Acido tereftalico via idrolisi basica

[valeg96]

Desidero portare un pò di pace all'anima in pena di Marco the chemistry, che ancora nel lontano 2015 insistette tantissimo dicendo che l'acido tereftalico è più facile da produrre tramite una idrolisi basica. Ho deciso di seguire il suo consiglio, e sebbene non avessi glicole sottomano, l'ho tentata con glicerina. Alla fine di tutto esporrò i pro e i contro di questa via.

In un pallone da 500mL mantenuto a riflusso alla più alta temperatura possibile si inseriscono 125mL di glicerina, e sotto fortissima agitazione 60g di NaOH, possibilmente in perle fini. Vengono inseriti 23.6522g di PET lavato con sapone, sciacquato e ben sminuzzato. Dovesse servire un solvente per rimuovere materiale dalle pareti del pallone, si può usare etanolo ad almeno 90%: io ne ho usato, a più riprese, 30mL.
Il riflusso è mantenuto per 6h: dopo pochi istanti dall'aggiunta del PET la glicerina diventa giallo-arancione; man mano che i frammenti di PET si consumano diventano opachi, e in seguito bianci per la formazione di croste di tereftalato di sodio.

   

Il contenuto del pallone è trasferito e portato con acqua a 1L, avendo cura di lavare i frammenti non idrolizzati e tutta la vetreria impregnata di soluzione (molto!) viscosa. Il tutto è filtrato su vuoto per rimuovere eventuali frammenti non reagiti.
Alla soluzione, ormai di viscosità comparabile all'acqua, è aggiunto sotto forte agitazione HNO₃ concentrato fin quando non si osserva più alcun precipitato. Si filtra su carta (ma il buchner è meglio) e si secca.

Una piccola parte del prodotto, pesato in più porzioni:
   

Siamo partiti da 23.6522g di PET. Il PET non idrolizzato, lavato accuratamente e pesato, è 10.5002g.
Con questo metodo abbiamo idrolizzato solo il 55.6% del PET (13.1520g), e perlopiù in ben 6h(!) di riflusso.

Assumendo che il PETsia una miscela solida equimolare di acido tereftalico e glicole etilenico, abbiamo:
Il PET iniziale (mmol=192.1776g/mol) è 0.123mol, ovvero 0.123mol di glicole etilenico e 0.123mol di acido tereftalico.
Abbiamo quindi 0.123mol di acido tereftalico (mmol=166.13): sono 20.4463g di teorico.
Sono stati ottenuti 10.3171g di acido tereftalico ben secco (0.0621mol).

La resa percentuale rispetto al PET totale (quindi un indice di quanto questo metodo idrolizzi il PET) è del 50.45%
La resa percentuale rispetto al PET idrolizzato (Idolizzato=Totale-Residuo) (quindi un indice di come l'operatore ha lavorato) è del 90.74%.

Pro e contro rispetto al metodo per idrolisi acida:
P Non nego che si ottenga un prodotto più pulito rispetto al massacrare il PET con solforico al 98%.
P E' possibile filtrare la soluzione (solo diluita, però) senza sciogliere la carta da filtro.
P Non si ha a che fare con acido solforico al 98%.
C Si ha però a che fare con una soluzione caldissima, estremamente alcalina e viscosa.
C Richiede tempi biblici e dopo un pò probabilmente l'idrolisi si arresta, forse per saturazione della miscela.
C Idrolizza solo una piccola parte del materiale di partenza.
C E' impossibile recuperare il poliolo viscoso che si è impiegato come solvente, in quanto per filtrare la soluzione bisogna diluire a grandi volumi.
C Il lungo riflusso e le condizioni di reazione hanno una buona chance di rovinare la vetreria: il mio pallone è adesso di un pregiuevolissimo Satin Glass.

In sostanza bene ma non benissimo. Consiglio a chi ha i mezzi di replicare con glicoli per vedere se questa procedura è effettivamente così vantaggiosa: considerate però che non riuscirete a recuperare il solvente.

[fosgene]

Sì, certamente!
La procedura mi sembra fin troppo lunga e complicata. Una via molto più semplice sta nell'idrolizzare il PET con una soluzione di soda di acqua/etanolo, magari a riflusso. Si evapora l'etanolo, si filtra a caldo e per acidificazione si depone l'acido tereftalico come cristalli bianco puro.
Altra metodica prevede l'idrolisi del PET con NaOH in etilenglicole quasi bollente (decisamente meno carina come procedura)

Si però marco suggeriva di condurre la reazione di idrolisi in soluzione idroalcolica. Non so quanto possa influire sulla resa di reazione, però sicuramente le condizioni di riflusso saranno più blande e, di conseguenza, migliori.
Lo stesso marco sconsigliava l' uso di solventi altobollenti.

[zodd01]

Un pro può essere evitare lo sbattimento della filtrazione del metodo di idrolisi acida anche se di recente ho rifatto l'esperimento ed ovviato con lunghe decantazioni e filtraggi su cotone o carta.
Perché non hai postato nella discussione precedente ? Alla fine sempre preparazione dell'acido tereftalico è.

[valeg96]

Perché è un metodo completamente diverso, e iniziare a parlare sotto lo stesso thread di due metodi, con reagenti e procedure molto diverse poi non si capisce nulla. In particolare servirebbe che qualcuno replichi con i glicoli, oppure in condizioni più acquose. Avessi del glicole sottomano lo farei, tanto l'acido tereftalico è sempre utile da avere.

[Chimico]

Io ho condotto la stessa reazione anni fa con sola acqua e non sono riuscito a tirare fuori NULLA.

[valeg96]

Chimico immagino, anche l'idrolisi acida se non usa solforico ad almeno 90% non tira fuori nulla... Quella basica poi è ancora più blanda