Диметилкарбонат
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
Диметилкарбонат | |
| Другие имена
ДМК
Метилкарбонат, ди- | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.009.527 |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| C3H6OC3H6O3 | |
| Молярная масса | 90.078 g·mol −1 |
| Появление | бесцветная жидкость |
| Плотность | 1,069-1,073 г/мл |
| Температура плавления | От 2 до 4 ° C (от 36 до 39 ° F; от 275 до 277 К) |
| Точка кипения | 90 ° С (194 ° F; 363 К) |
| 13,9 г/100 мл | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Легковоспламеняющийся |
| точка возгорания | 17 ° C (63 ° F; 290 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Диметилкарбонат ( DMC ) представляет собой соединение формулы органическое OC(OCH 3 ) 2 . Это бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость. Он классифицируется как сложный эфир карбоната . Это соединение нашло применение в качестве метилирующего агента и сорастворителя в литий-ионных батареях . [ 1 ] Примечательно, что диметилкарбонат является слабым метилирующим агентом и не считается канцерогеном . [ 2 ] Вместо этого диметилкарбонат часто считают зеленым реагентом . [ 3 ] [ 4 ] и он освобожден от ограничений, налагаемых на большинство летучих органических соединений (ЛОС) в Соединенных Штатах. [ 5 ]
Производство
[ редактировать ]Мировое производство в 1997 году оценивалось в 1000 баррелей в день. [ 6 ] Производство диметилкарбоната во всем мире ограничено Азией, Ближним Востоком и Европой.
Диметилкарбонат традиционно получают реакцией фосгена и метанола . Метилхлорформиат получают в качестве промежуточного продукта:
- COCl 2 + CH 3 OH → CH 3 OCOCl + HCl
- CH 3 OCOCl + CH 3 OH → CH 3 OCO 2 CH 3 + HCl
Этот путь синтеза был в значительной степени заменен окислительным карбонилированием . В этом процессе окись углерода и окислитель обеспечивают эквивалент CO. 2+ : [ 7 ] [ 8 ]
- CO + 1/2 O 2 + 2 CH 3 OH → (CH 3 O) 2 CO + H 2 O
Его также можно производить в промышленных масштабах путем или пропиленкарбоната переэтерификации этиленкарбоната и метанола , что также дает соответственно этиленгликоль или пропиленгликоль . Этот путь осложняется азеотропом метанол-DMC , который требует азеотропной перегонки или других методов. [ 9 ]
Реакции и потенциальные применения
[ редактировать ]Метилирующий агент
[ редактировать ]Диметилкарбонат метилирует анилин , карбоновые кислоты и фенолы , хотя обычно медленно. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Иногда эти реакции требуют использования автоклава .
Основным преимуществом диметилкарбоната по сравнению с другими метилирующими реагентами, такими как йодметан и диметилсульфат, является его низкая токсичность. Кроме того, он биоразлагаем. [ 7 ] К сожалению, это относительно слабый метилирующий агент по сравнению с этими традиционными реагентами.
Растворитель
[ редактировать ]В США диметилкарбонат был исключен из определения летучих органических соединений (ЛОС) Агентством по охране окружающей среды США в 2009 году. [ 13 ] Благодаря тому, что диметилкарбонат был отнесен к категории освобожденных от летучих органических соединений, его популярность и применение возросли в качестве замены метилэтилкетона (МЭК) и парахлорбензотрифторида , а также трет -бутилацетата , пока он тоже не был исключен. [ 14 ] Диметилкарбонат имеет запах сложного эфира или спирта, который более приятен для пользователей, чем большинство углеводородных растворителей, которые он заменяет. Диметилкарбонат имеет скорость испарения 3,22 (бутилацетат = 1,0), что немного медленнее, чем МЭК (3,8) и этилацетата (4,1), и быстрее, чем толуол (2,0) и изопропанол (1,7). Диметилкарбонат имеет профиль растворимости, аналогичный обычным эфирам гликоля , что означает, что диметилкарбонат может растворять большинство распространенных смол для покрытия, за исключением, возможно, смол на основе каучука. Параметр растворимости Хильдебранда составляет 20,3 МПа, а параметры растворимости Хансена составляют: дисперсия = 15,5, полярность = 3,9, Н-связь = 9,7. [ 15 ] Диметилкарбонат частично растворим в воде (до 13%), однако со временем он гидролизуется в системах на водной основе до метанола и CO 2 , если не забуферен должным образом. Диметилкарбонат может замерзать при тех же температурах, что и вода, его можно оттаивать без потери свойств ни себе, ни покрытиям на основе диметилкарбоната.
