Малеиновый ангидрид
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК Фуран-2,5-дион [2] | |||
| Другие имена Малеиновый ангидрид [2] цис -бутендиовый ангидрид 2,5-Фурандион Ангидрид малеиновой кислоты Токсический ангидрид | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| 106909 | |||
| ЧЭБИ | |||
| ЧЕМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.003.247 | ||
| Номер ЕС |
| ||
| 2728 | |||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Число | 2215 | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| C4H2OC4H2O3 | |||
| Молярная масса | 98.057 g·mol −1 | ||
| Появление | Белые кристаллы или иглы [3] | ||
| Запах | раздражающий, удушающий [3] | ||
| Плотность | 1,48 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 52,8 ° C (127,0 ° F; 325,9 К) | ||
| Точка кипения | 202 ° С (396 ° F; 475 К) | ||
| Реагирует | |||
| Давление пара | 0,2 мм рт.ст. (20°С) [3] | ||
| -35.8·10 −6 см 3 /моль | |||
| Опасности | |||
| СГС Маркировка : | |||
   | |||
| Опасность | |||
| Х302 , Х314 , Х317 , Х334 , Х372 | |||
| P260 , P261 , P264 , P270 , P272 , P280 , P285 , P301+P312 , P301+P330+P331 , P302+P352 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P304+P341 , P305+ П351+П338 , П310 , P314 , P321 , P330 , P333+P313 , P342+P311 , P363 , P405 , P501 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| точка возгорания | 102 ° С (216 ° F; 375 К) | ||
| Взрывоопасные пределы | 1.4%-7.1% [3] | ||
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |||
ЛД 50 ( средняя доза ) | 465 мг/кг (перорально, мышь) 850 мг/кг (перорально, крыса) 875 мг/кг (перорально, кролик) 390 мг/кг (перорально, морская свинка) 400 мг/кг (перорально, крыса) [4] | ||
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
МЕХ (Допускается) | СВВ 1 мг/м 3 (0,25 частей на миллион) [3] | ||
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 1 мг/м 3 (0,25 частей на миллион) [3] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 10 мг/м 3 [3] | ||
| Паспорт безопасности (SDS) | Паспорт безопасности JT Baker | ||
| Родственные соединения | |||
Родственные ангидриды кислот | Янтарный ангидрид | ||
Родственные соединения | Малеиновая кислота | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Малеиновый ангидрид представляет собой органическое соединение формулы C 2 H 2 (CO) 2 O. Это кислотный ангидрид малеиновой кислоты . Это бесцветное или белое твердое вещество с едким запахом. Его производят в промышленных масштабах для применения в покрытиях и полимерах . [5]
Производство
[ редактировать ]Малеиновый ангидрид получают окислением н- бутана в паровой фазе . Весь процесс превращает метильные группы в карбоксилат и дегидрирует основную цепь. Селективность процесса отражает надежность малеинового ангидрида с его сопряженной системой двойных связей. получали окислением бензола или Традиционно малеиновый ангидрид других ароматических соединений . По состоянию на 2006 год только несколько небольших заводов продолжают использовать бензол.
В обоих случаях бензол и бутан подаются в поток горячего воздуха и смесь пропускают через слой катализатора при высокой температуре. Соотношение воздуха и углеводородов контролируется, чтобы предотвратить воспламенение смеси. Пентоксид ванадия и триоксид молибдена являются катализаторами, используемыми для бензольного пути, тогда как фосфат ванадия используется для бутанового пути: [5]
- C 4 H 10 + 3,5 O 2 → C 4 H 2 O 3 + 4 H 2 O ∆H = −1236 кДж/моль
Основной конкурирующий процесс предполагает полное сгорание бутана, причем конверсия в два раза более экзотермична, чем частичное окисление.
