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
Другие имена
Изобензофуран-1,3-дион
фталевый ангидрид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
118515
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100,001,461 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
27200
Номер RTECS
UNII
Номер ООН 2214
Характеристики
С 8 Н 4 О 3
Молярная масса 148,1 г / моль
Внешность белые хлопья
Запах характерный, едкий
Плотность 1,53 г / см 3 , твердое вещество; 1,20 г / мл, расплав
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 газа 0,0015 мм рт. Ст. (20 ° С)
−67,31 × 10 −6  см 3 / моль
Опасности
Пиктограммы GHS GHS05: КоррозийныйGHS07: ВредноGHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHS Опасность
H302 , H315 , H317 , H318 , H334 , H335
Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , P272 , P280 , P285 , P301 + 312 , P302 + 352 , Р304 + 340 , Р304 + 341 , P305 + 351 + 338 , P310 , P312 , P321 , P330 , P332 + 313 , P333 + 313 , P342 + 311 , P362 , P363 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 152 ° С (306 ° F, 425 К)
Пределы взрываемости 1,7% –10,5%
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
4020 мг / кг (перорально, крыса)
1520 мг / кг (перорально, мышь)
800 мг / кг (перорально, кошка)
800–1600 мг / кг (перорально, крыса)
2210 мг / кг (перорально, мышь)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 12 мг / м 3 (2 частей на миллион)
REL (рекомендуется)
TWA 6 мг / м 3 (1 ppm)
IDLH (непосредственная опасность)
60 мг / м 3
Родственные соединения
Родственные соединения
Фталевая кислота
Фталимид
Фталид
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N   проверить  ( что есть    ?) проверить Y ☒ N
Ссылки на инфобоксы

Фталевый ангидрид представляет собой органическое соединение с формулой C 6 H 4 (CO) 2 O. Это ангидрид из фталевой кислоты . 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 пластификаторов для пластмасс. В 2000 году мировой объем производства оценивался примерно в 3 миллиона тонн в год.

Синтез и производство

Впервые фталевый ангидрид был описан в 1836 году Огюстом Лораном . Ранние процедуры участвуют в жидкой фазе ртути -catalyzed окисление в нафталина . Вместо этого в современном промышленном варианте процесса в качестве катализатора газофазной реакции с нафталином с использованием молекулярного кислорода используется пятиокись ванадия (V 2 O 5 ) . Общий процесс включает окислительное расщепление одного из колец и потерю двух атомов углерода в виде диоксида углерода .

Альтернативный способ включает окисление двух метильных групп в о - ксилоле , более атом-экономического процесса. Эта реакция протекает при температуре около 320–400 ° C и имеет следующую стехиометрию:

С 6 Н 4 (СН 3 ) 2 + 3 О 2 → С 6 Н 4 (СО) 2 О + 3 Н 2 О

Реакция протекает с селективностью около 70%. Также производится около 10% малеинового ангидрида :

С 6 Н 4 (СН 3 ) 2 + 7 + 1 / 2  О 2 → С 4 Н 2 О 3 + 4 Н 2 О + 4 СО 2

Фталевый ангидрид и малеиновый ангидрид извлекаются перегонкой с помощью серии переключаемых конденсаторов .

Маршрут нафталина ( процесс Гиббса фталевого ангидрида или окисления нафталина Гиббса-Wohg реакция) снизилась по отношению к о - ксилола маршрута.

Предложены первые шаги в катализируемом ванадием окислении нафталина до фталевого ангидрида, где V 2 O 5 представлен в виде молекулы, а не его истинной протяженной структуры.

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

Использует

Пластификаторы на основе эфиров фталевой кислоты

Основное применение фталевого ангидрида - это предшественник сложных эфиров фталевой кислоты , используемых в качестве пластификаторов в винилхлориде. Сложные эфиры фталевой кислоты получают из фталевого ангидрида реакцией алкоголиза . В 1980-х годах ежегодно производилось около 6,5 миллионов тонн этих сложных эфиров, и масштабы производства увеличивались с каждым годом, все из фталевого ангидрида. Процесс начинается с реакции фталевого ангидрида со спиртами с образованием моноэфиров:

C 6 H 4 (CO) 2 O + ROH → C 6 H 4 (CO 2 H) CO 2 R

Вторая этерификация более сложная и требует удаления воды:

C 6 H 4 (CO 2 H) CO 2 R + ROH ⇌ C 6 H 4 (CO 2 R) 2 + H 2 O

Наиболее важным диэфиром является бис (2-этилгексил) фталат («ДЭГФ»), используемый при производстве поливинилхлоридных соединений.

Предшественник красителей

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

Фталевый ангидрид широко используется в промышленности для производства некоторых красителей . Хорошо известно применение этой реакционной способности вл етс получение в Антрахинон красителя хинизарин путем реакции с п -chlorophenol с последующим гидролизом хлорида. Фенолфталеин может быть синтезирован путем конденсации фталевого ангидрида с двумя эквивалентами фенола в кислых условиях (отсюда и название). Он был открыт в 1871 году Адольфом фон Байером .

