Akrylonitril - Acrylonitrile

Akrylonitril
Strukturní vzorec akrylonitrilu.svg
Acrylonitril-2D-skeletal.svg
Acrylonitril-3D-balls.png
Acrylonitril-3D-vdW.png
Jména
Preferovaný název IUPAC
Prop-2-enenitril
Ostatní jména
Akrylonitril
2-Propenenitril
Kyanoethen
Vinyl kyanid (VCN)
Kyanoethylen[1]
Propenenitril[1]
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.003.152 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 608-003-00-4
KEGG
Číslo RTECS
  • AT5250000
UNII
UN číslo1093
Vlastnosti
C3H3N
Molární hmotnost53.064 g · mol−1
VzhledBezbarvá kapalina
Hustota0,81 g / cm3
Bod tání -84 ° C (-119 ° F; 189 K)
Bod varu 77 ° C (171 ° F; 350 K)
70 g / l
log P0.19[2]
Tlak páry83 mmHg[1]
Nebezpečí
Hlavní nebezpečíhořlavý
reaktivní
toxický
potenciální karcinogen z povolání[1]
Bezpečnostní listICSC 0092
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutí -1 ° C; 30 ° F; 272 tis
471 ° C (880 ° F; 744 K)
Výbušné limity3–17%
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
500 ppm (krysa, 4 h)
313 ppm (myš, 4 h)
425 ppm (krysa, 4 h)[3]
260 ppm (králík, 4 h)
575 ppm (morče, 4 h)
636 ppm (krysa, 4 h)
452 ppm (člověk, 1 h)[3]
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 2 ppm C 10 ppm [15 minut] [kůže][1]
REL (Doporučeno)
Ca TWA 1 ppm C 10 ppm [15 minut] [kůže][1]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
85 ppm[1]
Související sloučeniny
Příbuzný nitrily
acetonitril
propionitril
Související sloučeniny
akrylová kyselina
akrolein
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Akrylonitril je organická sloučenina se vzorcem CH2CHCN. Je to bezbarvá těkavá kapalina, i když komerční vzorky mohou být kvůli nečistotám žluté. Má štiplavý zápach po česneku nebo cibuli.[4] Z hlediska jeho molekulární struktura, skládá se z a vinylová skupina spojené s a nitril. Je to důležité monomer pro výrobu užitečných plasty jako polyakrylonitril. to je reaktivní a toxický v nízkých dávkách.[5] Akrylonitril byl nejprve syntetizován francouzským chemikem Charles Moureu (1863–1929) v roce 1893.[6]

Výskyt

Akrylonitril se přirozeně netvoří v atmosféře Země. Může se však vyskytovat v úrovních až 0,11 ppm v průmyslových zařízeních. Ve vzduchu přetrvává až týden. Rozkládá se reakcí s kyslíkem a hydroxylovým radikálem za vzniku formylkyanid a formaldehyd.[7]Akrylonitril je škodlivé pro vodní život.[8]

Akrylonitril byl detekován v atmosféře Titan měsíc měsíce Saturn.[9][10][11] Počítačové simulace naznačují, že za podmínek Titanu existují takové podmínky, že by sloučenina mohla vytvářet podobné struktury buněčné membrány a vezikuly na Zemi.[9][10]

Výroba

Akrylonitril je produkován katalytické amoxidace z propylen, také známý jako SOHIO proces. V roce 2002 byla světová výrobní kapacita odhadována na 5 milionů tun ročně.[5][12] Acetonitril a kyanovodík jsou významné vedlejší produkty, které jsou získány zpět k prodeji.[5] Ve skutečnosti 2008–2009 nedostatek acetonitrilu byl způsoben poklesem poptávky po akrylonitrilu.[13]

