冰醋酸的主要制備方法？

乙酸的制備可以通過人工合成和細菌發(fā)酵兩種方法。生物合成法，即利用細菌發(fā)酵，僅占整個世界產(chǎn)量的10%，但是仍然是生產(chǎn)乙酸，尤其是醋的最重要的方法，因為很多國家的食品安全法規(guī)規(guī)定食物中的醋必須是通過生物法制備，而發(fā)酵法又分為有氧發(fā)酵法和無氧發(fā)酵法。

有氧發(fā)酵法

在氧氣充足的情況下，醋桿菌屬細菌能夠從含有酒精的食物中生產(chǎn)出乙酸。通常使用的是蘋果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯搗碎后發(fā)酵。這些物質(zhì)在催化酶的作用下在氧氣下能發(fā)酵成乙酸。

具體做法是將醋菌屬的細菌接種于稀釋后的酒精溶液并保持一定溫度，放置于一個通風(fēng)的位置，在幾個月內(nèi)就能夠經(jīng)過發(fā)酵，最后生成醋。工業(yè)生產(chǎn)醋的方法通過提供充足的氧氣使得反應(yīng)過程加快，此方法已經(jīng)被商業(yè)化生產(chǎn)采用，也被稱為“快速方法”或“德國方法”，因為首次在德國1823年應(yīng)用成功而因此得名。此方法中，發(fā)酵是在一個塞滿了木屑或木炭的塔中進行。含有酒精的原料從塔的上方滴入，新鮮空氣從下方自然進入或強制對流。強化的空氣量使得此過程能夠在幾個星期內(nèi)完成，大大縮短了制醋的時間。

Otto Hromatka和Heinrich Ebner在1949年首次提通過液態(tài)的細菌培養(yǎng)基制備醋。在此方法中，酒精在持續(xù)的攪拌中發(fā)酵為乙酸，空氣通過氣泡的形式被充入溶液。通過這個方法，含乙酸15%的醋能夠在兩至三天制備完成。

無氧發(fā)酵法

部分厭氧細菌，包括梭菌屬的部分成員，能夠?qū)⑻穷愔苯愚D(zhuǎn)化為乙酸而不需要乙醇作為中間體。在無氧的環(huán)境下能夠?qū)⒄崽前l(fā)酵為乙酸。

此外，許多細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。

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

除了上述生物法外，工業(yè)用乙酸多采用如下方法合成：

甲醇羰基化法

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

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

通過控制反應(yīng)條件，也可以通過同樣的反應(yīng)生成乙酸酐。因為一氧化碳和甲醇均是常用的化工原料，所以工業(yè)常使用此方法制備乙酸。

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。

烷烴液氧化法

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，用空氣為氧化劑進行氧化。同時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，腐蝕嚴重，乙酸收率不高，僅限于廉價異丁烷或液化石油氣原料來源易得的地區(qū)采用。

此反應(yīng)可以在能使丁烷保持液態(tài)的最高溫度和壓力下進行，副產(chǎn)物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因為部分副產(chǎn)物也有經(jīng)濟價值，所以可以調(diào)整反應(yīng)條件使得副產(chǎn)物更多的生成，不過分離乙酸和副產(chǎn)物使得反應(yīng)的成本增加。

在類似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸。