De synthese van oplosmiddelen is een cruciale schakel tussen chemische basisgrondstoffen en oplosmiddelproducten met specifieke fysisch-chemische eigenschappen. De technische route bepaalt niet alleen de zuiverheid, opbrengst en kosten van het product, maar heeft ook rechtstreeks invloed op de geschiktheid en veiligheid van het oplosmiddel bij daaropvolgende toepassingen. Bij de synthese van oplosmiddelen worden doorgaans aardoliefracties, chemische steenkoolproducten of hernieuwbare hulpbronnen als uitgangsmaterialen gebruikt, waarbij meerdere stappen worden toegepast, zoals scheiding, omzetting en raffinage, om de beoogde moleculaire structuur te construeren en de eigenschappen ervan te reguleren.
De synthese van koolwaterstofoplosmiddelen is grotendeels afhankelijk van aardolieraffinage- en kraakprocessen. Alkanen met rechte-keten en alkanen met vertakte-keten kunnen worden verkregen uit nafta of lichte dieselolie door middel van destillatie en hydrogenering om onverzadigde componenten te verwijderen; Aromatische koolwaterstofoplosmiddelen zoals benzeen, tolueen en xyleen zijn voornamelijk afkomstig van de aromatisering en scheiding van benzine die wordt verkregen door katalytisch reformeren of stoomkraken, gevolgd door raffinageprocessen zoals ontzwaveling en denitrogenering om de vereiste zuiverheid te bereiken. Deze methoden zijn volwassen, hebben aanzienlijke schaalvoordelen en zijn geschikt voor de industriële productie van bulkoplosmiddelen.
De syntheseroutes van alcoholoplosmiddelen omvatten voornamelijk de productie van methanol uit syngas en de productie van lagere alcoholen uit olefinehydratatie. Methanol wordt gesynthetiseerd uit koolmonoxide en waterstof onder koper-gebaseerde of zink-chroomkatalysatoren. Daaropvolgende derivatisering, hydrogenering of omestering kan ethanol, isopropanol, enz. opleveren. Lichte olefinen zoals ethyleen en propyleen worden gehydrateerd onder zure katalyse om overeenkomstige alcoholoplosmiddelen te verkrijgen. Deze methoden vereisen nauwkeurige controle van de reactietemperatuur, druk en katalysatoractiviteit om de conversie-efficiëntie en selectiviteit te garanderen.
Keton- en esteroplosmiddelen worden vaak bereid door oxidatie of verestering van alcoholen of zuren. Aceton kan worden verkregen door de oxidatieve ontleding van cumeen of door de dehydrogenering van isopropanol; Ethylacetaat wordt bereid door verestering van ethanol en azijnzuur onder zure katalyse, gevolgd door destillatie. Bij deze syntheses moet rekening worden gehouden met zowel de conversiesnelheid van de grondstoffen als de onderdrukking van bijproducten, waarbij vaak gebruik wordt gemaakt van azeotrope dehydratatie of continue scheidingstechnieken om de economische efficiëntie te verbeteren.
Gehalogeneerde koolwaterstofoplosmiddelen worden meestal bereid door halogeenatomen te introduceren via halogeneringsreacties op koolwaterstofbasen. Chloor of broom reageert bijvoorbeeld met alkanen en aromaten onder licht of met katalysatoren om chlooralkanen en broomaromaten te produceren. De reactie vereist strikte controle van de halogeendosering en reactieomstandigheden om over{2}}substitutie en de vorming van giftige bijproducten te voorkomen, en vereist ondersteunende faciliteiten voor de absorptie van staartgas en de behandeling van afvalvloeistoffen.
Op amide-gebaseerde zeer polaire oplosmiddelen, zoals N,N--dimethylformamide, worden doorgaans gesynthetiseerd door carbonylering van dimethylamine en koolmonoxide onder hoge druk, gevolgd door zuivering om resterende aminen en metaalionen te verwijderen. De synthese ervan omvat hogedrukapparatuur en corrosiebescherming, wat een hoog niveau van procesveiligheid vereist.
De afgelopen jaren heeft het concept van groene synthese de transformatie van de bereiding van oplosmiddelen naar hernieuwbare grondstoffen en processen met een laag-energie-verbruik gestimuleerd. Verestering en omestering van plantaardige oliën of vetzuren kunnen bio-gebaseerde esteroplosmiddelen opleveren; fermentatie- en enzymkatalysetechnologieën worden ook gebruikt om milieuvriendelijke variëteiten te produceren, zoals alcoholen met een laag-koolstofgehalte of ethyllactaat. Bovendien heeft de toepassing van membraanscheiding, moleculaire zeefadsorptie en continue stroomreactoren de selectiviteit en de efficiëntie van het hulpbronnengebruik van het syntheseproces verbeterd.
Samenvattend omvatten de methoden voor oplosmiddelsynthese de scheiding en omzetting van koolwaterstoffen, de katalytische synthese van alcoholen, ketonen en esters, halogenering en functionaliteit van amiden, en innovatieve verkenning van hernieuwbare routes. Het wetenschappelijk selecteren en optimaliseren van syntheseroutes op basis van de structurele vereisten en toepassingsscenario's van verschillende oplosmiddelen is een belangrijke garantie voor het bereiken van hoge prestaties, lage kosten en duurzame ontwikkeling.