Het Monsanto proces is een manier om azijnzuur te maken. Het maakt gebruik van een katalysator om een carbonylgroep aan methanol toe te voegen. Dit proces werkt bij een druk van 30-60 atm en een temperatuur van 150-200 °C. Het geeft een selectiviteit van meer dan 99%. Het werd in 1960 ontwikkeld door Duitse chemici van BASF. In 1966 introduceerden chemici van Monsanto een nieuw katalysatorsysteem. Tegenwoordig maken chemici azijnzuur door middel van het Cativa-proces, een soortgelijk op iridium gebaseerd proces dat is ontwikkeld door BP Chemicals Ltd en dat zuiniger en milieuvriendelijker is. Het Monsanto-procédé wordt dus niet veel meer gebruikt in de industrie.
Monsanto-proces
Katalytische cyclus
Het proces bestaat uit verschillende stappen, die zich herhalen om de katalysator opnieuw te maken:
De katalytisch actieve stof is het anion cis-[Rh(CO)2I2]-(1). Er is aangetoond dat de katalytische cyclus zes stappen omvat, waarbij rhodium in twee gevallen niet betrokken is: de omzetting van methanol in methyljodide en de hydrolyse van het acetyljodide tot azijnzuur. De eerste organometallische stap is de oxidatieve additie van methyljodide aan cis-[Rh(CO)2I2]- tot de hexacoordinaat [(CH3)Rh(CO)2I3]- (2). Dit anion transformeert snel door de migratie van een methylgroep naar het carbonylligand, waardoor het pentacoordinaat acetylcomplex [(CH3CO)Rh(CO)I3]-(3) ontstaat. Dit vijfcoördinatencomplex reageert vervolgens met koolmonoxide tot het zescoördinaten dicarbonylcomplex. (4) Dit ontleedt door reductieve eliminatie tot acetyljodide (CH3COI) en regenereert de actieve vorm van de katalysator. Acetyljodide wordt vervolgens gehydrolyseerd tot azijnzuur.
Het reactiemechanisme is eerste-orde met betrekking tot methyljodide en de katalysator (1). Er is dan ook voorgesteld dat de oxidatieve additie van methyljodide aan de katalysator de snelheidsbepalende stap van de katalytische cyclus is (1). Chemici denken dat dit gebeurt doordat het rhodiumcentrum een nucleofiele aanval uitvoert op de koolstof van methyljodide.
Tennessee Eastman azijnzuuranhydride proces
Het Monsantoproces om azijnzuur te maken inspireerde chemici om een manier uit te vinden om azijnzuuranhydride te maken. Het wordt geproduceerd door carbonylering van methylacetaat.
CH3CO2CH3 + CO → (CH3CO)2O
Bij dit proces zet lithiumjodide methylacetaat om in lithiumacetaat en methyljodide, dat op zijn beurt via carbonylering acetyljodide oplevert. Acetyljodide reageert met acetaatzouten of azijnzuur om het product te verkrijgen. Als katalysator worden rhodiumjodiden en lithiumzouten gebruikt. Omdat azijnzuuranhydride niet stabiel is in water, vindt de omzetting plaats onder watervrije (watervrije) omstandigheden, in tegenstelling tot de azijnzuursynthese van Monsanto.