Акрилонитрил
| |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК Проп-2-еннитрилы | |||
| Другие имена Акрилонитрил 2-пропеннитрилы Цианоэтен Винилцианид ( ВЦН) Цианоэтилен [1] Пропеннитрилы [1] Винилнитрил | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ЧЕМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.003.152 | ||
| Номер ЕС |
| ||
| КЕГГ | |||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Число | 1093 | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| C3H3C3H3N | |||
| Молярная масса | 53.064 g·mol −1 | ||
| Появление | Бесцветная жидкость | ||
| Плотность | 0,81 г/см 3 | ||
| Температура плавления | -84 ° C (-119 ° F; 189 К) | ||
| Точка кипения | 77 ° С (171 ° F; 350 К) | ||
| 70 г/л | |||
| войти P | 0.19 [2] | ||
| Давление пара | 83 мм рт.ст. [1] | ||
| Опасности | |||
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |||
Основные опасности | легковоспламеняющийся реактивный токсичный потенциальный профессиональный канцероген [1] | ||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| точка возгорания | −1 °С; 30 °Ф; 272 К | ||
| 471 ° С (880 ° F; 744 К) | |||
| Взрывоопасные пределы | 3–17% | ||
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |||
ЛК 50 ( средняя концентрация ) | 500 частей на миллион (крыса, 4 ч) 313 частей на миллион (мышь, 4 ч) 425 частей на миллион (крыса, 4 ч) [3] | ||
LC Lo ( самый низкий из опубликованных ) | 260 частей на миллион (кролик, 4 ч) 575 частей на миллион (морская свинка, 4 часа) 636 частей на миллион (крыса, 4 ч) 452 ppm (человек, 1 час) [3] | ||
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
МЕХ (Допускается) | TWA 2 ppm C 10 ppm [15 минут] [кожа] [1] | ||
РЕЛ (рекомендуется) | Ca TWA 1 ppm C 10 ppm [15 минут] [кожа] [1] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 85 частей на миллион [1] | ||
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0092 | ||
| Родственные соединения | |||
Родственные нитрилы | ацетонитрил пропионитрил | ||
Родственные соединения | акриловая кислота акролеин | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Акрилонитрил — соединение формулы органическое CH 2 CHCN и строение ЧАС 2 C=CH−C≡N . Это бесцветная летучая жидкость. Имеет резкий запах чеснока или лука. [4] Его молекулярная структура состоит из винильной группы ( −CH=CH 2 ), связанный с нитрилом ( −C≡N ). Это важный мономер для производства полезных пластмасс, таких как полиакрилонитрил . Он реактивен и токсичен в низких дозах. [5]
Акрилонитрил является одним из компонентов АБС-пластика (акрилонитрил-бутадиен-стирол) . [6]
Структура и основные свойства
[ редактировать ]Акрилонитрил — соединение формулы органическое CH 2 CHCN и строение ЧАС 2 C=CH−C≡N . Это бесцветная летучая жидкость, хотя коммерческие образцы могут иметь желтый цвет из-за примесей . Имеет резкий запах чеснока или лука. [4] Его молекулярная структура состоит из винильной группы ( −CH=CH 2 ), связанный с нитрилом ( −C≡N ). Это важный мономер для производства полезных пластмасс, таких как полиакрилонитрил . Он реактивен и токсичен в низких дозах. [5]
Производство
[ редактировать ]Акрилонитрил был впервые синтезирован французским химиком Шарлем Муре в 1893 году. [7] получают каталитическим аммоксидированием пропилена Акрилонитрил , также известным как процесс SOHIO . В 2002 году мировые производственные мощности оценивались в 5 миллионов тонн в год. [5] [8] к 2017 году вырастет примерно до 6 миллионов тонн. [9] Ацетонитрил и цианистый водород являются важными побочными продуктами, которые перерабатываются для продажи. [5] Фактически дефицит ацетонитрила в 2008–2009 гг. был вызван снижением спроса на акрилонитрил. [10]
