डाइमिथाइल कार्बोनेट (डीएमसी)रासायनिक सूत्र C3H6O3 वाला एक कार्बनिक यौगिक है। सुगंधित गंध वाला रंगहीन तरल। यह पानी में अघुलनशील है, अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील है, और अम्ल और क्षार में घुलनशील है। यह कम विषाक्तता, उत्कृष्ट पर्यावरण संरक्षण प्रदर्शन और व्यापक उपयोग वाला एक प्रकार का रासायनिक कच्चा माल है। यह एक महत्वपूर्ण कार्बनिक संश्लेषण मध्यवर्ती है। इसकी आणविक संरचना में कार्बोनिल, मिथाइल, मेथॉक्सी और अन्य कार्यात्मक समूह शामिल हैं। इसमें विभिन्न प्रकार के प्रतिक्रिया गुण होते हैं। यह सुरक्षित, सुविधाजनक, कम प्रदूषण वाला और उत्पादन में परिवहन में आसान है।
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रासायनिक सूत्र |
C3H6O3 |
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सटीक द्रव्यमान |
90 |
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आणविक वजन |
90 |
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m/z |
90 (100.0%), 91 (3.2%) |
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मूल विश्लेषण |
C, 40.00; H, 6.71; O, 53.28 |
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डाइमिथाइल कार्बोनेट (डीएमसी)रासायनिक सूत्र CH6O के साथ एक महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक है, जिसका व्यापक रूप से रासायनिक और दवा उद्योगों में उपयोग किया जाता है।
1. फॉस्जीन को कार्बोनिलेशन एजेंट के रूप में प्रतिस्थापित करें:
फॉस्जीन अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है, लेकिन इसके अत्यधिक विषैले और अत्यधिक संक्षारक उप-उत्पाद इसे भारी पर्यावरणीय दबाव का सामना करते हैं, इसलिए इसे धीरे-धीरे समाप्त कर दिया जाएगा; डीएमसी में एक समान न्यूक्लियोफिलिक प्रतिक्रिया केंद्र है। जब डीएमसी के कार्बोनिल समूह पर न्यूक्लियोफिलिक समूह द्वारा हमला किया जाता है, तो एसाइल ऑक्सीजन बंधन कार्बोनिल यौगिकों को बनाने के लिए टूट जाता है, और उप-उत्पाद मेथनॉल होता है। इसलिए, डीएमसी कार्बामेट कीटनाशकों, पॉली कार्बोनेट, आइसोसाइनेट इत्यादि जैसे कार्बोनिक एसिड डेरिवेटिव को संश्लेषित करने के लिए एक सुरक्षित प्रतिक्रिया एजेंट के रूप में फॉस्जीन को प्रतिस्थापित कर सकता है, जिनमें से पॉली कार्बोनेट डीएमसी की सबसे बड़ी मांग वाला क्षेत्र होगा, यह अनुमान लगाया गया है कि 80 से अधिक डीएमसी का % उपयोग 2005 में पॉलीकार्बोनेट के उत्पादन के लिए किया जाएगा।
2. मिथाइलेशन एजेंट के रूप में डाइमिथाइल सल्फेट का स्थानापन्न करें:
फॉस्जीन के समान कारणों से, डाइमिथाइल सल्फेट को भी समाप्त होने के दबाव का सामना करना पड़ता है। जब डीएमसी के मिथाइल कार्बन पर न्यूक्लियोफिलिक द्वारा हमला किया जाता है, तो इसका एल्काइल ऑक्सीजन बंधन टूट जाता है और मिथाइलेटेड उत्पाद भी उत्पन्न होते हैं। डीएमसी में डाइमिथाइल सल्फेट की तुलना में अधिक प्रतिक्रिया उपज और सरल प्रक्रिया होती है। इसके मुख्य उपयोगों में सिंथेटिक कार्बनिक मध्यवर्ती, फार्मास्युटिकल उत्पाद, कीटनाशक उत्पाद आदि शामिल हैं।
3. कम विषैला विलायक:
डीएमसी में उत्कृष्ट घुलनशीलता, संकीर्ण पिघलने और क्वथनांक सीमा, बड़ी सतह तनाव, कम चिपचिपाहट, मध्यम के छोटे ढांकता हुआ स्थिरांक, उच्च वाष्पीकरण तापमान और तेज वाष्पीकरण दर है, इसलिए इसका उपयोग कोटिंग उद्योग और दवा उद्योग में कम विषाक्त विलायक के रूप में किया जा सकता है। . यह देखा जा सकता है कि डीएमसी न केवल कम विषैला है, बल्कि इसमें उच्च फ़्लैश बिंदु, कम वाष्प दबाव और हवा में उच्च निम्न विस्फोटक सीमा की विशेषताएं भी हैं। इसलिए, डीएमसी स्वच्छता और सुरक्षा दोनों के साथ एक हरित विलायक है।
