羧酸作為一種重要的有機(jī)化合物，在生產(chǎn)生活中有著重要的應(yīng)用。那么羧酸是如何制備和生產(chǎn)的呢？

甲酸的生產(chǎn)制備

甲酸實(shí)驗(yàn)室制法一般是通過(guò)在無(wú)水丙三醇中加熱草酸，后蒸汽蒸餾得到?；蛟邴}酸作用下水解異乙腈得到，異乙腈的制備由乙胺和氯仿反應(yīng)獲得。（因異乙腈具有令人不快的氣味，此反應(yīng)必須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。）

下面ZD介紹一下甲酸的工業(yè)生產(chǎn)工藝

1、二氧化碳法：在鈀絡(luò)合物催化下，在三乙胺水溶液中，二氧化碳與氫氣于140～160 ℃反應(yīng)而得。

2、甲酸鈉法：一氧化碳和氫氧化鈉溶液在160-200℃和2MPa壓力下反應(yīng)生成甲酸鈉，然后經(jīng)硫酸酸解、蒸餾即得成品。

3、甲酰胺法：一氧化碳和氨在甲醇溶液中反應(yīng)生成甲酰胺，再在硫酸存在下水解得甲酸，同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨。原料消耗定額：甲醇31 kg/t、一氧化碳702 kg/t、氨314 kg/t、硫酸1010 kg/t。另外，丁烷枵輕油氧化法主要用來(lái)生產(chǎn)乙酸，甲酸作為副產(chǎn)品回收，處于研究階段的方法有一氧化碳和水直接合成法。

4、甲醇羰基合成法（又稱(chēng)甲酸甲酯法）：甲醇和一氧化碳在催化劑甲醇鈉存在下反應(yīng)，生成甲酸甲酯，然后再經(jīng)水解生成甲酸和甲醇。甲醇可循環(huán)送入甲酸甲酯反應(yīng)器，甲酸再經(jīng)精餾即可得到不同規(guī)格的產(chǎn)品。

5、以甲酸鈉與濃硫酸作用制得工業(yè)級(jí)甲酸，然后可用活性炭吸附后減壓蒸餾以制得純品，也可加入B2O3CuSO4進(jìn)行減壓蒸餾精制。

6、將適量的一氧化碳和氫氧化鈉水溶液在160～200 ℃下反應(yīng)生成甲酸鈉，經(jīng)中和、蒸餾、冷凝而得?；蛘咴谌野匪芤褐校遭Z絡(luò)合物為催化劑，二氧化碳與氫氣于140～160℃反應(yīng)制得。

乙酸(醋酸)的生產(chǎn)制備

乙酸是所有羧酸里人們接觸及使用Z多的一種。乙酸的制備可以通過(guò)人工合成和細(xì)菌發(fā)酵兩種方法。生物合成法，即利用細(xì)菌發(fā)酵，僅占整個(gè)世界產(chǎn)量的10%，但是仍然是生產(chǎn)乙酸，尤其是醋的Z重要的方法，因?yàn)楹芏鄧?guó)家的食品安全法規(guī)規(guī)定食物中的醋必須是通過(guò)生物法制備，而發(fā)酵法又分為有氧發(fā)酵法和無(wú)氧發(fā)酵法。

1、有氧發(fā)酵法

在氧氣充足的情況下，醋桿菌屬細(xì)菌能夠從含有酒精的食物中生產(chǎn)出乙酸。通常使用的是蘋(píng)果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯?yè)v碎后發(fā)酵。由這些細(xì)菌發(fā)酵反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

C?H5OH + O? →CH?COOH + H?O

具體做法是將醋菌屬的細(xì)菌接種于稀釋后的酒精溶液并保持一定溫度，放置于一個(gè)通風(fēng)的位置，在幾個(gè)月內(nèi)就能夠經(jīng)過(guò)發(fā)酵，Z后生成醋。工業(yè)生產(chǎn)醋的方法通過(guò)提供充足的氧氣使得反應(yīng)過(guò)程加快，此方法已經(jīng)被商業(yè)化生產(chǎn)采用，也被稱(chēng)為“快速方法”或“德國(guó)方法”，因?yàn)槭状卧诘聡?guó)1823年應(yīng)用成功而因此得名。此方法中，發(fā)酵是在一個(gè)塞滿(mǎn)了木屑或木炭的塔中進(jìn)行。含有酒精的原料從塔的上方滴入，新鮮空氣從下方自然進(jìn)入或強(qiáng)制對(duì)流。強(qiáng)化的空氣量使得此過(guò)程能夠在幾個(gè)星期內(nèi)完成，大大縮短了制醋的時(shí)間。

