметилэтинилкарбинола проводят в безводной среде при 288 К. Растворителем служит диэтилацеталь, катализатором является едкое кали:
Образующийся алкоголят разлагают водой при 278 К, выделяющуюся щелочь нейтрализуют диоксидом углерода, и диметилэтинилкарбинол очищают перегонкой. Полученный продукт непрерывно гидратируют разбавленной серной кислотой в присутствии катализатора – сульфата двухвалентной ртути. Из водного дистиллята высаливают гидроксикетон и после сушки снова перегоняют. Превращение гидроксикетона в изопропенилметилкетон осуществляют действием фосфорного ангидрида в среде безводного хлороформа. Изопропенилметилкетон выделяют путем фракционированной перегонки.