- 2 CH 3 −CH=CH 2 + 2 NH 3 + 3 O 2 → 2 CH 2 =CH−C≡N + 6 H 2 O
В процессе SOHIO пропилен , аммиак и воздух (окислитель) пропускают через реактор с псевдоожиженным слоем, содержащий катализатор, при температуре 400–510 °C и давлении 50–200 кПа изб . Реагенты проходят через реактор только один раз, а затем гасятся в водной серной кислоте. Излишки пропилена, оксида углерода, диоксида углерода и диазота, которые не растворяются, выбрасываются непосредственно в атмосферу или сжигаются. Водный раствор состоит из акрилонитрила, ацетонитрила, синильной кислоты и сульфата аммония (из избытка аммиака). Колонна рекуперации удаляет основную массу воды, а акрилонитрил и ацетонитрил разделяют перегонкой. Одним из первых полезных катализаторов был висмута фосфомолибдат ( Bi 9 PMo 12 O 52 ), нанесенный на кремнезем. [11] С тех пор были внесены дальнейшие улучшения. [5]
Альтернативные маршруты
[ редактировать ]Различные пути получения акрилонитрила в зеленой химии изучаются из возобновляемого сырья, такого как лигноцеллюлозная биомасса , глицерин (из производства биодизеля ) или глутаминовая кислота (которая сама может быть произведена из возобновляемого сырья). Лигноцеллюлозный путь включает ферментацию биомассы до пропионовой кислоты и 3-гидроксипропионовой кислоты , которые затем превращаются в акрилонитрил путем дегидратации и аммоксидирования . [12] [9] Путь глицерина начинается с его дегидратации до акролеина , который подвергается аммоксидированию с образованием акрилонитрила. [13] Путь глутаминовой кислоты включает окислительное декарбоксилирование до 3-цианопропановой кислоты с последующим декарбонилированием-элиминированием до акрилонитрила. [14] Из них путь с глицерином широко считается наиболее жизнеспособным, хотя ни один из этих экологически чистых методов не является коммерчески конкурентоспособным. [12] [13]
Использование
[ редактировать ]Акрилонитрил используется главным образом в качестве мономера для получения полиакрилонитрила , гомополимера или нескольких важных сополимеров , таких как стирол-акрилонитрил (SAN), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), акрилонитрилстиролакрилат (ASA) и другие синтетические каучуки, такие как акрилонитрилбутадиен. (НБР). Гидродимеризация акрилонитрила [15] [16] дает адипонитрил , используемый в синтезе некоторых нейлонов :
- 2 СН 2 = СНCN + 2 е − + 2 ч. + → NCCH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 CN
Акрилонитрил также является прекурсором при производстве акриламида и акриловой кислоты . [5]
Синтез химических веществ
[ редактировать ]Гидрирование акрилонитрила является одним из путей получения пропионитрила. Гидролиз серной кислотой дает сульфат акриламида. CH=CHC(O)NH 2 ·H 2 SO 4 . Эту соль можно превратить в акриламид при обработке основанием или в метилакрилат при обработке метанолом . [5]
Реакция акрилонитрила с протонными нуклеофилами является распространенным путем получения множества специальных химических веществ. Этот процесс называется цианоэтилированием :
- YH + H 2 C=CHCN → Y−CH 2 −CH 2 CN
Типичными протонными нуклеофилами являются спирты , тиолы и особенно амины . [17]
Акрилонитрил и его производные, такие как 2-хлоракрилонитрил, являются диенофилами в реакциях Дильса-Альдера .
