Sinteza otapala ključna je poveznica između osnovnih kemijskih sirovina i proizvoda otapala sa specifičnim fizikalno-kemijskim svojstvima. Tehnički put ne samo da određuje čistoću, iskorištenje i cijenu proizvoda, već također izravno utječe na prikladnost i sigurnost otapala u kasnijim primjenama. Sinteza otapala obično koristi frakcije nafte, kemijske proizvode ugljena ili obnovljive izvore kao početne materijale, koristeći više koraka kao što su odvajanje, pretvorba i rafiniranje za konstrukciju ciljne molekularne strukture i reguliranje njezinih svojstava.
Sinteza ugljikovodičnih otapala uvelike se oslanja na procese rafiniranja nafte i krekiranja. Ravni{1}}alkani i razgranati{2}}lančani alkani mogu se dobiti iz nafte ili lakog dizelskog ulja destilacijom i hidrogenacijom kako bi se uklonile nezasićene komponente; aromatska ugljikovodična otapala kao što su benzen, toluen i ksilen uglavnom dolaze iz aromatizacije i odvajanja benzina dobivenog katalitičkim reformingom ili parnim krekiranjem, nakon čega slijede procesi rafiniranja kao što su odsumporavanje i denitrogenacija kako bi se postigla potrebna čistoća. Ove su metode zrele, imaju značajnu ekonomiju razmjera i prikladne su za industrijsku proizvodnju rasutih otapala.
Putevi sinteze alkoholnih otapala uglavnom uključuju proizvodnju metanola iz sinteznog plina i proizvodnju nižih alkohola iz hidratacije olefina. Metanol se sintetizira iz ugljičnog monoksida i vodika pod katalizatorima na bazi bakra-ili cink-kroma. Naknadna derivatizacija, hidrogenacija ili transesterifikacija može dati etanol, izopropanol itd. Laki olefini kao što su etilen i propilen hidratiziraju se pod kiselom katalizom kako bi se dobila odgovarajuća alkoholna otapala. Ove metode zahtijevaju preciznu kontrolu reakcijske temperature, tlaka i aktivnosti katalizatora kako bi se osigurala učinkovitost i selektivnost konverzije.
Ketonska i esterska otapala često se pripremaju oksidacijom ili esterificiranjem alkohola ili kiselina. Aceton se može dobiti oksidativnom razgradnjom kumena ili dehidrogenacijom izopropanola; etil acetat se priprema esterifikacijom etanola i octene kiseline uz kiselu katalizu nakon čega slijedi destilacija. Ove sinteze zahtijevaju razmatranje stope pretvorbe sirovine i potiskivanja nusproizvoda, često korištenjem azeotropne dehidracije ili tehnika kontinuirane separacije za poboljšanje ekonomske učinkovitosti.
Halogenirana ugljikovodična otapala uglavnom se pripremaju uvođenjem atoma halogena reakcijama halogeniranja na ugljikovodične baze. Na primjer, klor ili brom reagiraju s alkanima i aromatima pod svjetlom ili katalizatorima da bi se proizveli kloroalkani i bromoaromati. Reakcija zahtijeva strogu kontrolu doziranja halogena i reakcijskih uvjeta kako bi se izbjegla prekomjerna -supstitucija i stvaranje toksičnih nusproizvoda, te su potrebni prateći objekti za apsorpciju otpadnih plinova i obradu otpadnih tekućina.
Visoko polarna otapala na bazi -amida, kao što je N,N-dimetilformamid, obično se sintetiziraju karbonilacijom dimetilamina i ugljikovog monoksida pod visokim tlakom, nakon čega slijedi pročišćavanje radi uklanjanja zaostalih amina i metalnih iona. Njihova sinteza uključuje-opremu pod visokim tlakom i zaštitu od korozije, zahtijevajući visoku razinu sigurnosti procesa.
Posljednjih godina koncept zelene sinteze potaknuo je transformaciju pripreme otapala prema obnovljivim sirovinama i procesima niske-potrošnje-energije. Esterifikacija i transesterifikacija biljnih ulja ili masnih kiselina mogu dati bio-temeljena esterska otapala; tehnologije fermentacije i enzimske katalize također se koriste za proizvodnju ekološki prihvatljivih sorti kao što su alkoholi s niskim-ugljikom ili etil laktat. Nadalje, primjena membranskog odvajanja, adsorpcije na molekularnom situ i reaktora s kontinuiranim protokom poboljšala je selektivnost i učinkovitost korištenja resursa procesa sinteze.
Ukratko, metode sinteze otapala obuhvaćaju odvajanje i pretvorbu ugljikovodika, katalitičku sintezu alkohola, ketona i estera, halogeniranje i funkcionalizaciju amida te inovativno istraživanje obnovljivih puteva. Znanstveni odabir i optimiziranje putova sinteze na temelju strukturnih zahtjeva i scenarija primjene različitih otapala važno je jamstvo za postizanje visoke učinkovitosti, niske cijene i održivog razvoja.