Малеиновый ангидрид - Maleic anhydride

Малеиновый ангидрид
Малеиновый ангидрид
Малеиновый ангидрид-3d.png
Образец малеинового ангидрида.jpg
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Фуран-2,5-дион
Другие имена
Малеиновый ангидрид
цис- бутендиовый ангидрид
2,5-фурандион Ангидрид
малеиновой кислоты
Токсильный ангидрид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.003.247 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
Номер RTECS
UNII
  • InChI = 1S / C4H2O3 / c5-3-1-2-4 (6) 7-3 / h1-2H проверитьY
    Ключ: FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C4H2O3 / c5-3-1-2-4 (6) 7-3 / h1-2H
    Ключ: FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYAP
  • C1 = CC (= O) OC1 = O
Характеристики
С 4 Н 2 О 3
Молярная масса 98,057  г · моль -1
Появление Белые кристаллы или иглы
Запах раздражающий, удушающий
Плотность 1,48 г / см 3
Температура плавления 52,8 ° С (127,0 ° F, 325,9 К)
Точка кипения 202 ° С (396 ° F, 475 К)
Реагирует
Давление газа 0,2 мм рт. Ст. (20 ° C)
-35,8 · 10 −6 см 3 / моль
Опасности
Паспорт безопасности Паспорт безопасности материалов в JT Baker
Коррозионный ( C )
R-фразы (устаревшие) R22 , R34 , R42 / 43
S-фразы (устаревшие) (S2) , S22 , S26 ,
S36 / 37/39 , S45
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
1
1
точка возгорания 102 ° С (216 ° F, 375 К)
Пределы взрываемости 1,4% -7,1%
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
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)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 1 мг / м 3 (0,25 частей на миллион)
REL (рекомендуется)
TWA 1 мг / м 3 (0,25 частей на миллион)
IDLH (Непосредственная опасность)
10 мг / м 3
Родственные соединения
Родственные ангидриды кислот
Янтарный ангидрид
Родственные соединения
Малеиновая кислота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Малеиновый ангидрид , представляет собой органическое соединение с формулой C 2 H 2 (CO) 2 O. Это является ангидридом кислоты из малеиновой кислоты . Это бесцветное или белое твердое вещество с резким запахом. Он производится в промышленных масштабах для применения в покрытиях и полимерах .

Производство

Малеиновый ангидрид получают парофазным окислением н- бутана . В целом процесс превращает метильные группы в карбоксилат и дегидрогенизирует основную цепь. Селективность процесса отражает устойчивость малеинового ангидрида с его системой сопряженных двойных связей. Традиционно малеиновый ангидрид был произведен окислением из бензола или других ароматических соединений . По состоянию на 2006 год только несколько небольших заводов продолжают использовать бензол.

В обоих случаях бензол и бутан подают в поток горячего воздуха, и смесь пропускают через слой катализатора при высокой температуре. Отношение воздуха к углеводороду регулируется, чтобы предотвратить возгорание смеси. Пятиокись ванадия и триоксид молибдена являются катализаторами, используемыми для бензольного пути, тогда как фосфат ванадия используется для бутанового пути:

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 влечет за собой полное сгорание бутана, конверсия, которая в два раза более экзотермична, чем частичное окисление.

Традиционный метод с использованием бензола стал неэкономичным из-за высоких и все еще растущих цен на бензол, а также из-за соблюдения нормативов выбросов бензола . Кроме того, при производстве малеинового ангидрида (4 атома углерода) треть исходных атомов углерода теряется в виде диоксида углерода при использовании бензола (6 атомов углерода). Современные каталитические процессы начинаются с молекулы из 4 атомов углерода и только присоединяют кислород и удаляют воду; 4-C-основное тело молекулы остается нетронутым. В целом, новый метод более эффективен с точки зрения материалов .

Существуют параллели с производством фталевого ангидрида : в то время как старые методы используют нафталин , современные методы используют о- ксилол в качестве сырья.

Реакции

Химический состав малеинового ангидрида очень богат, что свидетельствует о его доступности и бифункциональной реакционной способности. Он 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 для реакций Дильса-Альдера . В 1928 году он использовался в работе над реакцией малеинового ангидрида и 1,3-бутадиена, за которую в 1950 году Отто Пауль Герман Дильс и Курт Альдер были удостоены Нобелевской премии . Именно благодаря этой реакции малеиновый ангидрид превратился во многие пестициды. и фармацевтические препараты.

Малеиновый ангидрид Diel.Alder реакция с бутадиеном.svg

Реакция Михаэля малеинового ангидрида с активными соединениями метилена или метина, такими как эфиры малоната или ацетоацетата, в присутствии катализатора ацетата натрия. Эти промежуточные продукты впоследствии были использованы для получения промежуточных продуктов цикла Кребса - аконитовой и изо-лимонной кислот.

Малеиновый ангидрид димеризуется в фотохимической реакции с образованием диангидрида циклобутантетракарбоновой кислоты (CBTA). Этот состав используется в производстве полиимидов и в качестве выравнивающей пленки для жидкокристаллических дисплеев .