Промежуточное соединение в синтезе поликарбоната
[ редактировать ]Диметилкарбонат широко используется в дифенилкарбоната путем переэтерификации фенолом . производстве Дифенилкарбонат является широко используемым сырьем для синтеза бисфенол-А -поликарбоната в процессе поликонденсации в расплаве. [ 16 ] полученный продукт подлежит вторичной переработке путем обращения процесса и переэтерификации поликарбоната фенолом с получением дифенилкарбоната и бисфенола А. [ 17 ]
Альтернативная топливная присадка
[ редактировать ]Существует также интерес к использованию этого соединения в качестве оксигенатной присадки к топливу . [ 6 ]
В литий-ионных и литий-металлических аккумуляторах
[ редактировать ]Подобно этиленкарбонату , диметилкарбонат образует электронно-изолирующий слой Li. + -проводящая пленка при отрицательных электродных потенциалах . Однако пленка в сухих растворах ДМК не так эффективна для пассивации отрицательного электрода, как пленка во влажных растворах. [ 18 ] По этой причине диметилкарбонат редко используется в литиевых батареях без сорастворителя. [ 19 ]
Безопасность
[ редактировать ]DMC представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость с температурой вспышки 17 °C (63 °F), что ограничивает ее использование в бытовых целях и внутри помещений. DMC по-прежнему безопаснее ацетона , метилацетата и метилэтилкетона с точки зрения воспламеняемости. Национальный центр устойчивого транспорта рекомендует ограничить воздействие при вдыхании до уровня менее 100 частей на миллион в течение 8-часового рабочего дня, что аналогично воздействию ряда распространенных промышленных растворителей ( толуол , метилэтилкетон). [ 20 ] Работникам следует носить защитные респираторы от органических паров при использовании DMC в помещении или в других условиях, когда концентрации превышают REL. ДМК метаболизируется в организме до метанола и углекислого газа, поэтому случайное проглатывание следует лечить так же, как отравление метанолом . [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Контье, М.; Мемм, М.; Аксманн, П.; Вольфарт-Меренс, М. (декабрь 2014 г.). «Замещенные фосфооливины переходных металлов LiMM'PO4 (M = Mn, M' = Fe, Co, Mg): пути оптимизации для LiMnPO4». Прогресс в химии твердого тела . 42 (4): 106–117. doi : 10.1016/j.progsolidstchem.2014.04.005 .
- ^ https://www.fsc.go.jp/fsciis/attachedFile/download?retrivalId=kya20180111146&fileId=202 [ нужна полная цитата ]
- ^ Кройцбергер, Чарльз Б. (2001). «Хлороформиаты и карбонаты». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Нью-Йорк: Джон Уайли. дои : 10.1002/0471238961.0301180204011312.a01.pub2 . ISBN 9780471238966 .
- ^ Со, Донсок (16 июня 2021 г.). «Оценка токсичности диметилкарбоната после 28-дневного повторного ингаляционного воздействия» . Анализ окружающей среды, здоровье и токсикология . 36 (2): e2021012-0. дои : 10.5620/eaht.2021012 . ПМЦ 8421751 . ПМИД 34130377 .
- ^ «Обновление: Летучие органические соединения, освобожденные Агентством по охране окружающей среды США» . Американская ассоциация производителей покрытий . 30 января 2018 г. Архивировано из оригинала 08 февраля 2021 г. Проверено 20 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Пачеко, Майкл А.; Маршалл, Кристофер Л. (1997). «Обзор производства диметилкарбоната (DMC) и его характеристик как топливной добавки». Энергетика и топливо . 11 :2–29. дои : 10.1021/ef9600974 .
- ^ Jump up to: а б Питер Тундо и Маурицио Сельва (2002). «Химия диметилкарбоната». Акк. хим. Рез. 35 (9): 706–16. дои : 10.1021/ar010076f . ПМИД 12234200 .
