Anhydrid kyseliny maleinové - Maleic anhydride

Anhydrid kyseliny maleinové^[1]
Jména
	Preferovaný název IUPAC Furan-2,5-dion
	Ostatní jména Anhydrid kyseliny maleinové; cis- Anhydrid kyseliny butendiové; 2,5-furandion; Anhydrid kyseliny maleinové; Toxický anhydrid
Identifikátory
Číslo CAS	108-31-6 ;
3D model (JSmol )	Interaktivní obrázek;
ChEBI	CHEBI: 474859 ;
ChEMBL	ChEMBL374159 ;
ChemSpider	7635 ;
Informační karta ECHA	100.003.247
Číslo ES	203-571-6;
PubChem CID	7923;
Číslo RTECS	ON3675000;
UNII	V5877ZJZ25 ;
Řídicí panel CompTox (EPA)	DTXSID7024166 ;
	InChI InChI = 1S / C4H2O3 / c5-3-1-2-4 (6) 7-3 / h1-2H Klíč: FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / C4H2O3 / c5-3-1-2-4 (6) 7-3 / h1-2H Klíč: FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYAP;
	ÚSMĚVY C1 = CC (= O) OC1 = O;
Vlastnosti
Chemický vzorec	C4H2Ó3
Molární hmotnost	98.057 g · mol−1
Vzhled	Bílé krystaly nebo jehly
Zápach	dráždí, dusí se
Hustota	1,48 g / cm3
Bod tání	52,8 ° C (127,0 ° F; 325,9 K)
Bod varu	202 ° C (396 ° F; 475 K)
Rozpustnost ve vodě	Reaguje
Tlak páry	0,2 mmHg (20 ° C)
Magnetická susceptibilita (χ)	-35.8·10−6 cm3/ mol
Nebezpečí
Bezpečnostní list	MSDS ve společnosti J. T. Baker
Klasifikace EU (DSD) (zastaralý)	Žíravý (C)
R-věty (zastaralý)	R22, R34, R42 / 43
S-věty (zastaralý)	(S2), S22, S26,; S36 / 37/39, S45
NFPA 704 (ohnivý diamant)	1 3 1
Bod vzplanutí	102 ° C (216 ° F; 375 K)
Výbušné limity	1.4%-7.1%
	Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
LD50 (střední dávka )	465 mg / kg (orální, myš); 850 mg / kg (orálně, potkan); 875 mg / kg (orálně, králík); 390 mg / kg (orálně, morče); 400 mg / kg (orálně, potkan)
	NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)	TWA 1 mg / m3 (0,25 ppm)
REL (Doporučeno)	TWA 1 mg / m3 (0,25 ppm)
IDLH (Okamžité nebezpečí)	10 mg / m3
Související sloučeniny
Příbuzný anhydridy kyselin	Anhydrid kyseliny jantarové
Související sloučeniny	Kyselina maleinová
	Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	ověřit (co je ?)
	Reference Infoboxu

Anhydrid kyseliny maleinové je organická sloučenina se vzorcem C.₂H₂(CO)₂O. Je to anhydrid kyseliny z kyselina maleinová. Je to bezbarvá nebo bílá pevná látka se štiplavým zápachem. Vyrábí se průmyslově ve velkém měřítku pro aplikace v nátěry a polymery.^[5]

Výroba

Anhydrid kyseliny maleinové se vyrábí oxidací parní fáze n-butan. Celý proces převádí methylové skupiny na karboxylát a dehydrogenáty páteř. Selektivita procesu odráží robustnost maleinanhydridu s jeho konjugovaným systémem dvojných vazeb. Anhydrid kyseliny maleinové byl tradičně vyráběn společností oxidace z benzen nebo jiný aromatické sloučeniny. Od roku 2006 nadále používá benzen pouze několik menších závodů.

V obou případech jsou benzen a butan přiváděny do proudu horkého vzduchu a směs je vedena přes katalyzátorové lože při vysoké teplotě. Poměr vzduchu k uhlovodíkům je řízen tak, aby se zabránilo vznícení směsi. Oxid vanadičitý a oxid molybdeničitý jsou katalyzátory používané pro benzenovou cestu, zatímco fosforečnan vanadičitý se používá pro cestu butanu:^[5]

C₄H₁₀ + 3,5 O.₂ → C.₄H₂Ó₃ + 4 H₂O ∆H = −1236 kJ / mol

Hlavní konkurenční proces zahrnuje úplné spalování butanu, což je konverze, která je dvakrát tak exotermická než částečná oxidace.

