Циануровая кислота
| |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
1,3,5-Триазинан-2,4,6-трион [ 1 ] | |||
| Другие имена
1,3,5-Триазин-2,4,6(1H , 3H , 5H ) -трион [ 1 ]
1,3,5-Триазинтриол с -Триазинтриол с -Триазинтрион Трикарбимид Изоциануровая кислота Псевдоциануровая кислота | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol )
|
| ||
| КЭБ | |||
| ХЭМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.003.290 | ||
| КЕГГ | |||
ПабХим CID
|
|||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|||
| Характеристики | |||
| C3H3N3OC3H3N3O3 | |||
| Молярная масса | 129.07 g/mol | ||
| Появление | белый кристаллический порошок | ||
| Плотность | 1,75 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 320–360 ° C (608–680 ° F; 593–633 К) разлагается. | ||
| 0,27 г/100 мл (25 °С) | |||
| -61.5·10 −6 см 3 /моль | |||
| Опасности | |||
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 1313 | ||
| Родственные соединения | |||
Родственные триазины
|
Цианурфторид Цианурхлорид Цианурбромид | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |||
Циануровая кислота или -триазин-2,4,6-триол представляет собой химическое соединение формулы 1,3,5 (CNOH) 3 . Как и многие промышленно полезные химические вещества, этот триазин имеет множество синонимов. Это белое твердое вещество без запаха находит применение в качестве прекурсора или компонента отбеливателей , дезинфицирующих средств и гербицидов . В 1997 году мировое производство составило 160 000 тонн . [ 2 ]
Свойства и синтез
[ редактировать ]Характеристики
[ редактировать ]Циануровую кислоту можно рассматривать как циклический тример неуловимой химической разновидности циановой кислоты HOCN. Кольцо может легко превращаться между несколькими структурами посредством лактам-лактимной таутомерии . Хотя таутомер триола может иметь ароматический характер, в растворе преобладает кето-форма. [ 3 ] Гидроксильные ( -ОН ) группы принимают фенольный характер. Депротонирование основанием дает ряд циануратных солей :
- [C(O)NH] 3 ⇌ [C(O)NH] 2 [C(O)N] − + Ч + (pK а = 6,88) [ 4 ]
- [С(О)NH] 2 [С(О)N] − ⇌ [C(O)NH][C(O)N] 2 2− + Ч + (pK а = 11,40)
- [C(O)NH][C(O)N] 2 2− ⇌ [C(O)N] 3 3− + Ч + (pK а = 13,5)
Циануровая кислота известна своим сильным взаимодействием с меламином , образуя нерастворимый цианурат меламина . Это взаимодействие связывает циануровую кислоту в трикетотаутомер . Цианурат меламина приводится в качестве примера супрамолекулярной химии . [ 5 ]
Синтез
[ редактировать ]Циануровая кислота (CYA) была впервые синтезирована Фридрихом Вёлером в 1829 году путем термического разложения мочевины и мочевой кислоты . [ 6 ] Текущий промышленный путь получения CYA предполагает термическое разложение мочевины с выделением аммиака . Преобразование начинается примерно при 175 °C: [ 2 ]
- 3 H 2 N-CO-NH 2 → [C(O)NH] 3 + 3 NH 3
CYA кристаллизуется из воды в виде дигидрата.
Циануровую кислоту можно получить гидролизом сырого или отработанного меламина с последующей кристаллизацией . Кислые потоки отходов предприятий, производящих эти материалы, содержат циануровую кислоту и иногда растворенные аминозамещенные триазины, а именно аммелин , аммелид и меламин. В одном методе раствор сульфата аммония нагревают до «кипения» и обрабатывают стехиометрическим количеством меламина, в результате чего присутствующая циануровая кислота выпадает в осадок в виде комплекса меламин-циануровая кислота . Различные потоки отходов, содержащие циануровую кислоту и аминозамещенные могут триазины, может присутствовать нерастворенная циануровая кислота быть объединены для утилизации, и в условиях нарушения работы в потоках отходов . [ 7 ] [ 8 ]
Промежуточные продукты и примеси
[ редактировать ]Промежуточные продукты дегидратации включают изоциановую кислоту , биурет и триурет :
- H 2 N-CO-NH 2 → HNCO + NH 3
- H 2 N-CO-NH 2 + HNCO → H 2 N-CO-NH-CO-NH 2
- H 2 N-CO-NH-CO-NH 2 + HNCO → H 2 N-CO-NH-CO-NH-CO-NH 2
Когда температура превышает 190 °C, в процессе начинают доминировать другие реакции.
