Mavzu №15. Organik sintez sanoati. Metanol sanoati

Mavzu №15. Organik sintez sanoati. Metanol sanoati
Reja:
1. Organik sintez sanoati va maqsadli mahsulotlari .
2. Metanol sintez qilishning fizik-kimyoviy tavsifi.
3. Metanol sintez qilishning qulay sharoitlari.

Organik birikmalarni ishlab chiqarish qadimdan boshlangan, ammo u uzoq yillar davomida tabiiy materiallar tarkibidagi mahsulotlarni (qand-shakar, skipidar, oʻsimlik va hayvon moylari hamda yogʻlari va boshqalar) ajratib olishga asoslangan yoki murakkab tabiiy mahsulotlarni oddiy moddalarga (oziq-ovqat mahsulotlarini spirt va sirka kislotasiga, yogʻlarni sovun va gliseringacha) parchalashga asoslangan edi.

XIX asrning oʻrtalariga kelib organik kimyo taraqqiyotida yirik muvaffaqiyatlar qoʻlga kiritildi. A.M.Butlerovning organik moddalarning tuzilish nazariyasi yaratildi, fizika, kimyo va texnik fanlarning yutuqlari, toshkoʻmirni kokslashdan hosil boʻluvchi qoʻshimcha nahsulotlarga asoslangan xomashyo ba’zasining yaratilishi va h.k.) boshqalar, organik sintezning paydo boʻlishiga, ya’ni, oddiy moddalardan murakkab moddalarni olishga olib keldi.
Organik kimyoning dastlabki yutuqlari tabiiy materiallarni (tabiiy boʻyoqlar, dori-darmonlar, hid beruvchi moddalar) sintetik materiallar bilan almashtirilishiga qaratildi. Keyinchalik esa asta-sekinlik bilan tabiatda ichramaydigan (portlovchi moddalar, yuqori molekular birikmalar) birikmalarni sintezlashga qaratilgan. Oʻtgan asrning 30-50-yillarda tabiiy gaz va neft qazib olish hamda uni qayta ishlash sohasidagi u lkan muvofaqiyatlar organik sintezning gurkirab rivojlanishi uchun mustahkam xomashyo bazasini yaratdi. Toshkoʻmir xomashyosining neft mahsulotlari ashyosiga almashtirishi natijasida yangi neft-kimyo sintezi deb ataluvchi ibora paydo boʻldi. Bu sintezning yangi xomashyo fazasiga asoslanganligini koʻrsatadi holos, biror mahsulotni kondan xomashyodan (toshkoʻmir xomashyosidan yoki neft xomashyodan) foydalanib sintezlanishidan qa’tiy nazar ishlab chiqashda prinsipial farq boʻlmaydi.
Organik sintez sanoati xomashyo sifatida: galogenlar va ularning birikmalaridan, kislotalar, oksidlar, ishqorlar, ammiak, vodorod, suv, havo va boshqalardan foydalaniladi. Bu moddalar organik mahsulotlariga turli atomlar va guruhlarni kiritish uchun, bir moddani bir qancha boshqa moddalarga aylantirish uchun, alohida moddalarni ajratib olish va tozalash uchun foydalaniladi.
Organik sintez oʻz taraqqiyotining boshlangʻich bosqichlarida oxirgi maqsadli mahsulot bilan oraliq yarim mahsulotlar (alkenlar, galogenlik hosilalar, spirtlar, aldegidlar, ketonlar, fenollar, aminlar va boshqalar) ishlab chiqarishni qoʻshib olib bordi. Keyinchalik organik sintezdan bir qancha oʻziga xos ishlab chiqarishlar: plastmassalar, sintetik kauchuklar, kimyoviy tolalar, organik boʻyoqlar, dori-darmonlar texnologiyalari ajralib chiqdi. Hozirgi zamon organik sintez sanoati ikki muhim maqsadga qaratilgan:
1) keng koʻlamli ishlab chiqarish, bunda (oʻn va yuz ming tonnalab ishlab chiqariladi) sanoatning boshqa tarmoqlari uchun yarim mahsulotlar (masalan, yuqori molekular birikmalar uchun monomerlar) ishlab chiqariladi;
2) bir qancha tayyor mahsulotlar (yuvish vositalari, kimyoviy zaharli birikmalar, erituvchilar va boshqa) ishlab chiqarish.