Tradiční metoda využívající benzen se stala neekonomickou v důsledku vysokých a stále rostoucích cen benzenu a v souladu s předpisy benzenu emise. Kromě toho se při výrobě anhydridu kyseliny maleinové (4 atomy C) při použití benzenu (6 atomů uhlíku) ztrácí třetina původních atomů uhlíku jako oxid uhličitý. Moderní katalytické procesy začínají od molekuly se 4 uhlíky a pouze se připojují kyslík a odstraňuje vodu; tělo molekuly 4-C-báze zůstává neporušené. Celkově je tedy novější metoda více efektivní z hlediska materiálu.^[6]

Paralely existují s výrobou anhydrid kyseliny ftalové: Zatímco starší metody používají naftalen, moderní metody používají Ó-xylen jako surovina.

Reakce

Chemie anhydridu kyseliny maleinové je velmi bohatá, což odráží jeho snadnou dostupnost a bifunkční reaktivitu. Hydrolyzuje, produkuje kyselina maleinová, cis-HOOC – CH = CH – COOH. S alkoholy se vytváří poloviční ester, např. cis-HOOC – CH = CH – COOCH₃.

Anhydrid kyseliny maleinové je klasický substrát pro Diels-Alderovy reakce.^[7] To bylo používáno pro práci v roce 1928, na reakci mezi anhydridem kyseliny maleinové a 1,3-butadienem, pro který Otto Paul Hermann Diels a Kurt Alder byly oceněny Nobelova cena v roce 1950. Touto reakcí se anhydrid kyseliny maleinové přeměnil na mnoho pesticidů a farmaceutik.

Michaelova reakce anhydridu kyseliny maleinové s aktivními sloučeninami methylenu nebo methinu, jako jsou estery malonátu nebo acetoacetátu, v přítomnosti katalyzátoru octanu sodného. Tyto meziprodukty byly následně použity pro generování Krebsova cyklu meziproduktů akonitových a isocitrických kyselin.^[8]

Anhydrid kyseliny maleinové dimerizuje v fotochemická reakce tvořit cyklobutan-tetrakarboxylová dianhydrid (CBTA). Tato sloučenina se používá při výrobě polyimidy a jako vyrovnávací film pro displeje z tekutých krystalů.^[9]

Je také ligandem pro nízkovalentní komplexy kovů, například Pt (PPh₃)₂(MA) a Fe (CO)₄(MA).

Na základě svého cyklu 4 π elektronů v poli 5 atomů s p orbitály se dlouho myslelo, že maleinanhydrid vykazuje antiaromaticita. Termochemická studie však dospěla k závěru, že tomuto účinku lze připsat pouze 8 kJ / mol destabilizační energie, což je v nejlepším případě slabě antiaromatické.^[10]

Použití

Anhydrid kyseliny maleinové se používá v mnoha aplikacích.^[5]

Přibližně 50% světové produkce maleinanhydridu se používá při výrobě nenasycených polyesterových pryskyřic (UPR). Nasekaná skleněná vlákna se přidávají do UPR k výrobě plastů vyztužených skleněnými vlákny, které se používají v široké škále aplikací, jako jsou výletní lodě, koupelnové armatury, automobily, nádrže a potrubí.

Anhydrid kyseliny maleinové se hydrogenuje na 1,4-butandiol (BDO), který se používá při výrobě termoplastických polyurethanů, vláken elastan / Spandex, polybutylen tereftalát (PBT) pryskyřice a mnoho dalších produktů.

Malathion je populární insekticid, který se získává z anhydridu kyseliny maleinové.

Struktura estery sulfosukcinátu sodného, běžná třída povrchově aktivních látek odvozených od maleinanhydridu.

Alkenyljantarové anhydridy, které jsou odvozeny od anhydridu kyseliny maleinové, jsou široce používány při výrobě papíru.

Diels-Alderova reakce anhydridu kyseliny maleinové a butadien a isopren dává příslušné anhydridy kyseliny tetrahydroftalové které mohou být hydrogenovány na odpovídající anhydridy hexahydroftalové kyseliny. Tyto druhy se používají jako léčiva v epoxidové pryskyřice. Dalším trhem s anhydridem kyseliny maleinové jsou přísady mazacích olejů, které se používají v olejích z klikových skříní benzínových a naftových motorů jako dispergátory a inhibitory koroze. Změny ve specifikacích maziv a účinnějších motorů měly negativní dopad na poptávku po přísadách mazacích olejů, což při této aplikaci poskytuje ploché vyhlídky na růst anhydridu kyseliny maleinové.

Řada menších aplikací anhydridu kyseliny maleinové. Potravinářský průmysl používá kyselinu jablečnou, která je derivátem anhydridu kyseliny maleinové v umělých sladidlech a vylepšení chuti. Mezi výrobky osobní hygieny, které konzumují maleinanhydrid, patří laky na vlasy, lepidla a leštidla na podlahy. Anhydrid kyseliny maleinové je také předchůdcem sloučenin používaných pro detergenty na úpravu vody, insekticidy a fungicidy, farmaceutika a další kopolymery.

