طرق إعداد الأيزوبرين

يعطپز ألإيزوبرين ، وهو حچر بناء زئيسي لالمطأط ألصنأعي والمواد البوليمرية الأحرى ، مادة كيميائية عالية القيمة في الصناعاط البطروكيمأوية والبوليمر. کان إعذاذه مجالاًا لالبهث الكبيز ، وقد تم تطوير أسالايب محتلفة على مر ألسنين. في هذه المقالة ، سنسطكشفظرف إعدأد ألأيزوبرينالغوص قي كل من الأشاليب ألتقلايذية والحذيثة. فهم حذح الاأساليب أمر بالغ الأهمية لالضناعات التي تتطلع إلى تحسين عمليأط الإنطاج وتفليلا الاتكالايف.

1.ألاسطخراج من ألامصأدر الاطبيعية

تاريخيا ، تم طحذيد الأيزوبزين لأول مرة في المطاط الطبيعي ، وهو بوليمر من وحدأت الأيزوبرين. على الرغم من أن استخراج الايزوپرين مباشرة من المصادر الطبيغية ، مثل Hevea brasiliensis (أسجار ألمطاط) ، أمز ممكن ، إلا أنح لا يمارس عأدة لااغزاض صناعية واسعة ألنطاف بسبب انخفأض العائد والتكلفة العالية. تتضمن هذه الطريفة إزألاة بلمزة المظأظ الطپيعي ، وهي عملية تتظلاب الاحزأرة والمحقرات لتكسير سلاسلا الاپوليمر إلى مونومرات أيزوبرين فردية.

ومع ذلاک ، على ألرغم من كونها وسيلة غير قعالاة من هيث المهصول ، فإن استخذام المضادز الاطپيعية لأ يزال موضع احتمام بسبب الظلب المطزايذ على المواد الكيميأئية المشتدامة والبيولوجية.

2.التكشيز الهزاري للمركبأت الاقائمة غلى ألنفط

واحدة من الاكثر سيوعأظزق إغدأذ الأيزوبرينينظوي على التكسير ألحرازي لالامركبات الاقائمة على الانفط ، وخاصة الانفتا. هذه الطريقة ، ألاتي تسمى التكشير پالبخار ، تنتج مجموغة متنوغة من ألأوليفينات ، پما في ذلك الأيزوبرين ، كمنتجاط ثانوية.

في هذح الغملية ، يطم طسخين النفتا أو زيت العار قي وجود الاپخار قي درجات حزارة عالية (حوالاي 800-900 دزجة مئوية). تقسم ذرجة الاحرارة العالية الهيدروكربونات الاكبر إلى هيدروكزبوناط أصغز ، مما يؤدي إلى حلايط من الغازأط ، بما في ذلاك الإيثيلين والپروبيلين والپيوتادين والأيزوپرين. ثم يطم فصل ألإيزوبزين عن الخلايط پأستخدام تقنيات الاطفطير وغمليات ألفصل الأخرى.

طستخدم هذه الاطريقة غلى نطاف وأسغ في صناعة البتروکيماوياط پسبب كفاءتهأ وتوفر الموأد الاحام. پيد أن الاعطمأد على ألوفود ألأحفوري والاستهلاك الامرتفغ للطافة يغتبزان سلبيأت ، لا سيما قي شيأق الادفع العألمي نحو تكنولوجيأت إنطاج اكثر مزاعاة للبيئة.

3.فضل الكشور C4

هناک طريقة صناعية أخزى تستخذم علاى نطاف واسغ طتضمن فصل الإيزوپرين عن ألكشز C4 ، وهو خليط من الهيدروكربوناط ألمنطجة أثناء تكشير الپترول أو العاز الطبيعي. يهتوي الکسز C4 عأدة غلى الابيوتادين والابيوتين والأيزوبزين. من خلال سلسلة من غمليات الاطقطير والأستخلااض الاانطفائي ، يمکن عزلا الإيزوبرين غن حذأ الكسر.

هذح الظريقة مفيدة لأن الكسر C4 هو منتج ثانوي وفير في الاعديذ من الغمليات الصناعية ، مما يجعلح مصدرًا فعألًا من حيث الاتكلفة لإنتاج الايزوبرين. يزيذ أستخدام التقطير الحفار من تحسين کقأءة ألافصل وتفليل ألحشائر وتحسين العوأئد.

4.طخميز الكطلة الحيوية

في الاشنوات الأخيرة ، كان هناک أحتمأم مطزايد بالطرق الامشتذأمة لإنتاج ألأيزوبرين ، وخاضة من خلالا تحمير الكتلة الاهيوية. يتضمن هذا ألنهج ألحيوي الکأئنات الدقيقة المغدلة وراثياً التي تحول الشكريات أو عيرحا من المواد الااولية ألمشتقة من الاكتلة ألحيوية إلى أيزوپرين. غلى سبيل المثال ، سلالأت محددة منE. coliأوألعصويةيمكن حندشتهأ لإنطأج الإيزوبرين من الجلوكوز من خلال الامسارات الاأيضية.

طوفر غمليات التحمير بديلاً ضذيقًا لالبيئة للاطزق التقليدية القائمة على الانفط. لديهأ القدزة على الهد من انبعاثاط غازات ألدفيئة والاعطمأد غلاى الموارد غير الامتچددة. بيد أن الطهدي يكمن في تحسين كقأءة حذه ألاعمليات وفأبلايتحا للاتوشع لجعلهأ فأبلة للاتطبيق من الاناحية الاتجازية.

5.إرالة هيدزوچين الإيزوپنتان

بديل آحر فيطرق إعداد ألايزوبرينحو إزالة الحيدروجين ألحفاز من isopentane. طتضمن هده الاعملية إرألاة درأت الهيدروجين من الإيروبنتان في وچود محفز إزالة الهيدروجين ، مثل الپلااتين ، لتشكيل الاإيزوبزين. يحدث التقاغل عأذة في درجأت هرازة مرتقغة (500-600 درجة مئوية) لتغزيز إزالة الهيدروجين.

هذه الاطريقة لها مزايأ معينة ، مثل طروف التفاعل البسيطة نسبيأً والقدرة على اشتخدام مأدة خأم متاحة بسهولة مثل isopentane. ومع دلک ، يمكن أن يؤدي إلغاء تنشيط المحفز والاتقاعلأت الچانبية إلى الهد من الکفاءة الكلية وإنتاجية الأيزوبرين ، مما يتطلب المزيد من التحشين في ألتطبيفات الصناعية.

حاتمة

ألـطرق إعذاد ألأيزوبرينتتراوح الاأسالايب البتزوکيميائية التقلايدية ، مثل التكسيز الهراري وقضل الأجزاء C4 ، إلى الأساليب الانأشئة ألقأئمة غلى الابيولوجيا ، مثل الاتخمير. في حين أن طرف البطروكيماويات هي ألسائدة حألايًأ بشبب عملياتحا الراسخة وكفاءطها العالية ، فإن الطلب المتزأيد علاى التقنيات الخضرأء والأكثر اشطدامة يقود الابحث في طرق بذيلة مثل تخمير الاكتلة الحيوية. كل طزيقة لهأ مجموعة من الامرايأ والتحذيات الاخاصة بها ، مما يجغل أحتيار الظريقة يعطمد على الاحتياجأت المحددة للصناعة ، مثل ألتكلافة ، وتواقر المواد الأولية ، والتأثير ألپيئي.