2、無(wú)氧發(fā)酵法

部分厭氧細(xì)菌，包括梭菌屬的部分成員，能夠?qū)⑻穷?lèi)直接轉(zhuǎn)化為乙酸而不需要乙醇作為中間體?？傮w反應(yīng)方程式如下：

C6H12O6==3 CH3COOH

此外，許多細(xì)菌能夠從僅含單碳的化合物中生產(chǎn)乙酸，例如甲醇，一氧化碳或二氧化碳與氫氣的混和物。

2 CO2 + 4 H2 →CH3COOH + 2 H2O

2 CO + 2 H2 →CH3COOH

梭菌屬因?yàn)橛心軌蚍磻?yīng)糖類(lèi)的能力，減少了成本，這意味著這些細(xì)菌有比醋菌屬細(xì)菌的乙醇氧化法生產(chǎn)乙酸更有效率的潛力。然而，梭菌屬細(xì)菌的耐酸性不及醋菌屬細(xì)菌。耐酸性Zda的梭菌屬細(xì)菌也只能生產(chǎn)不到10%的乙酸，而有的醋酸菌能夠生產(chǎn)20%的乙酸。使用醋酸屬細(xì)菌制醋仍然比使用梭菌屬細(xì)菌制備后濃縮更經(jīng)濟(jì)。所以，盡管梭菌屬的細(xì)菌早在1940年就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但它的工業(yè)應(yīng)用范圍較窄。

除了生物發(fā)酵法，還有下面的化學(xué)合成法

1、乙醛氧化法

在孟山都法商業(yè)生產(chǎn)之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。盡管不能與甲基羰基化相比，此法仍然是第二種工業(yè)制乙酸的方法，反應(yīng)方程式如下：

2CH?CHO+O?→2CH?COOH

乙醛可以通過(guò)氧化丁烷或輕石腦油制得，也可以通過(guò)乙烯水合后生成。

2、乙烯氧化法

由乙烯在催化劑（所用催化劑為氯化鈀：PdCl?、氯化銅：CuCl?和乙酸錳：（CH?COO)?Mn）存在的條件下，與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成。此反應(yīng)可以看作先將乙烯氧化成乙醛，再通過(guò)乙醛氧化法制得。

3、甲醇羰基化法

大部分乙酸是通過(guò)甲基羰基化合成的。此反應(yīng)中，甲醇和一氧化碳反應(yīng)生成乙酸，方程式如下

CH3OH + CO →CH3COOH

這個(gè)過(guò)程是以碘代甲烷為中間體，分三個(gè)步驟完成，并且需要多金屬成分的催化劑（第二步中）

⑴ CH?OH + HI →CH?I + H?O

⑵ CH?I + CO →CH?COI

⑶ CH?COI + H?O →CH?COOH + HI

通過(guò)控制反應(yīng)條件，也可以通過(guò)同樣的反應(yīng)生成乙酸酐。因?yàn)橐谎趸己图状季浅Ｓ玫幕ぴ希约谆驶恢币詠?lái)備受青睞。

4、低碳烷烴液相氧化法

采用正丁烷為原料，以乙酸為溶劑，在170℃-180℃，5.5兆帕和乙酸鈷催化劑存在下，用空氣為氧化劑進(jìn)行氧化。同時(shí)此方法也可采用液化石油氣或輕質(zhì)油為原料。此方法原料成本低，但工藝流程較長(zhǎng)，腐蝕嚴(yán)重，乙酸收率不高，于廉價(jià)異丁烷或液化石油氣原料來(lái)源易得的地區(qū)采用。

2 C?H?? + 5 O? →4 CH?COOH + 2 H?O

此反應(yīng)可以在能使丁烷保持液態(tài)的Zgao溫度和壓力下進(jìn)行，副產(chǎn)物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因?yàn)椴糠指碑a(chǎn)物也有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以可以調(diào)整反應(yīng)條件使得副產(chǎn)物更多的生成，不過(guò)分離乙酸和副產(chǎn)物使得反應(yīng)的成本增加。

5、托普索法

托普索法以單一天然氣或煤為原料。diyi步：合成氣在催化劑下生成甲醇和二甲醚；第二部：甲醇和二甲醚（兩者不需提純）和CO羰基化生成醋酸，此方法也叫做兩步法。