Hlavní producenti

Společnost	Umístění	Kapacita (KMT / rok)
Yongsan Chemicals, Inc.	Jižní Korea	38
Bartek Ingredience Inc.	Kanada	28
Sasol-lovec	Německo	105
DSM NV	Nizozemí	100
INEOS	USA	50
Huntsman Corporation	USA	155
Huntsman Performance Products	USA	100
Lanxess Corporation	USA	75
Lonza Group AG	Švýcarsko	100
Ashland LLC	USA	55
Mitsubishi Chemical Corporation	Japonsko	32
Mitsui Chemicals, Inc.	Japonsko	33
Mitsui Chemicals Polyurethanes, Inc.	Japonsko	100
Nippon Shokubai Co., Ltd.	Japonsko	35
Společnost NOF	Japonsko	12
Polynt SpA	Itálie	96
Mysore Petro Chemicals Ltd.	Indie	15
Honworld Chemicals S / B	Malajsie	3

Zdroj: Kirk & Othmer

Solid State Chemicals, Ltd. zahájila výrobu tuhých pastilků maleinanhydridu v USA v roce 2014.

Světová kapacita maleinanhydridu podle regionů
Data v: kilotun ročně

Kraj	2002	2012	2015 (KMT / rok)
Severní Amerika	235	311	370
Jižní a Střední Amerika	44	41	46
západní Evropa	168	456	307
Střední a východní Evropa	64	58	60
Asie	315	483	1864
Afrika	10	10	14
Celkový	836	1359	2771

Zdroj: Kirk & Othmer ^{[úplná citace nutná ]}

Balení a přeprava

Kapalný anhydrid kyseliny maleinové je k dispozici v silničních cisternách a / nebo cisternových kontejnerech vyrobených z nerezové oceli, které jsou izolované a vybavené topnými systémy pro udržení teploty 65-75 ° C. Cisternová vozidla musí být schválena pro přepravu roztaveného maleinanhydridu.

Kapalný / roztavený anhydrid kyseliny maleinové je nebezpečný materiál ve smyslu RID / ADR.

Pevné pelety maleinanhydridu se přepravují nákladními automobily. Balení je obvykle v 25 kg polyetylenových pytlích.

Účinky na lidské zdraví a životní prostředí

Tato sloučenina představuje relativně nízká rizika pro životní prostředí, což je důležitá vlastnost pro některé aplikace. v lidé, expozice maleinanhydridu může způsobit podráždění dýchací trakt, oči, vystaven sliznice, a kůže. Anhydrid kyseliny maleinové je také senzibilizátor kůže a dýchacích cest.^[11]

Anhydrid kyseliny maleinové je chemická látka s nízkým rizikem. Anhydrid kyseliny maleinové rychle hydrolyzuje vytvářet kyselinu maleinovou za přítomnosti vody, a proto je expozice životního prostředí samotnému anhydridu kyseliny maleinové nepravděpodobná. Kyselina maleinová je biologicky odbouratelný za aerobních podmínek v čistírenský kal stejně jako v půda a voda.

Potravinový škrob pro použití na nočních trzích prodávaný od dodavatele v Tainan město, Tchaj-wan, bylo zjištěno, že obsahují anhydrid kyseliny maleinové v prosinci 2013. Dodavatel byl vyšetřován ohledně 300 tun znečištěného škrobu; dřívější inspekce v listopadu našla 32 tun.^[12]