Традиционный метод использования бензола стал неэкономичным из-за высоких и продолжающих расти цен на бензол, а также из-за соблюдения правил бензола выбросов . Кроме того, при производстве малеинового ангидрида (4 атома углерода) треть исходных атомов углерода теряется в виде углекислого газа при использовании бензола (6 атомов углерода). Современные каталитические процессы начинаются с 4-углеродной молекулы и только присоединяют кислород и удаляют воду; тело молекулы с основанием 4-C остается неповрежденным. В целом, новый метод более эффективен с точки зрения использования материалов . [6]
Существуют параллели с производством фталевого ангидрида : в то время как старые методы используют нафталин , современные методы используют о -ксилол в качестве сырья.
Реакции
[ редактировать ]Химический состав малеинового ангидрида очень богат, что отражает его доступность и бифункциональную реакционную способность. Гидролизуется с образованием малеиновой кислоты цис - HOOC–CH=CH–COOH. Со спиртами образуется полуэфир, например, цис -HOOC–CH=CH–COOCH 3 .
Малеиновый ангидрид — классический субстрат реакций Дильса-Альдера . [7] Он был использован в 1928 году для работы по реакции между малеиновым ангидридом и 1,3-бутадиеном, за которую Отто Пауль Герман Дильс и Курт Альдер были удостоены Нобелевской премии в 1950 году. Именно посредством этой реакции малеиновый ангидрид превращается во многие пестициды и фармацевтические препараты. Их патент 1928 года также предоставил множество других примеров реакций с участием малеинового ангидрида, таких как реакция с циклопентадиеном с образованием надикового ангидрида . [8]
Реакция Михаэля малеинового ангидрида с активными метиленовыми или метиновыми соединениями, такими как малонатные или ацетоацетатные эфиры, в присутствии катализатора из ацетата натрия. Эти промежуточные соединения впоследствии были использованы для получения промежуточных продуктов цикла Кребса — аконитовой и изолимонной кислот. [9]
Малеиновый ангидрид димеризуется в фотохимической реакции с образованием циклобутан-тетракарбонового диангидрида (ЦБТА). Это соединение используется в производстве полиимидов и в качестве выравнивающей пленки для жидкокристаллических дисплеев . [10]
Он также является лигандом комплексов низковалентных металлов, примерами которых являются Pt(PPh 3 ) 2 (МА) и Fe(CO) 4 (МА).
из-за его цикла из 4 π-электронов в массиве из 5 атомов с p-орбиталями Долгое время считалось, что малеиновый ангидрид обладает антиароматичностью . Однако термохимическое исследование пришло к выводу, что этому эффекту можно приписать только 8 кДж / моль энергии дестабилизации, что делает его в лучшем случае слабо антиароматическим. [11]
Использование
[ редактировать ]
Малатион — популярный инсектицид, полученный из малеинового ангидрида.
Эфиры сульфосукцината натрия , общий класс поверхностно-активных веществ, полученных из малеинового ангидрида.
Алкенилянтарные ангидриды , полученные из малеинового ангидрида, широко используются в производстве бумаги.
Рубратоксин А — один из многих натуральных продуктов, содержащих субъединицу, подобную малеиновому ангидриду.
Малеиновый ангидрид имеет множество применений. [5]
Пластмассы и смолы
[ редактировать ]Около 50% мирового производства малеинового ангидрида используется в производстве ненасыщенных полиэфирных смол (UPR). Рубленые стеклянные волокна добавляются в UPR для производства армированных стекловолокном пластмасс, которые используются в широком спектре применений, таких как прогулочные катера , сантехника, автомобили, резервуары и трубы.
Малеиновый ангидрид гидрируется до 1,4-бутандиола (БДО), который используется в производстве термопластичных полиуретанов , волокон эластана/спандекса, полибутилентерефталатных смол (ПБТ) и многих других продуктов.
