La síntesi de dissolvents és un enllaç crucial entre les matèries primeres químiques bàsiques i els productes dissolvents amb propietats fisicoquímiques específiques. La ruta tècnica no només determina la puresa, el rendiment i el cost del producte, sinó que també afecta directament la idoneïtat i la seguretat del dissolvent en aplicacions posteriors. La síntesi de dissolvents normalment utilitza fraccions de petroli, productes químics del carbó o recursos renovables com a materials de partida, utilitzant múltiples passos com ara la separació, la conversió i el refinament per construir l'estructura molecular objectiu i regular les seves propietats.
La síntesi de dissolvents d'hidrocarburs es basa en gran mesura en processos de refinació i craqueig del petroli. Els alcans de-cadena recta i els alcans de-cadena ramificada es poden obtenir a partir de nafta o gasoil lleuger mitjançant destil·lació i hidrogenació per eliminar components insaturats; Els dissolvents d'hidrocarburs aromàtics com el benzè, el toluè i el xilè provenen principalment de l'aromatització i separació de la gasolina obtinguda mitjançant reformat catalític o craqueig amb vapor, seguit de processos de refinació com la desulfuració i la desnitrogenació per aconseguir la puresa requerida. Aquests mètodes són madurs, tenen importants economies d'escala i són adequats per a la producció industrial de dissolvents a granel.
Les vies de síntesi de dissolvents alcohòlics inclouen principalment la producció de metanol a partir del gas de síntesi i la producció d'alcohols inferiors a partir de la hidratació d'olefines. El metanol es sintetitza a partir de monòxid de carboni i hidrogen amb catalitzadors de coure-o zinc-crom. La derivatització, la hidrogenació o la transesterificació posteriors poden produir etanol, isopropanol, etc. Les olefines lleugeres com l'etilè i el propilè s'hidraten sota catàlisi àcida per obtenir els dissolvents alcohòlics corresponents. Aquests mètodes requereixen un control precís de la temperatura de la reacció, la pressió i l'activitat del catalitzador per garantir l'eficiència i la selectivitat de la conversió.
Els dissolvents de cetona i èster sovint es preparen per oxidació o esterificació d'alcohols o àcids. L'acetona es pot obtenir per la descomposició oxidativa del cumène o per la deshidrogenació d'isopropanol; L'acetat d'etil es prepara mitjançant l'esterificació d'etanol i àcid acètic sota catàlisi àcida seguida de destil·lació. Aquestes síntesis requereixen considerar tant la taxa de conversió de la matèria primera com la supressió de subproductes, sovint emprant tècniques de deshidratació azeotròpica o de separació contínua per millorar l'eficiència econòmica.
Els dissolvents d'hidrocarburs halogenats es preparen principalment mitjançant la introducció d'àtoms d'halogen mitjançant reaccions d'halogenació sobre bases d'hidrocarburs. Per exemple, el clor o el brom reaccionen amb alcans i aromàtics sota llum o catalitzadors per produir cloroalcans i bromoaromàtics. La reacció requereix un control estricte de la dosi d'halogen i de les condicions de reacció per evitar la substitució excessiva-i la formació de subproductes tòxics, i requereix instal·lacions de suport per a l'absorció del gas de cua i el tractament de líquids residuals.
Els dissolvents molt polars basats en amida-, com la N,N-dimetilformamida, es sintetitzen normalment per carbonilació de dimetilamina i monòxid de carboni a alta pressió, seguida de purificació per eliminar amines residuals i ions metàl·lics. La seva síntesi inclou equips d'alta-pressió i protecció contra la corrosió, que requereixen alts nivells de seguretat del procés.
En els darrers anys, el concepte de síntesi verda ha impulsat la transformació de la preparació de dissolvents cap a matèries primeres renovables i processos de baix consum -energètic-. L'esterificació i la transesterificació d'olis vegetals o àcids grassos poden produir dissolvents d'èster de base bio-; Les tecnologies de fermentació i catàlisi enzimàtica també s'utilitzen per produir varietats respectuoses amb el medi ambient com ara alcohols de baix-carboni o lactat d'etil. A més, l'aplicació de la separació de membrana, l'adsorció de tamís moleculars i els reactors de flux continu ha millorat la selectivitat i l'eficiència d'utilització dels recursos del procés de síntesi.
En resum, els mètodes de síntesi de dissolvents cobreixen la separació i conversió d'hidrocarburs, la síntesi catalítica d'alcohols, cetones i èsters, l'halogenació i funcionalització d'amides i l'exploració innovadora de rutes renovables. La selecció i optimització científica de les vies de síntesi en funció dels requisits estructurals i dels escenaris d'aplicació de diferents dissolvents és una garantia important per aconseguir un alt rendiment, un baix cost i un desenvolupament sostenible.