Акрилонитрил - Acrylonitrile

Акрилонитрил
Структурная формула акрилонитрила.svg
Акрилонитрил-2D-skeletal.svg
Акрилонитрил-3D-шары.png
Акрилонитрил-3D-vdW.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Проп-2-еннитрил
Другие имена
Акрилонитрил
2-пропененитрил
Цианоэтен
Винил цианид (VCN)
Цианоэтилен[1]
Пропененитрил[1]
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.003.152 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 608-003-00-4
КЕГГ
Номер RTECS
  • AT5250000
UNII
Номер ООН1093
Характеристики
C3ЧАС3N
Молярная масса53.064 г · моль−1
ВнешностьБесцветная жидкость
Плотность0,81 г / см3
Температура плавления -84 ° С (-119 ° F, 189 К)
Точка кипения 77 ° С (171 ° F, 350 К)
70 г / л
бревно п0.19[2]
Давление газа83 мм рт.[1]
Опасности
Главный опасностилегковоспламеняющийся
реактивный
токсичный
потенциальный профессиональный канцероген[1]
Паспорт безопасностиICSC 0092
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания -1 ° С; 30 ° F; 272 К
471 ° С (880 ° F, 744 К)
Пределы взрываемости3–17%
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
500 частей на миллион (крыса, 4 ч)
313 частей на миллион (мышь, 4 ч)
425 частей на миллион (крыса, 4 ч)[3]
260 частей на миллион (кролик, 4 ч)
575 частей на миллион (морская свинка, 4 ч)
636 частей на миллион (крыса, 4 ч)
452 частей на миллион (человек, 1 час)[3]
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 2 ppm C 10 ppm [15 минут] [кожа][1]
REL (Рекомендуемые)
Ca TWA 1 ppm C 10 ppm [15 минут] [кожа][1]
IDLH (Непосредственная опасность)
85 частей на миллион[1]
Родственные соединения
Связанный нитрилы
ацетонитрил
пропионитрил
Родственные соединения
акриловая кислота
акролеин
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Акрилонитрил является органическое соединение с формулой CH2CHCN. Это бесцветная летучая жидкость, хотя коммерческие образцы могут быть желтыми из-за примесей. Имеет резкий запах чеснока или лука.[4] Что касается его молекулярная структура, он состоит из виниловая группа связан с нитрил. Это важный мономер для изготовления полезных пластмассы Такие как полиакрилонитрил. это реактивный и токсичный в малых дозах.[5] Акрилонитрил был впервые синтезирован французским химиком. Шарль Мореу (1863–1929) в 1893 г.[6]

Вхождение

Акрилонитрил не образуется в атмосфере Земли естественным образом. Однако на промышленных объектах это может произойти при уровнях до 0,11 ppm. Он сохраняется в воздухе до недели. Он разлагается при реакции с кислородом и гидроксильным радикалом с образованием формилцианид и формальдегид.[7]Акрилонитрил - это вреден для водных организмов.[8]

Акрилонитрил обнаружен в атмосфере Титан, луна Сатурн.[9][10][11] Компьютерное моделирование предполагает, что на Титане существуют такие условия, что соединение может образовывать структуры, подобные клеточные мембраны и пузырьки на земле.[9][10]

Производство

Акрилонитрил производится каталитический аммоксидирование из пропилен, также известный как СОХИО процесс. В 2002 году мировая производственная мощность оценивалась в 5 миллионов тонн в год.[5][12] Ацетонитрил и цианистый водород являются значительными побочными продуктами, которые рекуперируются для продажи.[5] Фактически, 2008–2009 гг. Нехватка ацетонитрила было вызвано снижением спроса на акрилонитрил.[13]

