* 액체와 고체산 촉매를 이용한 n-부텐과 이소부탄의 알킬화반응의 일반 역학적 측면(Common mechanistic aspects of liquid and solid acid catalyzed alkylation of isobutane with n-butene)

전문가 제언

□ 최근에 액체산과 고체산에서의 이소부탄/부텐 알킬화 반응과 관련된 역학적이고 기술적인 개념이 발표되었다. 이 산들을 이용한 알켄과 알칸반응의 차이점과 유사점이 강조되고 있다. 액체산과 고체산을 촉매로 하는 알킬화 반응의 화학은 몇 가지 원리들에 의해서 조절된다. 각각의 단계들의 중요도에 대한 차이는 가능한 구조들이 다양하고 고체산들의 산성도가 분포를 가지기 때문이다.

□ 여기서 수소화물 이동은 높은 촉매 수득률(catalyst productivity)과 생성물의 질을 위한 중요한 과정이다. 수소화물 이동은 산을 촉매로 하는 탄화수소의 변형 연쇄 전파 반응 계열에서 결정적인 단계이고 포화된 화합물을 형성한다. 생성물은 알켄 첨가반응, 이성질체화 반응, 수소화물 이동 반응 등 세 가지의 개별적인 반응의 상대적인 속도에 영향을 받는다.

□ 반응의 길항적 쌍인 알켄 첨가반응과 수소화물 이동 반응은 단일 알킬화반응을 할 것인지 다중 알킬화반응을 할 것인지를 결정한다. 수소화물 이동은 생성물의 분포도와 촉매의 생산성을 결정짓는 중요한 단계로서 강한 Brφnsted 산자리의 농도가 높은 촉매와 Lewis 산자리의 농도가 낮은 촉매일 때 잘 일어난다.

□ 액체와 고체산의 비활성은 높은 불포화도의 화합물을 형성함으로써 진행된다. 생성물의 질을 높은 수준으로 유지하고 긴 수명을 갖기 위해서는 내부적으로 역혼합의 형태로 반응하는 높은 파라핀/올레핀 비율을 유지하는 것이 중요하다.

□ 실제적으로 모든 촉매들은 매우 불포화된 중합체들이 액체산과 고체산에서 산자리를 강하게 가로막으며 쌓일 때 비활성화 된다. 제올라이트나 다른 고체산들은 중합체의 축적이 촉매의 구멍을 막아 비활성화가 일어나며, 적절한 반응조건이나 반응용기의 고안으로 비활성화 되는 시간을 어느 정도 조절할 수는 있지만 근본적으로 모든 촉매는 재생성 될 수 있는 과정을 거쳐야 한다. 13C NMR, NMR, 질량 분석기, 기체 크로마토그래피, IR 분광분석법, UV-vis 분광분석법 등을 통해 비활성화 된 촉매를 규명할 수 있다. 그렇지만, 고체산의 경우에는 재생성 과정을 통해서 상업적으로 응용하는 것을 가로막는 비싼 가격의 장벽을 극복할 가능성을 갖고 있다.

□ 액체와 고체 산촉매화 된 이소부탄/부텐 알킬화 반응은 유기합성 반응에서 대단히 중요한 반응으로 수소화물 이동이 높은 촉매 생산성과 생성물 품질을 위해 가장 중요한 단계이다. 그 촉매 성능에 영향을 미치는 적절한 공정파라미터를 조절하는 역학적 및 기술적 개념을 연구 개발하여 최적 촉매반응 공정으로 유기화학공업에 실용화 하는데 기여 하여야 한다.

저자

"Feller, Andreas; Zuazo, Iker; Guzman, Alexander; Barth, Jan O.; Lercher, Johannes A."

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

216(1-2)

잡지명

Journal of Catalysis

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

313~323

분석자

여*현

분석물

• 액체와 고체산 촉매를 이용한 n-부텐과 이소부탄의 알킬화반응.pdf [208,467 byte]

이미지변환중입니다.