Влияние на здоровье
[ редактировать ]Акрилонитрил умеренно токсичен , ЛД50 = 81 мг/кг (крысы). Подвергается взрывной полимеризации . При горении материала выделяются пары цианистого водорода и оксидов азота . классифицирует его как канцероген класса 2B (возможно, канцерогенный) . Международное агентство по исследованию рака (IARC) [18] диагностируется чаще, а у рабочих, подвергающихся воздействию высоких уровней переносимого по воздуху акрилонитрила, рак легких чем у остального населения. [19] Акрилонитрил является одним из семи токсических веществ в сигаретном дыме, которые наиболее связаны с дыхательных путей канцерогенезом . [20] Механизм действия акрилонитрила, по-видимому, включает окислительный стресс и окислительное повреждение ДНК. [21] Акрилонитрил увеличивает рак в тестах с высокими дозами на самцах и самках крыс и мышей [22] и индуцирует апоптоз пуповины человека в мезенхимальных стволовых клетках . [23]
Он быстро испаряется при комнатной температуре (20 °C), достигая опасных концентраций; раздражение кожи , дыхательных путей и глаз. Непосредственными последствиями этого воздействия являются [24] Пути воздействия на человека включают выбросы , выхлопные газы автомобилей и сигаретный дым , который может непосредственно подвергнуть воздействию человека, если он вдыхает или курит. Пути воздействия включают ингаляционное, пероральное и, в определенной степени, попадание через кожу (проверено на людях-добровольцах и в исследованиях на крысах). [25] Повторное воздействие вызывает сенсибилизацию кожи и может привести к повреждению центральной нервной системы и печени . [24]
Существует два основных процесса выведения акрилонитрила. Основным методом является выведение с мочой, когда акрилонитрил метаболизируется путем прямого конъюгирования с глутатионом . Другой метод заключается в том, что акрилонитрил ферментативно превращается в 2-цианоэтиленоксид, в результате чего образуются цианидные конечные продукты, которые в конечном итоге образуют тиоцианат , который выводится через мочу. [25] Таким образом, воздействие можно обнаружить с помощью забора крови и анализа мочи. [18]
В июле 2024 года Международное агентство по изучению рака включило акрилонитрил в список канцерогенов для человека. Агентство обнаружило достаточные доказательства, связывающие его с раком легких . [26] [27]
Инциденты
[ редактировать ]произошла утечка большого количества акрилонитрила (около 6500 тонн) с завода промышленных полимеров, принадлежащего компании «Акса Акрилик» После сильного землетрясения 17 августа в Турции . Пострадало более 5000 человек, а подвергшиеся воздействию животные погибли. [28] Утечку заметили в компании только через 8 часов после инцидента. Медицинские работники не знали о влиянии акрилонитрила на здоровье и пытались лечить пострадавших обезболивающими и внутривенно. [29] Адвокат Айше Акдемир подала в суд на компанию, истцами выступили 44 семьи. [29] На Акса Акрилик подали в суд 200 жителей, пострадавших от акрилонитрила. [30] Рост заболеваемости раком в этом районе подтвердила Турецкая медицинская ассоциация . [30] поскольку уровень заболеваемости раком в пострадавшем районе увеличился на 80% с 1999 по апрель 2002 года. [29] В 2003 году владелец «Акса Акрилик» умер от рака легких, вызванного воздействием акрилонитрила. [29] По состоянию на 2001 год это крупнейшая известная утечка акрилонитрила. [28]
возникновение
[ редактировать ]Акрилонитрил не образуется на Земле естественным путем. Он был обнаружен на уровне субчастей на миллион на промышленных объектах. На воздухе сохраняется до недели. Он разлагается в результате реакции с кислородом и гидроксильным радикалом с образованием формилцианида и формальдегида . [31] Акрилонитрил вреден для водных организмов . [24] Акрилонитрил был обнаружен в атмосфере Титана , спутника Сатурна . [32] [33] [34] Компьютерное моделирование предполагает, что на Титане существуют такие условия, что это соединение может образовывать структуры, подобные клеточным мембранам и пузырькам на Земле, называемые азотосомами. [32] [33]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0014» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ «Акрилонитрил_мсдс» .