2CH3−CH = CH2 + 2 NH3 + 3 Ó2 → 2 CH2= CH – C≡N + 6H2Ó

V procesu SOHIO propylen, amoniak a vzduch (okysličovadlo) prochází a reaktor s fluidním ložem obsahující katalyzátor při 400–510 ° C a 50–200 kPaG. Reaktanty procházejí reaktorem pouze jednou, poté jsou rozloženy vodnou kyselinou sírovou. Přebytek propylenu, oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého a dinitrogenu, který se nerozpouští, se odvádí přímo do atmosféry nebo se spaluje. Vodný roztok sestává z akrylonitrilu, acetonitrilu, kyselina kyanovodíková, a síran amonný (z přebytku amoniaku). Rekuperační kolona odstraní objemovou vodu a akrylonitril a acetonitril se oddělí destilací. Historicky byl jedním z prvních úspěšných katalyzátorů fosfomolybdenan bismutitý (Bi9PMo12Ó52) podporováno na oxidu křemičitém jako heterogenním katalyzátorem.[14] Od té doby byla učiněna další vylepšení.[5]

Rozvíjející se průmyslové trasy

Rozličný zelená chemie vyvíjejí se způsoby syntézy akrylonitrilu z obnovitelných surovin, jako je např lignocelulózová biomasa, glycerol (z bionafta výroba), nebo kyselina glutamová (který lze sám vyrobit z obnovitelných surovin). Lignocelulózová cesta zahrnuje fermentaci biomasy na kyselina propionová a Kyselina 3-hydroxypropionová které se poté převedou na akrylonitril dehydratací a amoxidace.[15] Trasa glycerolu začíná na pyrolýza na akrolein, který prochází ammoxidací za vzniku akrylonitrilu.[16] Cesta kyseliny glutamové zaměstnává oxidační dekarboxylace na kyselinu 3-kyanopropanovou, následovanou dekarbonylační eliminací na akrylonitril.[17] Z nich je glycerolová cesta obecně považována za nejživotaschopnější, i když současné metody stále nejsou schopné konkurovat SOHIO procesu z hlediska nákladů.[15][16]

Použití

Akrylonitril se používá hlavně jako a monomer připravit polyakrylonitril, a homopolymer nebo několik důležitých kopolymery, jako styren-akrylonitril (SAN), akrylonitrilbutadienstyren (BŘIŠNÍ SVALY), akrylonitril-styren-akrylát (ASA) a další syntetické kaučuky jako akrylonitril-butadien (NBR). Hydrodimerizace akrylonitrilu poskytuje adiponitril, který se používá při syntéze určitých silonky:

2 CH2= CHCN + 2 E− + 2 H+ → NCCH2CH2CH2CH2CN

Malá množství se také používají jako a fumigant. Akrylonitril a deriváty, jako je 2-chlorakrylonitril, jsou dienophiles v Diels – Alderovy reakce. Akrylonitril je také předchůdcem průmyslové výroby akrylamid a akrylová kyselina.[5]

Zdravé efekty

Akrylonitril je vysoce hořlavý a toxický v nízkých dávkách. Prochází explozivní polymerizace. Hořící materiál uvolňuje výpary kyanovodík a oxidy dusíku. Je klasifikován jako a Karcinogen třídy 2B (pravděpodobně karcinogenní) Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC),[18] a pracovníci vystavení vysokým hladinám akrylonitrilu ve vzduchu jsou diagnostikováni častěji rakovina plic než zbytek populace.[19] Akrylonitril zvyšuje rakovinu při vysokých dávkách u samců a samic potkanů ​​a myší[20] a indukuje apoptózu v lidské pupeční šňůře mezenchymální kmenové buňky.[21]

Rychle se odpařuje při pokojové teplotě (20 ° C), aby dosáhl nebezpečných koncentrací; podráždění kůže okamžité účinky této expozice jsou podráždění dýchacích cest a podráždění očí.[8] Cesty expozice pro člověka zahrnují emise, automatický výfuk, a Cigaretový kouř které mohou vystavit lidský subjekt přímo, pokud vdechují nebo kouří. Cesty expozice zahrnují inhalaci, orální a do určité míry i absorpci kůží (testováno na dobrovolnících a ve studiích na potkanech).[22] Opakovaná expozice způsobuje senzibilizaci kůže a může způsobit centrální nervový systém a poškození jater.[8]

Existují dva hlavní procesy vylučování akrylonitrilu. Primární metodou je vylučování močí, když je akrylonitril metabolizován přímou konjugací glutathion. Druhou metodou je metabolizace akrylonitrilu 2-kyanoethylenoxid k výrobě kyanid konečné produkty, které se nakonec vytvoří thiokyanát, který se vylučuje močí, a oxid uhličitý a odstraněny plícemi.[22] Metabolity lze detekovat v krvi a moči.[18]