2CH3−CH = CH2 + 2 NH3 + 3 О2 → 2 канала2= CH – C≡N + 6ЧАС2О

В процессе SOHIO пропилен, аммиак, и воздух (окислитель) пропускаются через реактор с псевдоожиженным слоем с катализатором при 400–510 ° C и 50–200 кПаграмм. Реагенты проходят через реактор только один раз перед их гашением в водной серной кислоте. Избыток пропилена, монооксида углерода, диоксида углерода и диазота, которые не растворяются, выбрасываются непосредственно в атмосферу или сжигаются. Водный раствор состоит из акрилонитрила, ацетонитрила, синильная кислота, и сульфат аммония (от избытка аммиака). Колонна восстановления удаляет большую часть воды, а акрилонитрил и ацетонитрил разделяют перегонкой. Исторически одним из первых успешных катализаторов была фосфомолибдат висмута (Би9PMo12О52) поддержанный на кремнеземе как гетерогенный катализатор.[14] С тех пор были внесены дальнейшие улучшения.[5]

Новые промышленные маршруты

Разные зеленая химия разрабатываются маршруты синтеза акрилонитрила из возобновляемого сырья, такого как лигноцеллюлозная биомасса, глицерин (из биодизель производство), или глютаминовая кислота (которое само может быть произведено из возобновляемого сырья). Лигноцеллюлозный путь включает ферментацию биомассы до пропионовая кислота и 3-гидроксипропионовая кислота которые затем превращаются в акрилонитрил путем дегидратации и аммоксидирование.[15] Маршрут глицерина начинается с пиролиз к акролеин, который подвергается аммоксидному окислению с образованием акрилонитрила.[16] Путь приема глутаминовой кислоты включает окислительное декарбоксилирование в 3-цианопропановую кислоту с последующим декарбонилированием-элиминированием до акрилонитрила.[17] Из них глицериновый путь в целом считается наиболее жизнеспособным, хотя существующие методы все еще не могут конкурировать с процессом SOHIO с точки зрения стоимости.[15][16]

Использует

Акрилонитрил используется в основном как мономер подготовить полиакрилонитрил, а гомополимер, или несколько важных сополимеры, Такие как стирол-акрилонитрил (SAN), акрилонитрилбутадиенстирол (АБС), акрилонитрилстиролакрилат (ASA) и другие синтетические каучуки Такие как акрилонитрилбутадиен (NBR). Гидродимеризация акрилонитрила дает адипонитрил, используемых в синтезе некоторых нейлон:

2 CH2= CHCN + 2 е− + 2 ЧАС+ → NCCH2CH2CH2CH2CN

Небольшие количества также используются как фумигант. Акрилонитрил и производные, такие как 2-хлоракрилонитрил, являются диенофилы в Реакции Дильса – Альдера. Акрилонитрил также является прекурсором при промышленном производстве акриламид и акриловая кислота.[5]

Влияние на здоровье

Акрилонитрил очень легковоспламеняющийся и токсичный в малых дозах. Он подвергается взрывной полимеризация. Горящий материал выделяет пары цианистый водород и оксиды азота. Классифицируется как Канцероген класса 2B (возможно канцерогенное) из-за Международное агентство по изучению рака (МАИР),[18] а у рабочих, подвергающихся воздействию высоких уровней переносимого по воздуху акрилонитрила, чаще диагностируется рак легких чем остальное население.[19] Акрилонитрил увеличивает риск рака в тестах с высокими дозами у самцов и самок крыс и мышей[20] и вызывает апоптоз в пуповине человека мезенхимальные стволовые клетки.[21]

Он быстро испаряется при комнатной температуре (20 ° C) до опасной концентрации; Раздражение кожи, раздражение дыхательных путей и раздражение глаз - непосредственные последствия такого воздействия.[8] Пути воздействия на человека включают: выбросы, автомобильный выхлоп, и сигаретный дым которые могут подвергнуть человека непосредственному воздействию при вдыхании или курении. Пути воздействия включают вдыхание, пероральное введение и, в определенной степени, попадание через кожу (проверено на людях-добровольцах и в исследованиях на крысах).[22] Повторяющееся воздействие вызывает сенсибилизацию кожи и может вызвать поражение центральной нервной системы и повреждение печени.[8]