- ^ Jump up to: а б «Акрилонитрил» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б «Руководство по медицинскому применению акрилонитрила» . Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний . Проверено 10 июня 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Браздил, Джеймс Ф. «Акрилонитрил». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a01_177.pub3 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Кампо, Э. Альфредо (01 января 2008 г.), Кампо, Э. Альфредо (редактор), «1 - Полимерные материалы и свойства» , Выбор полимерных материалов , Библиотека дизайна пластмасс, Норидж, Нью-Йорк: William Andrew Publishing, стр. . 1–39, номер домена : 10.1016/b978-081551551-7.50003-6 , ISBN. 978-0-8155-1551-7 , получено 20 ноября 2023 г.
- ^
- Муре, К. (1893). «Вклад в изучение акриловой кислоты и ее производных» . Анналы химии и физики . 7-й. 2 : 145–212. См. особенно стр. 187–189 («Акриловый нитрил или винилцианид (Пропен-нитрил)»).
- Муре, К. (1893). «Акриловый нитрил, винилцианид (пропеннитрил)» [Акриловый нитрил, винилцианид (пропеннитрил)]. Бюллетень Французского химического общества . 3-й. 9 : 424–427.
- ^ «Акрилонитриловый процесс Сохио» . Национальные исторические химические достопримечательности Американского химического общества. Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 г. Проверено 13 мая 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Дэйви, Стивен Г. (январь 2018 г.). «Устойчивое развитие: новый путь к акрилонитрилу» . Обзоры природы Химия . 2 (1): 0110. doi : 10.1038/s41570-017-0110 .
- ^ Талло, А. (2008). «Растворитель высыхает». Новости химии и техники . 86 (47): 27. doi : 10.1021/cen-v086n047.p027 .
- ^ Грасселли, Роберт К. (2014). «Изоляция сайтов и фазовое сотрудничество: две важные концепции селективного окислительного катализа: ретроспектива». Катализ сегодня . 238 : 10–27. дои : 10.1016/j.cattod.2014.05.036 .
- ^ Jump up to: а б Грасселли, Роберт К.; Трифиро, Ферруччо (2016). «Акрилонитрил из биомассы: еще далек от устойчивого процесса». Темы катализа . 59 (17–18): 1651–1658. дои : 10.1007/s11244-016-0679-7 . ISSN 1022-5528 . S2CID 99550463 .
- ^ Jump up to: а б Герреро-Перес, М. Ольга; Баньярес, Мигель А. (2015). «Показатели акрилонитрила: биомасса и нефтехимический путь». Катализ сегодня . 239 : 25–30. дои : 10.1016/j.cattod.2013.12.046 . ISSN 0920-5861 .
- ^ Ленотр, Жером; Скотт, Элинор Л.; Франссен, Морис ЧР; Сандерс, Йохан ПМ (2011). «Биологический синтез акрилонитрила из глутаминовой кислоты». Зеленая химия . 13 (4): 807. doi : 10.1039/c0gc00805b . ISSN 1463-9262 .
- ^ Эллис, Пол Дж. (1972). Радиационно-химическое исследование гидродимеризации акрилонитрила . Великобритания: Университет Лидса, докторская диссертация.
- ^ Бакстон, Джордж В.; Эллис, Пол Г.; Маккиллоп, Томас Ф.В. (1979). «Исследование импульсным радиолизом акрилонитрила в водном растворе». Дж. Хим. Соц., Фарадей Транс. 1 . 75 : 1050. дои : 10.1039/f19797501050 .
- ^ Эллер, Карстен; Хенкес, Эрхард; Россбахер, Роланд; Хёке, Хартмут (2000). «Амины алифатические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_001 . ISBN 3527306730 .
- ^ Jump up to: а б «Переоценка некоторых органических химикатов, гидразина и перекиси водорода» . Монографии МАИР, том 71 (1999 г.)
- ^ Информационный бюллетень по акрилонитрилу (CAS № 107-13-1) . epa.gov
- ^ Каннингем Ф.Х., Фибелкорн С., Джонсон М., Мередит К. Новое применение подхода предела воздействия: сегрегация токсикантов табачного дыма. Пищевой химический токсикол. Ноябрь 2011 г.;49(11):2921-33. doi: 10.1016/j.fct.2011.07.019. Epub 2011, 23 июля. ПМИД 21802474
- ^ Пу X, Камендулис Л.М., Клауниг Дж.Э. Вызванный акрилонитрилом окислительный стресс и окислительное повреждение ДНК у самцов крыс Спраг-Доули. Токсикол Науч. 2009;111(1):64-71. doi: 10.1093/toxsci/kfp133
- ^ «Акрилонитрил: база данных канцерогенной активности» .