Bugungi ko’nda organik sintez mahsulotlaridan u yoki bu darajada foydalanmaydigan xalq xoʻjaligining biror tarmogʻi yoʻq. Organik sintez sanoatdagi taraqqiyot ma’lum darajada yangi reaksiyalarni kashf etilishi va uni ishlab chiqarishga tatbiq etilishiga bogʻliq. Koʻpgina kashf etilgan yangi organik reaksiyalar organik sintez sanoatida yangi davrni boshlab beradi. Masalan, 1928-yilda 1,3- holatda bogʻlangan dienuglevodorodlarga ikkilamchi va uchlamchi bogʻlanish (diyenofillar) to’tgan moddalarning birikib, olti a’zoli tsikllar hosil qiladigan diyen sintezi reaksiyasi (O.Dils va K.Alder) ochildi. Bu reaksiya turli-tuman tsiklik birikmalardan tortib to murakkab politsiklik tizimlar, masalan, steroid va soʻngra geterotsiklik tizimlar kabi koʻpincha yangi sintetik moddalar olishning asosi boʻlib qoldi.
Vittig reaksiyasi:

Bu olefinlar sintez qilish yangi usulining asosi boʻlib qoldi. Ular esa koʻpgina mahsulotlar ishlab chiqarish uchun zarur xomashyo hisoblanadi.
Fazalararo katalizdan foydalanish organik sintez taraqqiyotida yangi bosqich boʻldi, bunda reaksion aralashmaga maxsus moddalar - fazalararo koʻchiradigan katalizatorlar (ammoniyli, fosfoniyli tuzlar, kraun-efirlar) qoʻshiladi. Bu moddalar, masalan, anionlarni suvli yoki qattiq fazadan organik fazaga koʻchirishga yordam beradi, u yerda ular oʻzaro reaksiyaga kirishadi. Fazalararo katalizatorlar samara beradigan reaksiyalar soni juda koʻp va ular karbonionlar ishtirokidagi (Klyayzen, Mixael, Vittig, Xorner va boshqalarning reaksiyalari, C-alkillash, birikish reaksiyasi va boshqalar) barcha reaksiyalarni oʻz ichiga oladi. Fazalararo katalizning oksidlanish reaksiyalarida qoʻllanilishi istiqbolli hisoblanadi, bunda organik modda suvda, oksidlovchi esa organik erituvchida erimaydi. Masalan, benzolda erimaydigan kaliy permanganatga oz miqdorda Kraun-efir qoʻshilganda tarkibida MnO₄^– ioni boʻlgan kuchli oksidlovchi boʻlib xizmat qiladigan malinali benzol deb ataluvchi moddani hosil qiladi.
Ayniqsa, element organik birikmalarning (1926-yilda borazol, 1963-yilda karboron va uning analoglari – 600 gacha issiqlikka chidamli, silikonlar, silikonli kauchuk – 60 dan + 200 gacha chidamli, fosfororganik birikmalar, ftoroorganik birikmalar, masalan, teflon 400 gacha issiqlikka chidamli) sintezlanishi organik sintez mahsulotlari ishlab chiqarishga keng yoʻl ochib berdi.
Organik sintezda ishlab chiqarilayotgan mahsulot turlarini toʻxtovsiz kengaytirish va yangilash bilan dinamik oʻsib borishi ta’minlandi, ya’ni-yangi qurilmalar va jarayonlarni oʻzlashtirish, mukammal texnologiyalarni ishlab chiqarishga tatbiq etilish, avtomatlashtirish va mexanizatsiyalashtirishning samaradorligi yuqori boʻlgan vositalari bilan ishlab chiqarishni jihozlash va boshqalar shular jumlasidandir.
Organik sintez sanoatning yaqin kelajadagi vazifasi bu ishlab chiqarishning energiyaga boʻlgan talabini kamaytirish, atrof-muhitga zararli ta’sirini kamaytirish maqsadida xomashyoni qayta ishlashning samaradorligini oshirish va chiqindi miqdorini kamaytirishdan iboratdir.