4. गैसोलीन योजक:
डीएमसी में उच्च ऑक्सीजन सामग्री (अणु में 53% तक ऑक्सीजन सामग्री), उत्कृष्ट ऑक्टेन संख्या में सुधार, गैर चरण पृथक्करण, कम विषाक्तता और तेजी से बायोडिग्रेडेबिलिटी के गुण हैं, जो गैसोलीन के समान ऑक्सीजन सामग्री तक पहुंचने पर उपयोग की जाने वाली डीएमसी की मात्रा 4.5 बनाता है। एमटीबीई से कई गुना कम, इस प्रकार ऑटोमोबाइल निकास में हाइड्रोकार्बन, कार्बन मोनोऑक्साइड और फॉर्मेल्डिहाइड के कुल उत्सर्जन को कम करता है। इसके अलावा, यह इस समस्या को भी दूर करता है कि सामान्य गैसोलीन एडिटिव्स पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं, डीएमसी भूजल को प्रदूषित करने के नुकसान के कारण एमटीबीई को बदलने के लिए सबसे संभावित गैसोलीन एडिटिव्स में से एक बन जाएगा।
की मूल उत्पादन विधिडाइमिथाइल कार्बोनेट (डीएमसी)फॉस्जीन विधि है, जिसे 1918 में सफलतापूर्वक विकसित किया गया था। हालाँकि, फॉस्जीन की विषाक्तता और संक्षारकता इस विधि के अनुप्रयोग को सीमित करती है, विशेष रूप से दुनिया भर में पर्यावरण संरक्षण के बढ़ते महत्व के साथ, फॉस्जीन विधि को समाप्त कर दिया गया है।
1980 के दशक से, डीएमसी उत्पादन प्रक्रिया पर अनुसंधान ने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। माइकल और क्रिस इस्टोफ़र के आंकड़ों के अनुसार, 1980 से 1996 तक डीएमसी उत्पादन प्रक्रिया पर 200 से अधिक पेटेंट हुए हैं।
1980 के दशक की शुरुआत में, इटली की एनीकेम कंपनी ने उत्प्रेरक के रूप में CuCI के साथ मेथनॉल के ऑक्सीडेटिव कार्बोनाइलेशन द्वारा DMC संश्लेषण प्रक्रिया के व्यावसायीकरण का एहसास किया, जो पहली औद्योगिकीकृत गैर-फॉस्जीन DMC संश्लेषण प्रक्रिया थी और सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली प्रक्रिया भी थी। इस प्रक्रिया का नुकसान यह है कि रूपांतरण दर अधिक होने पर उत्प्रेरक निष्क्रियता गंभीर होती है, इसलिए एकतरफा रूपांतरण दर केवल 20% है।
देश और विदेश में डाइमिथाइल कार्बोनेट की कई संश्लेषण विधियाँ हैं। कच्चे माल के अनुसार, इसमें मुख्य रूप से फॉस्जीन मेथनॉल विधि, फॉस्जीन सोडियम अल्कोहल विधि, मेथनॉल ट्रांसएस्टरीफिकेशन विधि, कार्बन डाइऑक्साइड प्रत्यक्ष संश्लेषण विधि, यूरिया प्रत्यक्ष अल्कोहलिसिस विधि, यूरिया अप्रत्यक्ष अल्कोहलिसिस विधि और मेथनॉल ऑक्सीडेटिव कार्बोनिल विधि शामिल हैं। यह प्रयोग यूरिया प्रत्यक्ष अल्कोहलिसिस का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
(1) कच्चा माल सस्ता और आसानी से मिल जाता है;
(2) प्रक्रिया सरल और संचालित करने में आसान है;
(3) प्रतिक्रिया से उत्पन्न अमोनिया को पुनर्चक्रित, पर्यावरण के अनुकूल, हरित और प्रदूषण मुक्त किया जा सकता है;
(4) प्रतिक्रिया प्रक्रिया निर्जल उत्पादन है, जो मेथनॉल डीएमसी जल जटिल प्रणाली की पृथक्करण समस्या से बचाती है
पृथक्करण और शुद्धिकरण को सरल बनाया जाता है, जिससे निवेश की बचत होती है।
(5) Although G>प्रतिक्रिया के दूसरे चरण में 0 थर्मोडायनामिक्स में एक गैर-स्वतःस्फूर्त प्रतिक्रिया है, इसे तापमान बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है
और इसके रूपांतरण को बेहतर बनाने के लिए दबाव बढ़ाएं. प्रयोग से यह देखा जा सकता है कि जब प्रतिक्रिया का तापमान 185C और दबाव होता है
मेथनॉल एक प्रतिक्रियाशील आसवन स्तंभ में प्रतिक्रिया करता है। इस स्थिति में, यूरिया की रूपांतरण दर 100% और कार्बोनिक एसिड की रूपांतरण दर तक पहुंच सकती है
डाइमिथाइल एस्टर की चयनात्मकता 98% से अधिक है, और डीएमसी की उपज 50% से अधिक है।
उपरोक्त विधियों के अलावा, कई अन्य विधियाँ हैं जिनका उपयोग उत्पादन के लिए किया जा सकता है:
