Вакер-процесс

Ва́кер-проце́сс — разработанный и внедренный в 1960-е годы компаниями Wacker Chemie и Farbwerke Hoechst процесс получения ацетальдегида прямым окислением этилена.

Вакер-процесс быстро вытеснил метод получения ацетальдегида с помощью гидратации ацетилена в присутствии солей ртути (реакцию Кучерова).

Механизм процесса

Вакер-процесс основан на реакции окисления этилена хлоридом палладия (II):

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢\text{=}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖯𝖽𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝖧𝖮\mathsf{+}𝖯𝖽\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅$

Выделяющийся палладий окисляют введением хлорида меди (II):

$𝖯𝖽\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝗎𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖯𝖽𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝗎𝖢𝗅$

Затем, полученный хлорид меди (I) регенерируют путём окисления при помощи кислорода:

$\mathrm{𝟦}𝖢𝗎𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖧𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖢𝗎𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Таким образом, суммарно реакцию можно представить в следующем виде:

$\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢\text{=}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝖧𝖮$

Процесс ведут в титановых реакторах путём жидкофазного окисления этилена кислородом воздуха в растворе, содержащем хлориды меди и палладия.

Механизм Вакер-процесса тщательно изучался. В растворе, содержащем хлориды меди, палладия и соляную кислоту, всегда присутствует некоторое количество тетрахлоропалладата (II). На первой стадии один из атомов хлора в [PdCl₄]^2- замещается на молекулу этилена, при этом образуется комплекс, аналогичный соли Цейзе. Дальнейший ход процесса предполагает замещение хлора с транс-положении к этилену (вторая стадия), так как этилен обладает более сильным транс-влиянием, чем хлорид. На третьей стадии координированная молекула этилена подвергается атаке молекулы воды, что приводит к образованию оксиэтильной группы, связанной с атомом палладия σ-связью. Внутримолекулярная перегруппировка (четвертая стадия) сопровождается восстановлением палладия и образованием протонированной формы ацетальдегида.