Синтез фенолфталеина

Фармацевтические препараты

Фталевый ангидрид, обработанный ацетатом целлюлозы, дает фталат ацетата целлюлозы (CAP), обычный наполнитель энтеросолюбильного покрытия , который также обладает противовирусной активностью. Фталевый ангидрид является продуктом разложения CAP.

Реакции

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

Гидролиз, алкоголиз, аммонолиз

Гидролиз форм горячей воды орта -phthalic кислоты :

C 6 H 4 (CO) 2 O + H 2 O → C 6 H 4 (CO 2 H) 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 . Родственная реакция раскрытия кольца включает пероксиды с образованием полезной пероксикислоты :

C 6 H 4 (CO) 2 O + H 2 O 2 → C 6 H 4 (CO 3 H) CO 2 H

Фталимид можно получить путем нагревания фталевого ангидрида с водным раствором аммиака, что дает выход 95–97%. Альтернативно его можно получить обработкой ангидрида карбонатом аммония или мочевиной . Он также может быть получен аммоокислением из O - ксилола . Фталимид калия является коммерчески доступным и представляет собой калиевую соль фталимида. Его можно приготовить путем добавления горячего раствора фталимида к раствору гидроксида калия ; желаемый продукт осаждается.

Получение алифатических нитроалкенов

Фталевый ангидрид используется для обезвоживают с короткой цепью нитро - спирты с получением нитроалкенов , соединений с высокой тенденцией к полимеризоваться .

Безопасность

Наиболее вероятное воздействие фталевого ангидрида на человека 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 фталевого ангидрида на здоровье человека обычно представляет собой синдром астмы-ринита- конъюнктивита или замедленную реакцию и гриппоподобные симптомы с повышенными уровнями иммуноглобулинов ( E и G ) в крови.

Рекомендации

  1. ^ a b c "Передний вопрос". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 835. DOI : 10.1039 / 9781849733069-FP001 . ISBN   978-0-85404-182-4 .
  2. ^ a b c d e f Карманное руководство 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. ^ a b 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. DOI : 10.1002 / 14356007.a20_181.pub2 .
  5. ↑ Laurent, август (1836). "Sur l'acide naphtalique et ses combinaisons" [О нафталевой кислоте и ее соединениях]. Annales de Chimie et de Physique . 2-я серия (на французском языке). 61 : 113–125.
  6. ^ "Гиббс-Воль Окисление нафталина". Комплексные органические названия реакций и реагентов . 2010. DOI : 10.1002 / 9780470638859.conrr270 . ISBN   9780470638859 .
  7. ^ LA Бигелоу и HH Рейнольдс (1941). «Хинизарин» . Органический синтез . ; Сборник , 1 , стр. 476
  8. ^ Байера, A. (1871). "Ueber eine neue Klasse von Farbstoffen" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 4 (2): 555–558. DOI : 10.1002 / cber.18710040209 .
  9. ^ Байера, A. (1871). "Ueber die Phenolfarbstoffe" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 4 (2): 658–665. DOI : 10.1002 / cber.18710040247 .
  10. ^ Байера, A. (1871). "Ueber die Phenolfarbstoffe" . Политехнический журнал . 201 (89): 358–362.
  11. ^ Макс Хубахер, Патент США 2192485 (1940, Ex Lax Inc)
  12. Перейти ↑ Neurath AR (2000). «Микробицид для профилактики заболеваний, передающихся половым путем, с использованием фармацевтического наполнителя». Уход за больными СПИДом ЗППП . 14 (4): 215–9. DOI : 10.1089 / 108729100317830 . PMID   10806641 .
  13. ^ Майхью JW, Гедеон LT, Эриксена В, Hlavatý JJ, Yeh С.М., Chavdarian CG, Стрик N, Нойрат АР (2009). «Разработка гель-проникающей хроматографии для достижения баланса масс в исследованиях стабильности фталата ацетата целлюлозы» . J Pharm Biomed Anal . 49 (2): 240–6. DOI : 10.1016 / j.jpba.2008.10.039 . PMC   2859192 . PMID   19070984 .
  14. ^ Ноллер, Карл Р. (1965). Химия органических соединений (3-е изд.). Филадельфия: У. Б. Сондерс. п. 602.
  15. ↑ Джозеф Кеньон (1941). « d- и l- октанол-2» . Органический синтез . ; Сборник , 1 , стр. 418
  16. ^ Джордж Б. Пейн (1973). «Моноперфталевая кислота» . Органический синтез . ; Сборник , 5 , с. 805
  17. ^ Лорц, Питер М .; Towae, Фридрих К .; Энке; Якх, Рудольф; Бхаргава, Нареш; Хиллесхайм, Вольфганг. «Фталевая кислота и производные». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a20_181.pub2 .
  18. ^ PL Зальцберг и JV Supniewski (1941). «β-Бромэтилфталимид» . Органический синтез . ; Сборник , 1 , стр. 119
  19. ^ 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. DOI : 10.1021 / jo01295a003 .

внешняя ссылка