Фталевый ангидрид - Phthalic anhydride

Фталевый ангидрид
Скелетная формула фталевого ангидрида
Модель хранения пространства
Образец фталевого ангидрида.jpg
Имена
Предпочтительное название IUPAC
2-бензофуран-1,3-дион[1]
Другие имена
Изобензофуран-1,3-дион[1]
Фталевый ангидрид[1]
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.001.461 Отредактируйте это в Викиданных
Номер RTECS
  • TI3150000
UNII
Характеристики
C8ЧАС4О3
Молярная масса148,1 г / моль
Внешностьбелые хлопья
Запаххарактерный, едкий[2]
Плотность1,53 г / см3, твердый; 1,20 г / мл, расплав[2]
Температура плавления 131,6 ° С (268,9 ° F, 404,8 К)
Точка кипения 295 ° С (563 ° F, 568 К) сублимирует
0,62 г / 100г (20–25 ° С);
19,0 г / 100г (100 ° С);
реагирует медленно
Давление газа0,0015 мм рт. Ст. (20 ° C)[2]
-67.31·10−6 см3/ моль
Опасности
R-фразы (устарело)R22, R37 / 38, R41, R42 / 43
S-фразы (устарело)(S2), S23, S24 / 25, S26, S37 / 39, S46
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 152 ° С (306 ° F, 425 К)
Пределы взрываемости1.7%-10.5%
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
4020 мг / кг (перорально, крыса)
1520 мг / кг (перорально, мышь)
800 мг / кг (перорально, для кошек)
800-1600 мг / кг (перорально, крыса)
2210 мг / кг (перорально, мышь)[3]
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 12 мг / м3 (2 частей на миллион)[2]
REL (Рекомендуемые)
TWA 6 мг / м3 (1 ч / млн)[2]
IDLH (Непосредственная опасность)
60 мг / м3[2]
Родственные соединения
Родственные соединения
Фталевая кислота
Фталимид
Фталид
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Фталевый ангидрид это органическое соединение с формула : -C6ЧАС4(CO)2О. Это ангидрид из фталевая кислота. Фталевый ангидрид - основная коммерческая форма фталевой кислоты. Это был первый коммерческий ангидрид дикарбоновой кислоты. Это белое твердое вещество является важным промышленным химическим веществом, особенно для крупномасштабного производства пластификаторы для пластиков. В 2000 году мировой объем производства оценивался примерно в 3 миллиона тонн в год.[4]

Синтез и производство

Фталевый ангидрид был впервые описан в 1836 г. Огюст Лоран. Ранние процедуры включали жидкофазный ртутный катализатор. окисление из нафталин. Вместо этого современный промышленный вариант процесса использует пятиокись ванадия (V2О5) в качестве катализатора в газ -фазная реакция с нафталином с использованием молекулярный кислород.[4] Общий процесс включает окислительное расщепление одного из колец и потерю двух атомов углерода в виде углекислый газ.

Альтернативный процесс включает окисление двух метильные группы из о-ксилол, более атомно-экономичный процесс. Эта реакция протекает при температуре около 320–400 ° C и имеет следующую стехиометрию:

C6ЧАС4(CH3)2 + 3 O2 → С6ЧАС4(CO)2O + 3 H2О

Реакция протекает с селективностью около 70%. Около 10% малеиновый ангидрид также производится:

C6ЧАС4(CH3)2 + 7,5 O2 → С4ЧАС2О3 +4 часов2O + 4 CO2

Фталевый ангидрид и малеиновый ангидрид извлекаются путем перегонки с помощью ряда переключить конденсаторы.

Нафталиновый маршрут ( Процесс с фталевым ангидридом Гиббса или Окисление нафталина по Гиббсу – Вогу реакция) снизилась относительно о-ксилоловый путь.

Предлагаемые первые шаги в катализируемом ванадием окислении нафталина до фталевого ангидрида с V2О5 представлен как молекула против ее истинной расширенной структуры.[5]

Фталевый ангидрид можно также получить из фталевой кислоты путем простой термической дегидратации.[4]

Использует

Пластификаторы на основе эфиров фталевой кислоты

Основное применение фталевого ангидрида является предшественником эфиры фталевой кислоты, используемый в качестве пластификатора в винилхлориде. Сложные эфиры фталевой кислоты получают из фталевого ангидрида реакцией алкоголиза.[4] В 1980-х годах примерно 6.5 × 109 кг этих сложных эфиров производилось ежегодно, и масштабы производства увеличивались с каждым годом, все из фталевого ангидрида. Процесс начинается с реакции фталевого ангидрида со спиртами с образованием моноэфиров:

C6ЧАС4(CO)2О + ROH → С6ЧАС4(CO2H) CO2р

Вторая этерификация более сложная и требует удаления воды:

C6ЧАС4(CO2H) CO2R + ROH ⇌ C6ЧАС4(CO2Р)2 + H2О

Самый важный диэфир бис (2-этилгексил) фталат («ДЭГП»), используемые при производстве поливинил хлорид соединения.

Предшественник красителей

Хинолиновый желтый SS это популярный краситель, полученный путем конденсации фталевого ангидрида и 2-метилхинолин.

Фталевый ангидрид широко используется в промышленности для производства некоторых красители. Хорошо известным применением этой реакционной способности является приготовление антрохинон краситель хинизарин по реакции с параграф-хлорфенол с последующим гидролизом хлорида.[6] Фенолфталеин может быть синтезирован конденсацией фталевого ангидрида с двумя эквивалентами фенол в кислых условиях (отсюда и название). Он был открыт в 1871 г. Адольф фон Байер.[7][8][9]

Синтез фенолфталеина[10]

Фармацевтические препараты

Фталевый ангидрид, обработанный ацетат целлюлозы дает фталат ацетата целлюлозы (CAP), обычное энтеросолюбильное покрытие наполнитель также было показано, что он обладает противовирусной активностью.[11] Фталевый ангидрид является продуктом разложения CAP.[12]

Реакции

Фталевый ангидрид является универсальным промежуточным продуктом в органическая химия отчасти потому, что он бифункциональный и дешево доступен.