- ^ Ханс-Йозеф Буйш. «Эфиры угольной кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a05_197 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Патрашку, Юлиан; Билдеа, Костин С.; Кисс, Антон А. (01 февраля 2022 г.). «Новый экологически эффективный процесс реактивной дистилляции для производства диметилкарбоната непрямым алкоголизом мочевины» . Границы химической науки и техники . 16 (2): 316–331. дои : 10.1007/s11705-021-2047-9 . ISSN 2095-0187 .
- ^ Ли, Ёнмин; Симидзу, Исао (1998). «Удобное О-метилирование фенолов диметилкарбонатом». Синлетт . 1998 (10): 1063–1064. дои : 10.1055/с-1998-1893 . S2CID 196807122 .
- ^ Ши, Вен-Чунг; Делл, Стивен; Репич, Ольян (2002). «Нуклеофильный катализ с 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-еном (DBU) для этерификации карбоновых кислот диметилкарбонатом». Дж. Орг. хим. 67 (7): 2188–2191. дои : 10.1021/jo011036s . ПМИД 11925227 .
- ^ Ши, Вен-Чунг; Делл, Стивен; Репич, Ольян (2001). «1,8-Диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен (DBU) и зеленая химия с микроволновым ускорением в метилировании фенолов, индолов и бензимидазолов диметилкарбонатом». Органические письма . 3 (26): 4279–81. дои : 10.1021/ol016949n . ПМИД 11784197 .
- ^ http://www.epa.gov/ttn/oarpg/t1/fact_sheets/voc_exemp01011309.pdf. Архивировано 8 февраля 2021 г. в Wayback Machine. [ нужна полная цитата ] Информацию о действиях Агентства по охране окружающей среды по исключению диметилкарбоната из списка ЛОС, а также справочную информацию заявителя, комментарии общественности и другие ссылки доступны в электронном виде на http://www.regulations.gov , электронном публичном досье и системе комментариев Агентства по охране окружающей среды. Номер реестра для этого действия: идентификационный номер EPA-HQ-OAR-2006-0948. См. http://www.epa.gov/ttn/oarpg/t1pfpr.html. Архивировано 7 января 2012 г. на Wayback Machine. [ нужна полная цитата ] и прокрутите вниз до pdf-файла от 13 января 2009 г., чтобы найти правило.
- ^ «Обновление: Летучие органические соединения, освобожденные Агентством по охране окружающей среды США» . Американская ассоциация производителей покрытий . 30 января 2018 г. Архивировано из оригинала 20 марта 2019 г. Проверено 23 июня 2020 г.
- ^ Канегсберг, Барбара; Канегсберг, Эдвард (4 апреля 2011 г.). Справочник по критической уборке: чистящие средства и системы, второе издание (второе изд.). ЦРК Пресс. п. 16 . ISBN 9781439828281 .
- ^ Фукуока, Синсуке (2012). Нефосгеновый поликарбонат из CO 2 – индустриализация экологически чистого химического процесса . Издательство Нова Сайенс . ISBN 9781614708773 .
- ^ Буйш, Ханс-Йозеф (2000). «Эфиры угольной кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a05_197 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Аурбах, Дорон; Эйн-Эли, Яир (июнь 1995 г.). «Исследование процессов интеркаляции ли-графита в некоторых электролитных системах с использованием дифракции рентгеновских лучей in situ». Журнал Электрохимического общества . 142 (6): 1746–1752. Бибкод : 1995JElS..142.1746A . дои : 10.1149/1.2044188 .
- ^ Аурбах, Д.; Марковский, Б.; Шехтер, А.; Эйн-Эли, Ю.; Коэн, Х. (декабрь 1996 г.). «Сравнительное исследование синтетических графитовых и литиевых электродов в растворах электролитов на основе смесей этиленкарбонат-диметилкарбонат». Журнал Электрохимического общества . 143 (12): 3809–3820. Бибкод : 1996JElS..143.3809A . дои : 10.1149/1.1837300 .
- ^ Дурбин, Томас Д.; Каравалакис, Георгиос; Джонсон, Кент К.; Кокер, Дэвид; Ян, Цзячэн; Цзян, Ю; Кумар, Сачин (июнь 2017 г.). Оценка жизнеспособности диметилкарбоната в качестве альтернативного топлива для транспортного сектора .