Определенный практический интерес представляет двухстадийный метод получения высших жирных спиртов с использованием реакции гидрокарбометоксилирования высших олефинов:
Реакция гидрокарбоалкоксилирования олефинов была открыта раньше реакции гидроформилирования. В настоящее время известно большое число катализаторов гидрокарбоалкоксилирования — галогениды и карбонилы никеля, соединения палладия, карбонилы кобальта, родия, иридия. Наиболее эффективными катализаторами являются карбонилы кобальта. Для практического осуществления реакции гидрокарбоалкоксилирования важнейшим фактором явилось открытие промотирующего действия пиридина [333, 334].
Механизм реакции гидрокарбоалкоксилирования весьма близок к механизму реакции гидроформилирования [335]. Различие проявляется лишь на последней стадии — разложения ацилкобальткарбонилов:
Как показывают кинетические исследования, в отсутствии пиридина наиболее медленными являются стадии II и III. Введение пиридина ускоряет эти стадии.
Доказано, что пиридин ускоряет распад ацилкобальткарбонилов нормального строения в большей степени, чем изостроения. Этим и объясняется положительное влияние пиридина на повышение доли образования эфиров нормального строения.
При гидрокарбоалкоксилировании * а-олефинов нормального строения скорость реакции незначительно уменьшается с ростом длины цепи. Внутренние олефины вступают в реакцию медленнее. Степень ускорения реакции промотирующей добавкой пиридина зависит от структуры олефина.
Ниже показана зависимость относительной скорости реакции гидрометоксилирования от строения олефина (р = 30 МПа, ССо = 0,35%, 180 °С; I —без пиридина, II — 20% пиридина):
|
I |
II |
|
I |
II |
1-Гексен |
0,082 |
1,00 |
1 - Децен |
0,059 |
0,77 |
2-Гексен |
0,055 |
0,23 |
Диизобутилен |
— |
0,16 |
1-Гептен |
0,070 |
0,91 |
2-Метил- 1-пентен |
— |
0,19 |
1 -Октен |
0,069 |
0,83 |
2-Метил-2-пентен |
— |
0,08 |
На соотношении количеств изомеров, получаемых в этой реакции, положение двойной связи в молекуле олефина почти не сказывается. Это связывают с высокими скоростями миграции двойной связи в олефине в условиях реакции [326], что имеет существенное практическое значение, так как позволяет получать высокие выходы эфиров нормального строения при гидрокарбоалкоксилировании внутренних олефинов, а не только а-олефинов.
Эфиры жирных кислот гидрокарбоалкоксилированием высших олефинов получают по следующей схеме (рис. 40).
Каталитический комплекс образуется в контакторе 1 в результате взаимодействия соли кобальта и пиридина с окисью углерода и водородом. Катализатор подается в реактор гидрокарбометоксилирования 2, куда параллельным потоком вводятся олефины, метиловый спирт и окись углерода. После дезактивации в аппарате 3 реакционная смесь подвергается отгонке в колонне 4 от метилового спирта, рециркулируемого в реактор 2, а в сепараторе 5 дезактивированный каталитический комплекс отделяется от продуктов реакции и возвращается в контактор 1. Реакционная смесь, освобожденная от метилового спирта и катализатора, вместе с непрореагировавшим олефином и пиридином поступает в каскад ректификационных колонн 6—8. В колонне 6 извлекается пиридин, возвращаемый в контактор 1, а в колонне 7 — непрореагировавший олефин, направляемый на повторное использование в реактор гидрокарбометоксилирования. В колонне 8 сверху выводится товарный продукт — эфиры кислот, а с куба — тяжелые продукты.
Основное назначение метиловых эфиров жирных кислот — производство высших жирных спиртов. Превращение эфиров жирных кислот в соответствующие спирты — хорошо освоенный в промышленности процесс, осуществляемый обычно в присутствии мягких гидрирующих катализаторов (типа контакта Адкинса) [336—338]. В промышленных масштабах в РФ гидрогенизация метиловых эфиров высших кислот осуществляется на суспензированном меднохромовом или меднохромбариевом катализаторе (рис. 41) [339].
Рис.40. Принципиальная схема синтеза эфиров синтетических жирных кислотгидрокарбоксиметилированием высших олефинов:
I—олефин; II—метиловый спирт; III-окисьуглерода; IV—пиридин; V — кобальтовая соль; VI — СО+Н2; VII — катализатор; VIII—эфиры кислот; IX—дезактивированный катализатор; X — кубовые остатки, 1—контактор; 5—реактор карбометоксилирования; 5—дезактиватор; 4— колонна для выделения метилового спирта; 5—сепаратор; 6, 7, 8- ректификационные колонны.