Гидролиз, алкоголиз, аммонолиз

Гидролиз по формам горячей воды орто-фталевая кислота:[13]

C6ЧАС4(CO)2O + H2О → С6ЧАС4(CO2ЧАС)2

Гидролиз ангидридов обычно не является обратимым процессом. Однако фталевая кислота легко дегидратируется с образованием фталевого ангидрида. При температуре выше 180 ° C фталевый ангидрид повторно образуется.

Хиральные спирты образуют полуэфиры (см. Выше), и эти производные часто разрешимы, поскольку они образуют диастереомерные соли с хиральными аминами, такими как бруцин.[14] Родственная реакция раскрытия кольца включает перекиси дать полезное пероксикислота:[15]

C6ЧАС4(CO)2O + H2О2 → С6ЧАС4(CO3H) CO2ЧАС

Фталимид может быть получен нагреванием фталевого ангидрида с водным раствором аммиака с выходом 95–97%. Альтернативно его можно получить обработкой ангидрида карбонат аммония или же мочевина. Он также может быть произведен аммоксидирование из о-ксилол.[16] Фталимид калия имеется в продаже и представляет собой калиевую соль фталимида. Его можно приготовить путем добавления горячего раствора фталимида к раствору гидроксида калия; желаемый продукт осаждается.[17]

Получение алифатических нитроалкенов

Фталевый ангидрид используется для дегидратации короткоцепочечных нитро -спирты уступить нитроалкены, соединения с высокой склонностью к полимеризовать.[18]

Безопасность

Наиболее вероятное воздействие на человека фталевого ангидрида происходит через контакт с кожей или вдыхание во время производства или использования. Исследования показывают, что воздействие фталевого ангидрида может вызвать ринит, хронический бронхит и астму. Реакция на фталевый ангидрид на здоровье человека, как правило, представляет собой синдром астмы-ринита-конъюнктивита или замедленную реакцию и гриппоподобные симптомы с усилением иммуноглобулин (иммуноглобулин E, иммуноглобулин G ) уровни в крови.

Рекомендации

  1. ^ а б c «Переднее дело». 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.
  2. ^ а б c d е ж Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0512". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ «Фталевый ангидрид». Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ а б c d Лорц, Питер М .; Towae, Фридрих К .; Энке, Вальтер; Якх, Рудольф; Бхаргава, Нареш; Хиллесхайм, Вольфганг (2007). «Фталевая кислота и производные». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a20_181.pub2.
  5. ^ «Гиббс-Воль Окисление нафталина». Комплексные органические названия реакций и реагенты. 2010. Дои:10.1002 / 9780470638859.conrr270. ISBN  9780470638859.
  6. ^ Л. А. Бигелоу и Г. Х. Рейнольдс (1941). «Хинизарин». Органический синтез.; Коллективный объем, 1, п. 476
  7. ^ Байер, А. (1871). "Ueber eine neue Klasse von Farbstoffen". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 4 (2): 555–558. Дои:10.1002 / cber.18710040209.
  8. ^ Байер, А. (1871). "Ueber die Phenolfarbstoffe". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 4 (2): 658–665. Дои:10.1002 / cber.18710040247.
  9. ^ Байер, А. (1871). "Ueber die Phenolfarbstoffe". Политехнический журнал. 201 (89): 358–362.
  10. ^ Макс Хубахер, Патент США 2192485 (1940 - Ex Lax Inc)
  11. ^ Neurath AR. (2000). «Микробицид для профилактики заболеваний, передающихся половым путем, с использованием фармацевтического наполнителя». Лечение больных СПИДом ЗППП. 14 (4): 215–9. Дои:10.1089/108729100317830. PMID  10806641.
  12. ^ Мэйхью Дж. В., Гидеон Л. Т., Эриксен Б., Хлавати Дж. Дж., Йе С. М., Чавдариан К. Г., Стрик Н., Нейрат А. Р. (2009). «Разработка гельпроникающего хроматографического анализа для достижения баланса масс в исследованиях стабильности фталата ацетата целлюлозы». J Pharm биомед анальный. 49 (2): 240–6. Дои:10.1016 / j.jpba.2008.10.039. ЧВК  2859192. PMID  19070984.
  13. ^ Ноллер, Карл Р. (1965). Химия органических соединений, 3-е изд.. Филадельфия: В. Б. Сондерс. п. 602.
  14. ^ Джозеф Кеньон (1941). "d- и л-Октанол-2 ". Органический синтез.; Коллективный объем, 1, п. 418
  15. ^ Джордж Б. Пейн (1973). «Моноперфталевая кислота». Органический синтез.; Коллективный объем, 5, п. 805
  16. ^ Лорц, Питер М .; Towae, Фридрих К .; Энке; Якх, Рудольф; Бхаргава, Нареш; Хиллесхайм, Вольфганг. «Фталевая кислота и производные». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a20_181.pub2.
  17. ^ П. Л. Зальцберг и Ю. В. Супневский (1941). «β-Бромэтилфталимид». Органический синтез.; Коллективный объем, 1, п. 119
  18. ^ Ранганатан, Даршан; Рао, Бхушан; Ранганатан, Субрамания; Мехротра, Ашок и Айенгар, Радха (1980). «Нитроэтилен: стабильный, чистый и реактивный агент для органического синтеза». Журнал органической химии. 45 (7): 1185–1189. Дои:10.1021 / jo01295a003.

внешняя ссылка