Первое появление аммелина происходит при температуре до 225 °C и предположительно также происходит в результате разложения биурета, но образуется с меньшей скоростью, чем CYA или аммелид.
- 3 H 2 N-CO-NH-CO-NH 2 → [C(O)] 2 (CNH 2 )(NH) 2 N + 2 NH 3 + H 2 O
Меламин, [C(NH 2 )N] 3 , образуется при температуре 325–350 °C и только в очень небольших количествах. [ 9 ]
N-замещенные изоцианураты из изоцианатов
[ редактировать ]N-замещенные изоцианураты могут быть синтезированы тримеризацией изоцианатов . Это используется в промышленности при образовании полиизоциануратов .
Приложения
[ редактировать ]Циануровая кислота используется в качестве хлора стабилизатора/буфера в плавательных бассейнах . Он связывается со свободным хлором и медленно высвобождает его, увеличивая время, необходимое для истощения каждой дозы дезинфицирующего средства . Между кислотой со свободным хлором и ее хлорированной формой существует химическое равновесие. [ 10 ]
Прекурсоры хлорированных циануратов
[ редактировать ]Циануровая кислота в основном используется в качестве предшественника N - хлорированных циануратов, которые используются для дезинфекции воды. Дихлорпроизводное получают прямым хлорированием:
- [C(O)NH] 3 + 2 Cl 2 + 2 NaOH → [C(O)NCl] 2 [C(O)NH] + 2 NaCl + 2 Н 2 О
Этот вид обычно преобразуется в его натриевую соль, дихлор-s-триазинтрион натрия . Дальнейшее хлорирование дает трихлоризоциануровую кислоту [C(O)NCl] 3 . [ 2 ]
Эти N -хлорсодержащие соединения служат дезинфицирующими и альгицидными средствами для воды в бассейнах. [ 2 ] Вышеупомянутое равновесие стабилизирует хлор в бассейне и предотвращает быстрое поглощение хлора солнечным светом . [ 10 ]
Прекурсоры сшивающих агентов
[ редактировать ]Из-за своей трехфункциональности CYA является предшественником сшивающих агентов , особенно для полиуретановых смол и полиизоциануратных термореактивных пластиков .
Экспериментальный противоопухолевый препарат тероксирон (триглицидилизоцианурат) образуется путем реакции циануровой кислоты с 3 эквивалентами эпихлоргидрина . Он работает путем сшивания ДНК. [ 11 ]
Анализ
[ редактировать ]Определение концентрации циануровой кислоты обычно проводится с помощью турбидометрического теста , в котором для осаждения циануровой кислоты используется реагент меламин. Относительная мутность прореагировавшего образца количественно определяет концентрацию CYA. Этот тест, упомянутый в 1957 году [ 12 ] работает, потому что меламин соединяется с циануровой кислотой в воде, образуя мелкий нерастворимый белый осадок ( цианурат меламина ), который вызывает помутнение воды пропорционально количеству циануровой кислоты в ней. Совсем недавно был разработан чувствительный метод анализа циануровой кислоты в моче . [ 13 ]
Корма для животных
[ редактировать ]FDA разрешает присутствие определенного количества циануровой кислоты в некоторых небелковых азотистых (NPN) добавках, используемых в кормах для животных и питьевой воде . [ 14 ] Циануровая кислота использовалась в качестве NPN. Например, компания Archer Daniels Midland производит добавку NPN для крупного рогатого скота, которая содержит биурет, триурет, циануровую кислоту и мочевину . [ 15 ]
Отзыв кормов для домашних животных в 2007 г.
[ редактировать ]Циануровая кислота причастна к отзыву кормов для домашних животных в 2007 году , загрязнению и широкому отзыву многих марок кормов для кошек и собак, начиная с марта 2007 года. Исследования обнаружили доказательства того, что циануровая кислота, составная часть мочи, вместе с меламином образует плохо растворимые кристаллы, которые могут вызвать почечную недостаточность (см. раздел «Анализ» выше).