यह वर्तमान में सबसे अधिक शोधित और आशाजनक संश्लेषण विधि है। यह विधि फॉस्जीन के बिना कच्चे माल के रूप में कार्बन मोनोऑक्साइड, मेथनॉल और ऑक्सीजन का उपयोग करती है। कच्चा माल सस्ता है, विषाक्तता कम है, प्रक्रिया सरल है और लागत कम है। प्रतिक्रिया स्थितियों में तरल-चरण और गैस-चरण विधियां शामिल होती हैं, जो आमतौर पर 80-10 डिग्री और 0-4 के दबाव पर की जाती हैं। 0 एमपीए, उच्च मेथनॉल रूपांतरण दर और अच्छी चयनात्मकता के साथ।
कच्चे माल के रूप में फॉस्जीन और मेथनॉल का उपयोग करके, कम तापमान पर प्रतिक्रिया करके डाइमिथाइल कार्बोनेट का उत्पादन किया जाता है। इस विधि में एक सरल उत्पादन प्रक्रिया, कच्चे माल की आसान उपलब्धता और उच्च उपज है, लेकिन फॉस्जीन अत्यधिक विषाक्त और ज्वलनशील है, जिसके लिए उत्पादन उपकरण और परिचालन स्थितियों के लिए उच्च आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है, जिससे सुरक्षा उत्पादन मुश्किल हो जाता है।
कच्चे माल के रूप में डायथाइल कार्बोनेट और मेथनॉल का उपयोग करके, डाइमिथाइल कार्बोनेट और इथेनॉल उत्पन्न करने के लिए उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत एस्टर विनिमय प्रतिक्रिया की जाती है। इस विधि में कच्चे माल तक आसान पहुंच, हल्की प्रतिक्रिया की स्थिति और सुरक्षित उत्पादन में कम कठिनाई होती है। हालाँकि, उत्प्रेरकों के चयन और उपयोग का प्रतिक्रिया उपज और उत्पाद की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, और प्रक्रिया स्थितियों पर सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
मिथाइल एसीटेट बनाने के लिए मेथनॉल और एसीटेट की प्रतिक्रिया की जाती है, जिसे बाद में डाइमिथाइल कार्बोनेट प्राप्त करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया की जाती है। इस विधि की उपज अधिक है, लेकिन इसके लिए उच्च तापमान, उच्च दबाव और पैलेडियम उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है।
मेथनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड को रोडियम कैटेलिसिस के तहत प्रतिक्रिया करके फॉर्मिक एसिड का उत्पादन किया जाता है, जो फिर डाइमिथाइल कार्बोनेट प्राप्त करने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। इस विधि की प्रतिक्रिया की स्थिति अपेक्षाकृत हल्की है, लेकिन उत्प्रेरक की कीमत अपेक्षाकृत अधिक है।
डाइमिथाइल कार्बोनेट का उत्पादन करने के लिए उच्च तापमान पर मिथाइल सक्सिनेट को सोडियम कार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करना। यह विधि अपेक्षाकृत सरल है, लेकिन प्रतिक्रिया की स्थिति सख्त है और उपज कम है।
एपिक्लोरोहाइड्रिन को मिथाइल फॉर्मेट के साथ प्रतिक्रिया करके मिथाइल एक्रिलेट का उत्पादन करता है, और फिर डायथाइल कार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके डाइमिथाइल कार्बोनेट का उत्पादन करता है। इस विधि की उपज अधिक है, लेकिन इसे ध्रुवीय विलायक में करने की आवश्यकता है।
डाइमिथाइल कार्बोनेट को सीधे प्राप्त करने के लिए एस्टरीफिकेशन, निर्जलीकरण और अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं के लिए मेथनॉल, कार्बन डाइऑक्साइड और मिथाइल फॉर्मेट को एक साथ रिएक्टर में जोड़ा जाता है। इस विधि को संचालित करना आसान है और इसकी उपज अधिक है, लेकिन इसके लिए उच्च दबाव और उच्च तापमान की स्थिति की आवश्यकता होती है।
इन विधियों में से प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं, और उपयुक्त संश्लेषण विधि का चयन विशिष्ट उत्पादन आवश्यकताओं और लागत विचारों पर निर्भर करता है।
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