Le procédé de Monsanto est un moyen de fabriquer de l'acide acétique. Il utilise un catalyseur pour ajouter un groupe carbonyle au méthanol. Ce procédé fonctionne à une pression de 30-60 atm et à une température de 150-200 °C. Il donne une sélectivité supérieure à 99%. Il a été mis au point en 1960 par des chimistes allemands travaillant à la BASF. Les chimistes de Monsanto ont introduit un nouveau système de catalyseur en 1966. Aujourd'hui, les chimistes fabriquent de l'acide acétique par le procédé Cativa, un procédé similaire à base d'iridium développé par BP Chemicals Ltd, qui est plus économique et plus respectueux de l'environnement. Le procédé de Monsanto n'est donc pas très utilisé dans l'industrie.
Procédé Monsanto
Cycle catalytique
Le processus comporte plusieurs étapes, qui se répètent pour refaire le catalyseur :
L'espèce catalytiquement active est l'anion cis-[Rh(CO)2I2]- (1). Il a été démontré que le cycle catalytique comporte six étapes, dont deux ne concernent pas le rhodium : la conversion du méthanol en iodure de méthyle et l'hydrolyse de l'iodure d'acétyle en acide acétique. (Ces étapes se trouvent au milieu du schéma ci-dessus.) La première étape organométallique est l'addition oxydante de l'iodure de méthyle au cis-[Rh(CO)2I2]- pour former l'espèce hexacoordonnée [(CH3)Rh(CO)2I3]- (2). Cet anion se transforme rapidement, par la migration d'un groupe méthyle vers le ligand carbonyle, pour donner le complexe acétyle pentacoordonné [(CH3CO)Rh(CO)I3]- (3). Ce complexe à cinq coordonnées réagit ensuite avec le monoxyde de carbone pour former le complexe dicarbonyle à six coordonnées. (4) Celui-ci se décompose par élimination réductrice pour former de l'iodure d'acétyle (CH3COI) et régénérer la forme active du catalyseur. L'iodure d'acétyle est ensuite hydrolysé en acide acétique.
Le mécanisme de réaction est du premier ordre en ce qui concerne l'iodure de méthyle et le catalyseur (1). C'est pourquoi il a été proposé que l'étape du cycle catalytique déterminant la vitesse soit l'addition oxydante d'iodure de méthyle au catalyseur (1). Les chimistes pensent que cela se produit lorsque le centre du rhodium effectue une attaque nucléophile sur le carbone de l'iodure de méthyle.
Le procédé d'anhydride acétique d'Eastman, au Tennessee
Le procédé de Monsanto pour la fabrication de l'acide acétique a inspiré les chimistes à inventer une façon de fabriquer l'anhydride acétique. Il est produit par carbonylation de l'acétate de méthyle.
CH3CO2CH3 + CO → (CH3CO)2O
Dans ce processus, l'iodure de lithium convertit l'acétate de méthyle en acétate de lithium et en iodure de méthyle, qui à son tour donne par carbonylation de l'iodure d'acétyle. L'iodure d'acétyle réagit avec les sels d'acétate ou l'acide acétique pour donner le produit. Les iodure de rhodium et les sels de lithium sont utilisés comme catalyseurs. Comme l'anhydride acétique n'est pas stable dans l'eau, la conversion se fait dans des conditions anhydres (sans eau), contrairement à la synthèse de l'acide acétique de Monsanto.