Безопасность
[ редактировать ]Циануровая кислота классифицируется как «практически нетоксичная». [ 2 ] Средняя летальная доза при пероральном приеме 50% ( LD 50 ) составляет 7700 мг/кг для крыс. [ 16 ]
Однако когда циануровая кислота присутствует вместе с меламином (который сам по себе является еще одним малотоксичным веществом), она образует нерастворимый и довольно нефротоксичный комплекс. [ 17 ] как было продемонстрировано на собаках и кошках во время заражения кормов для домашних животных в 2007 году и на детях во время китайского молочного скандала в 2008 году .
Естественное явление
[ редактировать ]Нечистая медная соль кислоты с формулой Cu(C 3 N 3 O 3 H 2 ) 2 (NH 3 ) 2 в настоящее время является единственным известным изоциануратным минералом, называемым джоаннеумитом . Его нашли в залежи гуано в Чили . Это очень редко. [ 18 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 733. дои : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
- ^ Jump up to: а б с д и Клаус Хутмахер, Дитер Мост «Циануровая кислота и цианурхлорид» Энциклопедия промышленной химии Ульмана», 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi 10.1002/14356007.a08 191
- ^ Перес-Манрикес, Лилиана; Кабрера, Армандо; Сансорес, Луис Энрике; Сальседо, Роберто (7 сентября 2010 г.). «Ароматичность циануровой кислоты» . Журнал молекулярного моделирования . 17 (6): 1311–1315. дои : 10.1007/s00894-010-0825-2 . ПМК 3102184 . ПМИД 20820829 .
- ^ «Константы диссоциации органических кислот и оснований» Справочник CRC по химии и физике, интернет-версия 2005 г. (85-е изд.)
- ^ Лен, Дж. М. (1995). Супрамолекулярная химия: понятия и перспективы . Вайнхайм: ВЧ.
- ^ Велер, Ф. (1829) «О разложении мочевины и мочевой кислоты при более высокой температуре», Анналы физики и химии , 2-я серия, 15 : 619-630.
- ^ «Способ получения чистой циануровой кислоты» . 14 июля 1981 года . Проверено 10 декабря 2007 г.
- ^ «Процесс термического гидролиза под высоким давлением для разложения триазинов в потоках кислотных отходов» . 22 марта 1977 года . Проверено 10 декабря 2007 г.
- ^ Шабер, Питер М.; и др. (август 1999 г.). «Изучение реакции термического разложения мочевины (пиролиза) и ее значения для производства циануровой кислоты» (PDF) . Американская лаборатория : 13–21. Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г. Проверено 8 мая 2007 г.
- ^ Jump up to: а б «Что такое стабилизатор бассейна» . 18 мая 2021 г. Проверено 27 июля 2022 г.
- ^ М. Будновски, Ангью. Chem., 7, 827 (1968).
- ^ «Тест мутности компании Merck» . Мерк . 6 июня 2003 года. Архивировано из оригинала 1 июля 2007 года . Проверено 6 мая 2007 г. (неактивная ссылка, 8 апреля 2018 г.)
- ^ Панувет П., Уэйд Э.Л., Нгуен Дж.В., Монтесано М.А., Нидхэм Л.Л., Барр Д.Б. Количественное определение остатков циануровой кислоты в моче человека с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 2010 878(28):2916-2922.
- ^ «21CFR573.220 Биурет кормовой» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . 1 апреля 2006 года . Проверено 6 мая 2007 г.
- ^ «Roughage Buster Plus: ингредиенты» . Арчер Дэниелс Мидленд . Архивировано из оригинала 12 февраля 2007 г. Проверено 6 мая 2007 г.
- ^ Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США , «Промежуточная оценка безопасности/риска меламина и аналогов; доступность» , архивировано 16 декабря 2007 г., в Wayback Machine Федеральном реестре : 30 мая 2007 г. (том 72, номер 103). Доступ 27 сентября 2008 г.
- ^ «Взаимодействие меламина и циануровой кислоты может играть роль в заболевании и смерти от отозванного корма для домашних животных». Архивировано 18 мая 2007 г., в Wayback Machine , Американская ветеринарная медицинская ассоциация (AVMA), пресс-релиз, 1 мая 2007 г. По состоянию на 2008-09 гг. -27.
- ^ Разум, http://www.mind.org/min-42755.html.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Международная карта химической безопасности 1313
- Страница о загрязнении кормов для домашних животных Ветеринарной медицинской ассоциации штата Орегон (OVMA). Архивировано 20 октября 2008 г. в Wayback Machine . Новости и события регулярно обновляются.