Organik sintez mahsulotlarini sanoat miqyosida ishlab chiqarish uchun har xil reaksiyalardan: galogenlash, sulfolash, nitrolash, oksidlanish-qaytarilish, gidrogenlash va digedrogenlash, gidratlash va degidratlash, siklizatsiyalash, izomerizatsiyalash, kondensatlanish, polemerlanish: etirifikatsiya, alkillash va boshqalardan keng foydaliniladi. Bunda oddiy moddalardan ancha murakkab boʻlgan moddalar olinadi (uglerod zanjiri oʻzaytiriladi). Ba’zi hollarda dastlabki modda molekulasida uglerod sonini oʻzgartirmay, uning tuzilishini va reaksion qobiliyatini oʻzgartirishga muvaffaq boʻlinadi yoki dastlabki moddaning uglerod zanjirini parchalab yangi mahsulotlar olinadi. Koʻpchilik organik reaksiyalar kinetik sohada boradi va reaksiyaning umumiy tezligi, reaksiyaning tezlik tenglamasi bilan aniqlanadi:
Jarayonning harakatlantiruvchi kuchi AC reaksiya tartibini koʻrsatuvchi kinetik tenglamaga asosan, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyalari koʻpaytmasiga teng. Tezlik konstantasi esa Arrenius tenglamasiga boʻysunadi.
Organik sintez jarayonida bir vaqtning oʻzida bir qancha parallel va ketma-ket reaksiyalar boradi. Ketma-ket reaksiyalarda koʻpchilik hollarda ulardan biri jarayon tezligini belgilaydi. Jarayonning umumiy tezlik konstantasi K elementar reaksiyalar tezligining murakkab funksiyalari bilan ifodalanish mumkin.
Maqsadli mahsulot boʻyicha (olinishi maqsad qilib qoʻyilgan mahsulot) jarayonning selektivligi, asosiy va qoʻshimcha reaksiyalar tezlik konstantalarining nisbatlari bilan aniqlanadi. Shu sababli organik sintez jarayoni jadallashtirish uchun faqat asosiy reaksiyani tezlashtiradigan yoki ketma-ket boruvchi reaksiyalarning me’yorli bosqichlarini tezlashtiruvchi selektiv katalizatorlardan foydalaniladi.
Organik sintezda kimyoviy-texnologik jarayonni jadallash usullarini qoʻllashda koʻpchilik hollarda dastlabki, oxirgi yoki oraliq birikmalarini barqarorlashtirish bilan chegaralanadi, chunki ular termik parchalanadilar yoki qoʻshimcha mahsulotlarga aylanib qoladi.
Bunday hollarda jarayonning tezlik konstantasini oshirish uchun katalizator bilan bir qatorda turli ion yoki radikal tavsifdagi, fotosintez, radiaksion nurlantirish, lazerli nurlantirish, elektrosintez kabi turli initsiatorlardan foydalaniladi. Masalan, koʻpgina monomerlarni polimerlash uchun turli xildagi peroksidlardan foydalaniladi, yuvish vositasining tarkibiy qismlaridan birini olish uchun ultrabinafsha nurlar bilan nurlantirib, sulfoxlorlanadi, polimerlarni «tikish» va kauchukni vulkanlashda radiaksion nurlantirishdan foydalaniladi.
Organik sintez sanoatning muhim ahamiyatlardan biri yaqin yillar ichida sovun, olifa, surkov moylari, spirt kabi oʻnlab mahsulotlar ishlab chiqarish uchun katta miqdorda oziq-ovqat mahsulotlari ishlatilishiga chek qoʻyish, ya’ni bu maqsad uchun oziq-ovqat mahsu-lotlarini nozik mahsulotlarga aylantirishdan iboratdir.
Hozirgi zamon organik sintez sanoati korxonalari har turli texnologik sexlarning birlashtirilgan kompleksidan iboratdir. U nafaqat maqsadli mahsulotlar ishlab chiqaradi, balki koʻpgina qoʻshimcha mahsulotlarni ushlab qolish va qayta ishlash qurilmalarini ham oʻz ichiga oladi.