Отвердители
[ редактировать ]Реакция Дильса-Альдера малеинового ангидрида, бутадиена и изопрена дает соответствующие тетрагидрофталевые ангидриды , которые можно гидрировать до соответствующих гексагидрофталевых ангидридов. Эти виды используются в качестве отвердителей эпоксидных смол . Другим рынком малеинового ангидрида являются присадки к смазочным маслам, которые используются в картерных маслах бензиновых и дизельных двигателей в качестве диспергаторов и ингибиторов коррозии. Изменения в спецификациях смазочных материалов и более эффективные двигатели оказали негативное влияние на спрос на присадки к смазочным маслам, оставив без изменений перспективы роста использования малеинового ангидрида в этом применении.
Другие
[ редактировать ]Существует ряд более мелких применений малеинового ангидрида. Средства личной гигиены, содержащие малеиновый ангидрид, включают лаки для волос, клеи и полироли для полов. Малеиновый ангидрид также является предшественником соединений, используемых в моющих средствах для очистки воды, инсектицидах и фунгицидах, фармацевтических препаратах и других сополимерах.
Группа малеинового ангидрида встречается в нескольких натуральных продуктах, некоторые из которых проявляют многообещающую терапевтическую или пестицидную активность. [12]
Основные производители
[ редактировать ]| Компания | Расположение | Производительность (КМТ/год) |
|---|---|---|
| Юнсан Кемикалс, Инк. | Южная Корея | 38 |
| Бартек Ингредиентс Инк. | Канада | 28 |
| Сасол-Хантсман | Германия | 105 |
| ДСМ Н.В. | Нидерланды | 100 |
| ИНЕОС | олень | 50 |
| Хантсман Корпорейшн | олень | 155 |
| Продукты Huntsman Performance | олень | 100 |
| Корпорация Ланксесс | олень | 75 |
| Лонца Групп АГ | Швейцария | 100 |
| Материалы АОС | олень | 55 |
| Мицубиси Кемикал Корпорейшн | Япония | 32 |
| Мицуи Кемикалс, Инк. | Япония | 33 |
| Мицуи Кемикалс Полиуретанс, Инк. | Япония | 100 |
| Ниппон Шокубай Ко., Лтд. | Япония | 35 |
| Корпорация НОФ | Япония | 12 |
| Полинт С.п.А. | Италия | 96 |
| Майсур Петро Кемикалс Лтд. | Индия | 15 |
Источник : Кирк и Отмер.
Компания Solid State Chemicals, Ltd. начала производство твердых пастилок малеинового ангидрида в США в 2014 году.
Мировые мощности по производству малеинового ангидрида по регионам
Данные в: килотонн в год
| Область | 2002 | 2012 | 2015 (КМТ/год) |
|---|---|---|---|
| Северная Америка | 235 | 311 | 370 |
| Южная и Центральная Америка | 44 | 41 | 46 |
| Западная Европа | 168 | 456 | 307 |
| Центральная и Восточная Европа | 64 | 58 | 60 |
| Азия | 315 | 483 | 1864 |
| Африка | 10 | 10 | 14 |
| Общий | 836 | 1359 | 2771 |
Источник : Кирк и Отмер. [ нужна полная цитата ]
Упаковка и транспортировка
[ редактировать ]Жидкий малеиновый ангидрид поставляется в автоцистернах и/или цистернах-контейнерах, изготовленных из нержавеющей стали, изолированных и снабженных системами подогрева для поддержания температуры 65-75°С. Цистерны должны быть одобрены для перевозки расплавленного малеинового ангидрида.
Жидкий/расплавленный малеиновый ангидрид является опасным материалом в соответствии с МПОГ/ДОПОГ.
Твердые гранулы малеинового ангидрида транспортируются грузовыми автомобилями. Упаковка обычно в полиэтиленовых мешках по 25 кг.