Димеризация малеинового ангидрида

Он также является лигандом для комплексов низковалентных металлов, примерами которых являются Pt (PPh 3 ) 2 (MA) и Fe (CO) 4 (MA).

Долгое время считалось, что малеиновый ангидрид проявляет антиароматичность из-за своего цикла из 4 π-электронов в массиве из 5 атомов с p-орбиталями . 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.

Использует

Малеиновый ангидрид используется во многих областях.

Пластмассы и смолы

Около 50% мирового производства малеинового ангидрида используется в производстве ненасыщенных полиэфирных смол (UPR). Рубленое стекловолокно добавляют в UPR для производства пластиков, армированных стекловолокном, которые используются в широком спектре применений, таких как прогулочные катера , сантехника, автомобили, резервуары и трубы.

Малеиновый ангидрид гидрируется до 1,4-бутандиола (BDO), используемого в производстве термопластичных полиуретанов , волокон эластана / спандекса, полибутилентерефталатных смол (PBT) и многих других продуктов.

Отвердители

Малатион - это популярный инсектицид, производный от малеинового ангидрида.
Структура сложных эфиров сульфосукцината натрия , общего класса поверхностно-активных веществ, производных малеинового ангидрида.
Ангидриды алкенилянтарной кислоты , которые являются производными малеинового ангидрида, широко используются в производстве бумаги.

Реакция Дильса-Альдера малеинового ангидрида, бутадиена и изопрена дает соответствующие тетрагидрофталевые ангидриды, которые могут быть гидрированы до соответствующих гексагидрофталевых ангидридов. Эти вещества используются в качестве отвердителей в эпоксидных смолах . Другой рынок малеинового ангидрида - 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 отрицательно повлияли на спрос на присадки к смазочным маслам, что дает стабильные перспективы роста потребления малеинового ангидрида в этой области применения.

Другие

Ряд более мелких применений малеинового ангидрида. Пищевая промышленность использует яблочную кислоту, производную малеинового ангидрида, в искусственных подсластителях и ароматизаторах. К продуктам личной гигиены, содержащим малеиновый ангидрид, относятся лаки для волос, клеи и полироли для пола. Малеиновый ангидрид также является предшественником соединений, используемых для моющих средств для очистки воды, инсектицидов и фунгицидов, фармацевтических препаратов и других сополимеров.

Основные производители

Компания Место нахождения Производительность (тыс. Т / год)
Yongsan Chemicals, Inc. Южная Корея 38
Bartek Ingredients Inc. Канада 28 год
Сасол-Охотник Германия 105
DSM NV Нидерланды 100
INEOS Соединенные Штаты Америки 50
Huntsman Corporation Соединенные Штаты Америки 155
Продукция Huntsman Performance Соединенные Штаты Америки 100
Lanxess Corporation Соединенные Штаты Америки 75
Lonza Group AG Швейцария 100
ООО "Ашленд" Соединенные Штаты Америки 55
Mitsubishi Chemical Corporation Япония 32
Mitsui Chemicals, Inc Япония 33
Mitsui Chemicals Polyurethanes, Inc. Япония 100
Nippon Shokubai Co., Ltd Япония 35 год
NOF Corporation Япония 12
Polynt SpA Италия 96
Майсур Петро Кемикалз Лтд. Индия 15

Источник : Кирк и Отмер

Компания Solid State Chemicals, Ltd. начала производство пастилок из твердого малеинового ангидрида в США в 2014 году.

Мировая мощность малеинового ангидрида
по регионам Данные в: килотоннах в год

Область 2002 г. 2012 г. 2015 (тыс. Т / год)
Северная Америка 235 311 370
Южная и Центральная Америка 44 год 41 год 46
западная Европа 168 456 307
Центральная и Восточная Европа 64 58 60
Азия 315 483 1864 г.
Африке 10 10 14
Общий 836 1359 2771

Источник : Кирк и Отмер

Упаковка и транспортировка

Жидкий малеиновый ангидрид поставляется в автоцистернах и / или танк-контейнерах из нержавеющей стали, которые изолированы и снабжены системами обогрева для поддержания температуры 65-75 ° C. Цистерны должны быть допущены к перевозке расплавленного малеинового ангидрида.

Жидкий / расплавленный малеиновый ангидрид является опасным материалом в соответствии с RID / ADR.

Гранулы твердого малеинового ангидрида транспортируются грузовиками. Упаковка обычно производится в полиэтиленовые мешки по 25 кг.

Воздействие на здоровье человека и окружающую среду

Этот состав представляет относительно низкую опасность для окружающей среды, что является важной особенностью для некоторых приложений. 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.

Малеиновый ангидрид - химическое вещество с низким уровнем опасности. Малеиновый ангидрид быстро гидролизуется с образованием малеиновой кислоты в присутствии воды, и, следовательно, воздействие самого малеинового ангидрида в окружающей среде маловероятно. Малеиновая кислота является биоразлагаемой 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 у поставщика из города Тайнань , Тайвань , содержит малеиновый ангидрид. В отношении поставщика было проведено расследование в отношении 300 тонн испорченного крахмала; более ранняя проверка в ноябре обнаружила 32 тонны.

использованная литература

внешние ссылки