Kas yra hidroformilinimas?

Hidroformilinimas, taip pat žinomas kaip okso sintezė, yra cheminis procesas, kurio metu prie alkeno pridedama formilo grupė ir vandenilio atomas, kad susidarytų aldehidas. Alkenas yra molekulė, kurioje yra tik anglies ir vandenilio atomai su bent viena dviguba jungtimi tarp anglies atomų. Aldehidas, susidarantis hidroformilinant konkretų alkeną, yra junginys, kuriame bent viena iš anglies-anglies dvigubų jungčių buvo pakeista vienguba anglies-anglies jungtimi ir dviguba anglies-deguonies jungtimi.

Hidroformilinimo būdu gaunami aldehidai yra aldehidų, turinčių linijines anglies grandines ir šakotąsias anglies grandines, mišinys. Priklausomai nuo galimo aldehidų naudojimo, viena forma gali būti labiau pageidaujama nei kita. Santykis tarp dviejų formų gali būti pakeistas keičiant procese naudojamas sąlygas.

Hidroformilinimas pasiekiamas kaitinant vandenilio dujas (H2), anglies monoksido dujas (CO) ir alkeną esant slėgiui. Mišinys tokiomis sąlygomis yra stabilus, kol nepridedamas katalizatorius – medžiaga, kuri sukelia arba pagreitina dviejų ar daugiau junginių cheminę reakciją, o pats proceso metu nesunaudojamas ar nepakeičiamas. Dujų slėgio ir santykio keitimas, komponentų temperatūra, naudojamas katalizatorius arba bet koks veiksnių derinys gali turėti įtakos skirtingų formų gaminamų aldehidų santykiams.

Kai Otto Roelenas 1938 m. atrado hidroformilinimą, jis naudojo kobalto kompleksą, kuris veikė kaip reakcijos katalizatorius. Daugiau nei 30 metų įvairūs kobalto kompleksai buvo pagrindiniai šio proceso katalizatoriai. Kobalto kompleksai, kuriuose kaip elektronų šaltinis reakcijoje naudojami fosfinai arba fosforo hidridai, leidžia jai vykti esant mažesniam slėgiui ir aukštesnei temperatūrai. Tai padidino galimybę keisti sąlygas, todėl buvo lengviau nukreipti reakciją į norimą pagaminto aldehido formą.

Iki septintojo dešimtmečio mokslininkai pradėjo ieškoti katalizatorių, kurie leistų jiems dar labiau kontroliuoti hidroformilinimo produktus. Viena jų imtis buvo ištirti kitų elementų, esančių toje pačioje pereinamųjų metalų grupėje kaip kobaltas, ypač rodžio ir iridžio, naudojimą. Rodžio kompleksai, kuriuose naudojami fosfinai, leidžia naudoti žemesnę temperatūrą ir žemesnį slėgį, tuo pačiu gaminant didelį linijinių ir šakotųjų aldehidų santykį.

Aštuntajame dešimtmetyje rodžio kompleksai pradėjo pakeisti kobalto kompleksus kaip katalizatorius komerciniuose procesuose. Iki 1970 m. 2004 % komercinės aldehidų gamybos buvo naudojami rodžio katalizatoriai. Šis plačiai paplitęs rodžio kompleksų naudojimas hidroformilinant leidžia dideliu mastu gaminti aldehidus, kurie vėliau modifikuojami, kad susidarytų junginiai, naudojami gaminant tokius produktus kaip plastikai, plovikliai, tirpikliai ir tepalai.