Влияние на здоровье человека и окружающую среду
[ редактировать ]Это соединение представляет относительно низкую опасность для окружающей среды, что является важной особенностью для некоторых применений. У людей воздействие малеинового ангидрида может вызвать раздражение дыхательных путей , глаз , открытых слизистых оболочек и кожи . Малеиновый ангидрид также является сенсибилизатором кожи и дыхательных путей. [13]
Малеиновый ангидрид является химическим веществом с низким профилем опасности. Малеиновый ангидрид быстро гидролизуется с образованием малеиновой кислоты в присутствии воды, и, следовательно, воздействие самого малеинового ангидрида на окружающую среду маловероятно. Малеиновая кислота биоразлагается в аэробных условиях в осадке сточных вод , а также в почве и воде .
В декабре 2013 года было обнаружено , что пищевой крахмал для использования на ночных рынках, проданный поставщиком в Тайнань городе , Тайвань , содержит малеиновый ангидрид. Поставщик был подвергнут расследованию в отношении 300 тонн испорченного крахмала; предыдущая проверка в ноябре обнаружила 32 тонны. [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Индекс Merck , 11-е издание, 5586 .
- ^ Перейти обратно: а б «Фронт материи». Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 835. дои : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0376» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ «Малеиновый ангидрид» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Перейти обратно: а б с Курт Лобек; Герберт Хаферкорн; Вернер Фюрманн; Норберт Федтке. «Малеиновая и фумаровая кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a16_053 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Бертрам Филипп, Питер Стивенс: Основы промышленной химии , VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1987, стр. 179. ISBN 3-527-25991-0 .
- ^ Сэмюэл Данишефски; Такеши Китахара и Пол Ф. Шуда (1983). «Получение и реакция Дильса-Альдера высоконуклеофильного диена: транс-1-метоксил-3-триметилсилокси-1,3-бутадиен и андгидрид 5β-метоксициклогексан-1-он-3β,4β-дикарбоновой кислоты». Орг. Синтез . 61 : 147. дои : 10.1002/0471264180.os061.30 .
- ^ США US1944731A , Отто Дильс и Курт Альдер , «Органическое соединение, имеющее гидрированные кольцевые системы, и способ его получения», опубликовано 23 января 1934 г.
- ^ США 4146543 Э.Гутьеррес
- ^ Хори, Т.; Сумино, М.; Танака, Т.; Мацусита, Ю.; Ичимура, Т.; Ёсида, Джи (2010). «Фотодимеризация малеинового ангидрида в микрореакторе без засорения». Исследования и разработки органических процессов . 14 (2): 100128104701019. doi : 10.1021/op900306z .
- ^ Ру, Мария Виктория; Хименес, Пилар; Мартин-Луэнго, Мария Анхелес; Давалос, Хуан З.; Сунь, Чжиюань; Хосман, Рамачандра С.; Либман, Джоэл Ф. (май 1997 г.). «Неуловимая антиароматика малеимидов и малеинового ангидрида: энтальпии образования N-метилмалеимида, N-метилсукцинимида, N-метилфталимида и N-бензоил-N-метилбензамида». Журнал органической химии . 62 (9): 2732–2737. дои : 10.1021/jo9621985 . ISSN 0022-3263 . ПМИД 11671632 .
- ^ Чен, Сяолун; Чжэн, Юго; Шен, Иньчу (2007). «Натуральные продукты со структурой малеинового ангидрида: нонадриды, таутомицин, хетомелловый ангидрид и другие соединения». Химические обзоры . 107 (5): 1777–1830. дои : 10.1021/cr050029r . ПМИД 17439289 .
- ^ «Отчет об оценке вещества: Малеиновый ангидрид» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды Австрии. Архивировано из оригинала (PDF) 18 октября 2014 г. Проверено 13 октября 2014 г.
- ^ «На Тайнане снова обнаружен испорченный крахмал» . Хочу China Times. 19 декабря 2013 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2013 г. Проверено 19 декабря 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Международная карта химической безопасности 0799
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0376» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- Краткое описание хронической токсичности
- Малеиновый ангидрид в Управлении по охране труда
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|