Reference

  1. ^ A b C d E F G h NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0014". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  2. ^ „Acrylonitrile_msds“.
  3. ^ A b "Akrylonitril". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  4. ^ „Pokyny pro lékařskou správu pro akrylonitril“. Agentura pro toxické látky a registr nemocí. Citováno 2020-06-10.
  5. ^ A b C d E Brazdil, James F. "Acrylonitril". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a01_177.pub3.
  6. ^
  7. ^ Grosjean, Daniel (prosinec 1990). „Atmosférická chemie toxických kontaminantů. 3. Nenasycené alifatické látky: akrolein, akrylonitril, anhydrid kyseliny maleinové“. Journal of the Air & Waste Management Association. 40 (12): 1664–1669. doi:10.1080/10473289.1990.10466814.
  8. ^ A b C „CDC - Akrylonitril - Mezinárodní karty pro chemickou bezpečnost“. www.cdc.gov. NIOSH. Citováno 2015-07-31.
  9. ^ A b Wall, Mike (28. července 2017). „Saturn Moon Titan má molekuly, které by mohly pomoci vytvořit buněčné membrány“. ProfoundSpace.org. Citováno 29. července 2017.
  10. ^ A b Palmer, Maureen Y .; et al. (28. července 2017). „Detekce ALMA a astrobiologický potenciál vinylkyanidu na Titanu“. Vědecké zálohy. 3 (7): e1700022. Bibcode:2017SciA .... 3E0022P. doi:10.1126 / sciadv.1700022. PMC  5533535. PMID  28782019.
  11. ^ Kaplan, Sarah (8. srpna 2017). „Tento podivný měsíc Saturnu má některé základní ingredience pro život“. The Washington Post. Citováno 8. srpna 2017.
  12. ^ „Proces Sohio akrylonitrilu“. American Chemical Society National Historic Chemical Landmarks. Archivovány od originál dne 23. 2. 2013. Citováno 2013-05-13.
  13. ^ Tullo, A. (2008). „Rozpouštědlo vysychá“. Chemické a technické novinky. 86 (47): 27. doi:10.1021 / cen-v086n047.p027.
  14. ^ Grasselli, Robert K. (2014). „Izolace místa a fázová spolupráce: Dva důležité pojmy v katalýze selektivní oxidace: Retrospektiva“. Katalýza dnes. 238: 10–27. doi:10.1016 / j.cattod.2014.05.036.
  15. ^ A b Grasselli, Robert K .; Trifirò, Ferruccio (2016). „Akrylonitril z biomasy: Stále zdaleka není udržitelný proces“. Témata v katalýze. 59 (17–18): 1651–1658. doi:10.1007 / s11244-016-0679-7. ISSN  1022-5528. S2CID  99550463.
  16. ^ A b Guerrero-Pérez, M. Olga; Bañares, Miguel A. (2015). "Metriky akrylonitrilu: Z biomasy vs. petrochemická cesta". Katalýza dnes. 239: 25–30. doi:10.1016 / j.cattod.2013.12.046. ISSN  0920-5861.
  17. ^ Le Nôtre, Jérôme; Scott, Elinor L .; Franssen, Maurice C. R .; Sanders, Johan P. M. (2011). "Biologická syntéza akrylonitrilu z kyseliny glutamové". Zelená chemie. 13 (4): 807. doi:10.1039 / c0gc00805b. ISSN  1463-9262.
  18. ^ A b „Přehodnocení některých organických chemikálií, hydrazinu a peroxidu vodíku“. Monografie IARC, svazek 71 (1999)
  19. ^ Informační list o akrylonitrilu (CAS č. 107-13-1). epa.gov
  20. ^ „Acrylonitril: Carcinogenic Potency Database“.
  21. ^ Ne, X. (leden 2014). "Cytotoxické účinky akrylonitrilu na lidské mezenchymální kmenové buňky pupečníkové šňůry in vitro". Zprávy o molekulární medicíně. 9 (1): 97–102. doi:10,3892 / mmr.2013.1802. PMID  24248151.
  22. ^ A b Informační list o akrylonitrilu: Podpůrný dokument (CAS č. 107-13-1). epa.gov

externí odkazy