Есть два основных процесса выведения акрилонитрила. Основным методом является выведение с мочой, когда акрилонитрил метаболизируется путем прямого конъюгирования с глутатион. Другой метод - когда акрилонитрил метаболизируется с 2-цианоэтиленоксид производить цианид конечные продукты, которые в конечном итоге образуют тиоцианат, который выводится с мочой, и углекислый газ и выводится через легкие.[22] Метаболиты можно обнаружить в крови и моче.[18]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0014". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ «Acrylonitrile_msds».
  3. ^ а б «Акрилонитрил». Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ «Рекомендации по медицинскому применению акрилонитрила». Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний. Получено 2020-06-10.
  5. ^ а б c d е Браздил, Джеймс Ф. «Акрилонитрил». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a01_177.pub3.
  6. ^
  7. ^ Грожан, Даниэль (декабрь 1990). «Атмосферная химия токсичных примесей. 3. Ненасыщенные алифатические соединения: акролеин, акрилонитрил, малеиновый ангидрид». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами. 40 (12): 1664–1669. Дои:10.1080/10473289.1990.10466814.
  8. ^ а б c «CDC - Акрилонитрил - Международные карты химической безопасности». www.cdc.gov. NIOSH. Получено 2015-07-31.
  9. ^ а б Уолл, Майк (28 июля 2017 г.). «Сатурн, Луна, Титан, имеет молекулы, которые могут помочь в создании клеточных мембран». Space.com. Получено 29 июля 2017.
  10. ^ а б Палмер, Морин Й .; и другие. (28 июля 2017 г.). «Обнаружение ALMA и астробиологический потенциал винилцианида на Титане». Достижения науки. 3 (7): e1700022. Bibcode:2017SciA .... 3E0022P. Дои:10.1126 / sciadv.1700022. ЧВК  5533535. PMID  28782019.
  11. ^ Каплан, Сара (8 августа 2017 г.). «Этот странный спутник Сатурна содержит некоторые важные ингредиенты для жизни». Вашингтон Пост. Получено 8 августа 2017.
  12. ^ «Процесс Sohio Acrylonitrile». Национальные исторические химические достопримечательности Американского химического общества. Архивировано из оригинал на 2013-02-23. Получено 2013-05-13.
  13. ^ Талло, А. (2008). «Высыхает растворитель». Новости химии и машиностроения. 86 (47): 27. Дои:10.1021 / cen-v086n047.p027.
  14. ^ Грасселли, Роберт К. (2014). «Изоляция сайта и фазовое сотрудничество: две важные концепции в катализе селективного окисления: ретроспектива». Катализ сегодня. 238: 10–27. Дои:10.1016 / j.cattod.2014.05.036.
  15. ^ а б Грасселли, Роберт К .; Трифиро, Ферруччо (2016). «Акрилонитрил из биомассы: все еще далеко от устойчивого процесса». Темы в катализе. 59 (17–18): 1651–1658. Дои:10.1007 / s11244-016-0679-7. ISSN  1022-5528. S2CID  99550463.
  16. ^ а б Герреро-Перес, М. Ольга; Баньярес, Мигель А. (2015). «Метрики акрилонитрила: от биомассы против нефтехимического пути». Катализ сегодня. 239: 25–30. Дои:10.1016 / j.cattod.2013.12.046. ISSN  0920-5861.
  17. ^ Ле Нотр, Жером; Скотт, Элинор Л .; Franssen, Maurice C.R .; Сандерс, Йохан П. М. (2011). «Биологический синтез акрилонитрила из глутаминовой кислоты». Зеленая химия. 13 (4): 807. Дои:10.1039 / c0gc00805b. ISSN  1463-9262.
  18. ^ а б «Переоценка некоторых органических химических веществ, гидразина и перекиси водорода». Монографии МАИР, том 71 (1999)
  19. ^ Информационный бюллетень по акрилонитрилу (CAS № 107-13-1). epa.gov
  20. ^ «Акрилонитрил: база данных по канцерогенной активности».
  21. ^ Вс, X. (январь 2014 г.). «Цитотоксическое действие акрилонитрила на мезенхимальные стволовые клетки пуповины человека in vitro». Отчеты по молекулярной медицине. 9 (1): 97–102. Дои:10.3892 / mmr.2013.1802. PMID  24248151.
  22. ^ а б Информационный бюллетень по акрилонитрилу: подтверждающий документ (CAS № 107-13-1). epa.gov

внешняя ссылка