Monsanto-prosessi

Monsanto-prosessi on Monsanton kehittämä etikkahapon valmistukseen käytetty prosessi. Reaktion lähtöaineena käytetään hiilimonoksidia ja metanolia. Monsanto-prosessi on ollut yksi tärkeimmistä etikkahapon valmistusmenetelmistä, mutta sittemmin 2000-luvulla Cativa-prosessi on osittain syrjäyttänyt sen. Monsanto-prosessilla voidaan valmistaa myös muita karboksyylihappoja kuin etikkahappoa käyttämällä lähtöaineena muita alkoholeja.

Monsanto-prosessin historiaa ja menetelmä
Monsanto-prosessi kehitettiin 1960-luvun lopulla ja ensimmäinen tehdas aloitti kaupallisen tuotannon vuonna 1970 Teksasissa ja sen alkuperäinen kapasiteetti oli 135 000 tonnia vuodessa. Tämän jälkeen tehtaita on rakennettu ja lisensoitu muuallekin ja suurimmillaan vuotuinen etikkahappotuotanto Monsanto-prosessilla on ollut 2 miljoonaa tonnia. Prosessin etuna on sen hyvä selektiivisyys ja sivutuotteiden muodostuminen on hyvin vähäistä.

Monsanto-prosessin lähtöaineina toimivat metanoli ja hiilimonoksidi ja reaktio tapahtuu vesiliuoksessa. Reaktio tapahtuu noin 180 °C:n lämpötilassa ja 30 baarin paineessa. Katalyyttinä on anioninen rodiumin kompleksi dijododikarbonyylirodaatti(I) ([Rh(CO)2I2]-). Katalyytin lähtöaineena voidaan käyttää lähes mitä tahansa rodium- ja jodidiyhdistettä ja hiilimonoksidia, joka toimii karbonyyliligandin lähteenä. Prosessin ensimmäisessä vaiheessa vetyjodidi reagoi metanolin kanssa jodimetaaniksi. Tämän jälkeen jodimetaani siirtyy varsinaiseen katalyyttiseen sykliini. Syklin ensimmäisessä vaiheessa metyylijodidi muodostaa kompleksin rodiumkatalyytin avulla hapettavalla additiolla, jossa rodium hapettuu hapetusluvulle +III. Seuraavassa vaiheessa rodium katalysoi insertioreaktioa, jossa hiilimonoksidimolekyyli reagoi metyyliryhmän kanssa asetyyliryhmäksi. Tämä kompleksi ensin dimeroituu ja sen jälkeen hajoaa alennetussa paineessa asetyylijodidiksi ja alkuperäiseksi katalyytiksi pelkistävällä eliminaatiolla. Asetyylijodidi hydrolysoituu veden vaikutuksesta etikkahapoksi ja vetyjodidiksi. Monsanto-prosessin katalyyttinen sykli on esitetty alla olevassa kaaviossa.

Monsanto-prosessista on kehitetty 1980-luvulla niin kutsuttu Tennessee Eastman-prosessi. Tämä tuottaa vedettömissä olosuhteissa etikkahappoanhydridiä metyyliasetaatista ja hiilimonoksidista. Tässä prosessissa aktiivinen katalyytti on sama kuin Monsanto-prosessissa. Monsanto-prosessin on osittain syrjäyttänyt Cativa-prosessi, joka käyttää katalyyttinä halvempaa iridiumin kompleksia.

Lähteet

Kemialliset prosessit