Reference

^ Index společnosti Merck, 11. vydání, 5586.
^ ^A ^b „Přední záležitost“. Nomenklatura organické chemie: Doporučení IUPAC a preferovaná jména 2013 (modrá kniha). Cambridge: Královská společnost chemie. 2014. s. 835. doi:10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.
^ ^A ^b ^C ^d ^E ^F ^G NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0376". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
^ "Anhydrid kyseliny maleinové". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
^ ^A ^b ^C Kurt Lohbeck; Herbert Haferkorn; Werner Fuhrmann; Norbert Fedtke. "Kyseliny maleinová a fumarová". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a16_053.
^ Bertram Philipp, Peter Stevens: Grundzüge der Industriellen Chemie, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1987, S. 179, ISBN 3-527-25991-0.
^ Samuel Danishefsky; Takeshi Kitahara a Paul F. Schuda (1983). Příprava a Diels-Alderova reakce vysoce nukleofilního dienu: anhydrid kyseliny trans-1-methoxyl-3-trimethylsiloxy-1,3-butadienu a 5β-methoxycyklohexan-1-on-3β, 4β-dikarboxylové kyseliny. Org. Synth. 61. str. 147. doi:10.1002 / 0471264180.os061.30. ISBN 978-0471264224.
^ US 4146543 E.Gutierrez
^ Horie, T .; Sumino, M .; Tanaka, T .; Matsushita, Y .; Ichimura, T .; Yoshida, J. I. (2010). "Fotodimerizace anhydridu kyseliny maleinové v mikroreaktoru bez ucpávání". Výzkum a vývoj organických procesů. 14 (2): 100128104701019. doi:10.1021 / op900306z.
^ Roux, María Victoria; Jiménez, Pilar; Martín-Luengo, Maria Ángeles; Dávalos, Juan Z .; Sun, Zhiyuan; Hosmane, Ramachandra S .; Liebman, Joel F. (květen 1997). „Nepolapitelná antiaromaticita maleimidů a anhydridu kyseliny maleinové: entalpie tvorby N-methylmaleimidu, N-methylsukcinimidu, N-methylftalimidu a N-benzoyl-N-methylbenzamidu“. The Journal of Organic Chemistry. 62 (9): 2732–2737. doi:10.1021 / jo9621985. ISSN 0022-3263. PMID 11671632.
^ „Zpráva o hodnocení látky: anhydrid kyseliny maleinové“ (PDF). Agentura pro životní prostředí Rakousko. Archivovány od originál (PDF) dne 18. 10. 2014. Citováno 2014-10-13.
^ „V Tainanu byl znovu nalezen zkažený škrob“. Chcete China Times. 19. 12. 2013. Archivovány od originál dne 19. 12. 2013. Citováno 2013-12-19.

externí odkazy

Mezinárodní karta chemické bezpečnosti 0799
NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0376". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
Souhrn chronické toxicity
Anhydrid kyseliny maleinové ve Správě bezpečnosti a ochrany zdraví při práci

[1] Index společnosti Merck, 11. vydání, 5586.

[iupac2013-2] A ^b „Přední záležitost“. Nomenklatura organické chemie: Doporučení IUPAC a preferovaná jména 2013 (modrá kniha). Cambridge: Královská společnost chemie. 2014. s. 835. doi:10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.

[PGCH-3] A ^b ^C ^d ^E ^F ^G NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0376". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).

[4] "Anhydrid kyseliny maleinové". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).

[ullmann-5] A ^b ^C Kurt Lohbeck; Herbert Haferkorn; Werner Fuhrmann; Norbert Fedtke. "Kyseliny maleinová a fumarová". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a16_053.

[Philipp-6] Bertram Philipp, Peter Stevens: Grundzüge der Industriellen Chemie, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1987, S. 179, ISBN 3-527-25991-0.

[7] Samuel Danishefsky; Takeshi Kitahara a Paul F. Schuda (1983). Příprava a Diels-Alderova reakce vysoce nukleofilního dienu: anhydrid kyseliny trans-1-methoxyl-3-trimethylsiloxy-1,3-butadienu a 5β-methoxycyklohexan-1-on-3β, 4β-dikarboxylové kyseliny. Org. Synth. 61. str. 147. doi:10.1002 / 0471264180.os061.30. ISBN 978-0471264224.

[8] US 4146543 E.Gutierrez

[9] Horie, T .; Sumino, M .; Tanaka, T .; Matsushita, Y .; Ichimura, T .; Yoshida, J. I. (2010). "Fotodimerizace anhydridu kyseliny maleinové v mikroreaktoru bez ucpávání". Výzkum a vývoj organických procesů. 14 (2): 100128104701019. doi:10.1021 / op900306z.

[10] Roux, María Victoria; Jiménez, Pilar; Martín-Luengo, Maria Ángeles; Dávalos, Juan Z .; Sun, Zhiyuan; Hosmane, Ramachandra S .; Liebman, Joel F. (květen 1997). „Nepolapitelná antiaromaticita maleimidů a anhydridu kyseliny maleinové: entalpie tvorby N-methylmaleimidu, N-methylsukcinimidu, N-methylftalimidu a N-benzoyl-N-methylbenzamidu“. The Journal of Organic Chemistry. 62 (9): 2732–2737. doi:10.1021 / jo9621985. ISSN 0022-3263. PMID 11671632.

[11] „Zpráva o hodnocení látky: anhydrid kyseliny maleinové“ (PDF). Agentura pro životní prostředí Rakousko. Archivovány od originál (PDF) dne 18. 10. 2014. Citováno 2014-10-13.

[12] „V Tainanu byl znovu nalezen zkažený škrob“. Chcete China Times. 19. 12. 2013. Archivovány od originál dne 19. 12. 2013. Citováno 2013-12-19.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]