- ^ Сан, X. (январь 2014 г.). «Цитотоксическое воздействие акрилонитрила на мезенхимальные стволовые клетки пуповины человека in vitro» . Отчеты о молекулярной медицине . 9 (1): 97–102. дои : 10.3892/ммр.2013.1802 . ПМИД 24248151 .
- ^ Jump up to: а б с «CDC – Акрилонитрил – Международные карты химической безопасности» . www.cdc.gov . НИОШ . Проверено 31 июля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Информационный бюллетень по акрилонитрилу: вспомогательный документ (CAS № 107-13-1) . epa.gov
- ^ «Агентство ВОЗ утверждает, что тальк, вероятно, вызывает рак» . Филиппинский Daily Inquirer . 6 июля 2024 г. Проверено 7 июля 2024 г.
- ^ Стейнер, Лесли Т; Карреон-Валенсия, Таня; Демерс, Пол А; Фриц, Джейсон М; Сим, Малкольм Р.; Стюарт, Патрисия; Цуда, Хироюки; Карденас, Андрес; Консонни, Дарио; Дэвис, Лори; Де Маттеис, Сара; Фелли-Боско, Эмануэла; Гио, Эндрю Дж; Гён, Томас; Гросс, Янн (5 июля 2024 г.). «Канцерогенность талька и акрилонитрила» . Ланцет онкологии . дои : 10.1016/s1470-2045(24)00384-x . ISSN 1470-2045 .
- ^ Jump up to: а б Нади Бакырджи (2001). « КАТАСТРОФА ПРОМЫШЛЕННОЙ СРЕДЫ: АКРИЛОНИТРИЛ». Турецкая медицинская ассоциация .
- ^ Jump up to: а б с д Фатма Далокай (30 ноября 2020 г.). «Землетрясение 17 августа 1999 г.: отравление акрилонитрилом» [Землетрясение 17 августа 1999 г.: отравление акрилонитрилом]. Табелла .
- ^ Jump up to: а б «Удивительная экологическая награда ISO достается Акса» . Хюрриет . 26 июня 2005 г.
- ^ Грожан, Даниэль (декабрь 1990 г.). «Атмосферная химия токсичных примесей. 3. Ненасыщенные алифатические соединения: акролеин, акрилонитрил, малеиновый ангидрид». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 40 (12): 1664–1669. Бибкод : 1990JAWMA..40.1664G . дои : 10.1080/10473289.1990.10466814 .
- ^ Jump up to: а б Уолл, Майк (28 июля 2017 г.). «Титан, спутник Сатурна, имеет молекулы, которые могут помочь в создании клеточных мембран» . Space.com . Проверено 29 июля 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Палмер, Морин Ю.; и др. (28 июля 2017 г.). «Обнаружение ALMA и астробиологический потенциал винилцианида на Титане» . Достижения науки . 3 (7): e1700022. Бибкод : 2017SciA....3E0022P . дои : 10.1126/sciadv.1700022 . ПМЦ 5533535 . ПМИД 28782019 .
- ^ Каплан, Сара (8 августа 2017 г.). «На этой странной луне Сатурна есть некоторые важные ингредиенты для жизни» . Вашингтон Пост . Проверено 8 августа 2017 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Национальный реестр загрязнителей – акрилонитрил
- Сравнение возможных опасностей рака в результате воздействия на человека канцерогенов от грызунов. Архивировано 3 сентября 2012 г. в Wayback Machine.
- Акрилонитрил – Интегрированная система информации о рисках , Агентство по охране окружающей среды США
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - Акрилонитрил
- Таблица Z-1 OSHA по загрязнителям воздуха
