エステル反応－収率が低いのはなぜか？
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みなさん、こんにちは！ 私はいくつかのエステル化反応のパイロットスケール試験を行いましたが、収率はずっと低く（スケールアップ前の試験よりも低い）、現在は保温還流時間が長すぎることがエステルの加水分解を引き起こしているのではないかと疑っています。経験豊富な先生方のご指導をお願いします。 PS：前回のエステル化反応は、単純な5-クロロサリチル酸 + メタノール + 稠硫酸 = 5-クロロサリチル酸メチルであり、冷却保持過程において冷却用淡水の供給量が不足したため、全体の生産時間が4～5時間長くなりました。
脂質反応自体は可逆反応であり、収率を高めるためには生成物を絶えず除去し、反応物を循環させ続けなければならない
これはかなり難しいです。水とメタノールは共沸するため、当面は濃硫酸で水分を吸収しています。
私たちはまさにそのように行い、反応が循環を始めると、絶えず反応液を冷却して製品を析出させます。 現在、収率が低い原因は不明で、反応時間や保温循環時間が長すぎることが収率に影響を与えているのかどうかもわかりません
反応槽は連続反応用に設計し、別途分離槽を設けて冷却して生成物を析出させる。残りの反応液は反応槽に戻してさらに反応させ、その効果を確認する
一般的なエステル化反応では、生成物中の水を絶えずかつ迅速に分離することで、反応が促進される。水とメタノールが互いに溶解し、共沸することを考慮すると、5-クロロサリチル酸メチルを絶えず分離していくことは可能でしょうか。
メタノールが揮発してリフラックスが起き、損失が生じているのではないかと思われるので、最初の保温温度を適宜下げて、最初の保温過程でほとんどリフラックスが起きないようにするべきです。おそらく120程度が適切でしょう。その後2時間で直接160まで温度を上げるか、1時間かけて徐々に160まで上げてみて、収率が向上するか試してみてください
ご意見ありがとうございます！まずは試しにやってみて効果を確認します :)
はい、ただ反応過程で生成物を析出させるのは難しく、一般的には1つの反応槽内で反応材料が完全に反応した後、冷却・保温段階に入れて生成物を結晶化させ、その後遠心分離を行います。
ご返答ありがとうございます。この反応のリフラックス温度は70℃前後で、最高温度も70度しかないことを言い忘れていました。それに、リフラックス保温はほとんどがメタノールのリフラックスだと思います。
濃硫酸には触媒作用と脱水作用があり、反応に濃硫酸を加えることで反応中の水分を除去する効果がある
以前、メチルシアノアセテートとエチルシアノアセテートを作ったことがあり、保温は2つの段階に分かれていました。後でメタノールと水を蒸発させ、新しいメタノールと硫酸を補充する。補充量は実験によって決定し、一般的には開始時の半分とする
https://bbs.hcbbs.com/thread-753316-1-1.html これを見てみてください。役に立つかもしれません。メタノールも脱水された可能性があります。触媒を変えてみるといいですね。
共有してくれてありがとう。でも、メタノールを蒸留するには時間がかかりすぎるので、私たちにはその条件がありません。Qさん、硫酸は蒸発させられないですよね？水分はどれだけ蒸発させられるのかな？
予備実験で熱力学と動力学の平衡についてやったことがあるでしょう？ あなたの説明によると、現在の反応時間は小規模試験時よりも長くなっているそうですね。その場合、収率が低下するのは反応平衡に達していないからではなく、反応平衡を保つ条件が変化したからでしょう。温度、酸の濃度、モル比など、各平衡条件をもう一度詳しく分析してみてください。また、圧力（二相変化の有無）にも注意が必要です
植物油脱臭留分（Deodorizer Distillate、略称DD油）は、植物ステロール、天然ビタミンE、および脂肪酸メチルエステル（バイオディーゼル）を製造するために使用される。DD油には50％の脂肪酸が含まれているため、後処理に多くの問題をもたらす。そのため、工業生産では一般的にDD油に予備処理を施し、DD油中の脂肪酸をメタノールとエステル化反応させる。これにより、主に脂肪酸メチルエステル、植物ステロール、トコフェロール、および約1％の未エステル化脂肪酸、少量の未アルコール分解中性油、そして少量のワックスなどからなる混合物が生成される。 エステル化反応は可逆反応であるため、エステル化反応が進行すると同時にエステルの加水分解反応も起こります。高い収率でエステルを得て、反応に要する時間を短縮するためには、一般的に触媒の存在下で行われます。当社では以前、エステル化反応に濃硫酸を触媒として使用していました（濃硫酸の使用量はDD油の6％で、反応温度は60～70℃）。濃硫酸を触媒として用いる利点は、安価で手に入りやすいことですが、既に実施してきた生産実践の中でその欠点が明らかになりました。一つ目は、生成物を何度も水洗いする必要があり、大量の洗浄水が必要になることです；二つ目は、洗浄によって生じる酸性廃液の処理が必要であり、私たちは石灰を用いた中和処理を採用しています。廃液中に油脂やグリセリンといった粘着性物質が含まれているため、固液分離が非常に困難であり、また中和処理後に生成される固体廃棄物の排出もある程度制限されます。 近年の国内外の研究者による研究によると、濃硫酸の代わりに固体酸触媒を使用することができる。例えば、『中国油脂』2015年3月号の「固体酸触媒を用いた大豆油の脱臭抽出物のメチルエステル化プロセスに関する研究」という記事では、河南工業大学化学化工学院の大学院生である馬磊、谷克仁教授、そして豊益（上海）生物技術研究開発センター有限公司の楊天奎、夏萍らが、ソル・ゲル法および含浸法を用いて固体酸触媒を製造し、それを用いて大豆油の脱臭抽出物をメチルエステル化した。触媒量は大豆油の脱臭留出物の質量に対して5%、アルコールと油の比率は1.5∶1（メタノールと大豆油の脱臭留出物の体積質量比）、反応温度は65℃、反応時間は4時間である。最適な条件では、エステル化率は96.5％に達する。したがって、当社も触媒として濃硫酸の代わりに固体酸を使用する準備をしています。 ---------------------
勉強になりました。今後も固体酸触媒を活用できるようにしたいです
以前の小規模な試験では詳細な分析は行われておらず、拡大してみると問題が出てきた：'(