Kyselina tereftalová - Terephthalic acid
 | |
 | |
| Jména | |
|---|---|
| Preferovaný název IUPAC Kyselina benzen-1,4-dikarboxylová | |
| Ostatní jména Kyselina 1,4-benzendioová Kyselina benzen-1,4-diová Kyselina tereftalová odst-Kyselina ftalová TPA PTA BDC | |
| Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
| 3DMet | |
| 1909333 | |
| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
| Informační karta ECHA | 100.002.573  |
| Číslo ES |
|
| 50561 | |
| KEGG | |
PubChem CID | |
| Číslo RTECS |
|
| UNII | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
| Vlastnosti | |
| C8H6Ó4 | |
| Molární hmotnost | 166.132 g · mol−1 |
| Vzhled | Bílé krystaly nebo prášek |
| Hustota | 1,522 g / cm3 |
| Bod tání | 427 ° C (801 ° F; 700 K) v uzavřené zkumavce. Sublimuje při standardním atmosférickém tlaku. |
| Bod varu | Rozkládá se |
| 0,0015 g / 100 ml při 20 ° C | |
| Rozpustnost | polární organická rozpouštědla, vodná báze |
| Kyselost (strK.A) | 3.51, 4.82[1] |
| −83.51×10−6 cm3/ mol | |
| Struktura | |
| 0 | |
| Nebezpečí | |
| Bezpečnostní list | Vidět: datová stránka Bezpečnostní list |
| Piktogramy GHS |  |
| Signální slovo GHS | Varování |
| H315, H319, H335 | |
| P261, P264, P271, P280, P302 + 352, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P312, P321, P332 + 313, P337 + 313, P362, P403 + 233, P405, P501 | |
| Související sloučeniny | |
Příbuzný karboxylové kyseliny | Kyselina ftalová Kyselina isoftalová Kyselina benzoová p- Kyselina toluová |
Související sloučeniny | p-xylen Polyethylentereftalát Dimethyltereftalát |
| Stránka s doplňkovými údaji | |
| Index lomu (n), Dielektrická konstanta (εr), atd. | |
Termodynamické data | Fázové chování pevná látka - kapalina - plyn |
| UV, IR, NMR, SLEČNA | |
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 | |
Kyselina tereftalová je organická sloučenina s vzorec C6H4(CO.)2H)2. Tato bílá pevná látka je a zboží chemikálie, používaný hlavně jako předchůdce polyester PET, používané k výrobě oděvů a plastové lahve. Ročně se vyprodukuje několik milionů tun.[2] Obecný název je odvozen od stromu produkujícího terpentýn Pistacia terebinthus a kyselina ftalová.
Dějiny
Kyselina tereftalová byla poprvé izolována (z terpentýnu) francouzskou chemičkou Amédée Cailliot (1805–1884) v roce 1846.[3] Kyselina tereftalová se stala průmyslově důležitou poté druhá světová válka. Kyselina tereftalová byla vyrobena oxidací p-xylen se zředěným kyselina dusičná. Oxidace vzduchu p-xylen dává pkyselina toluová, která odolává další oxidaci vzduchu. Přeměna pkyselina toluová až methyl p-toluát (CH3C6H4CO2CH3) otevírá cestu pro další oxidaci na monomethyltereftalát, který se dále esterifikuje dimethyltereftalát. V roce 1955 Mid-Century Corporation a ICI oznámily oxidaci bromidu podporovaného p-kyselina toluová na kyselinu tertaftalovou. Tato inovace umožnila konverzi p-xylen na kyselinu tereftalovou bez nutnosti izolovat meziprodukty. Společnost Amoco (jako standardní olej z Indiany) zakoupila technologii Mid-Century / ICI.[4]
Syntéza
Proces Amoco
V procesu Amoco, který je široce přijímán po celém světě, se kyselina tereftalová vyrábí katalyticky oxidace z p-xylen:[4]
Tento proces používá a kobalt –mangan –bromid katalyzátor. Zdrojem bromidu může být bromid sodný, bromovodík nebo tetrabromethan. Brom funguje jako regenerační zdroj volné radikály. Octová kyselina je rozpouštědlo a stlačený vzduch slouží jako oxidant. Kombinace bromu a kyseliny octové je vysoce korozívní vyžadující specializované reaktory, jako jsou ty, které jsou lemovány titan. Směs p-xylen, octová kyselina, katalyzátor systému a stlačený vzduch je přiváděn do reaktoru.
Mechanismus
Oxidace p-xylen probíhá postupem volných radikálů. Bromové radikály rozkládají hydroperoxidy kobaltu a manganu. Výsledné radikály na bázi O abstrahují vodík z methylové skupiny, které mají slabší vazby CH jako aromatický kruh. Bylo izolováno mnoho meziproduktů. p-xylen se převede na p- kyselina toluová, který je méně reaktivní než p-xylen kvůli vlivu výběr elektronů karboxylová kyselina skupina. Produkuje se neúplná oxidace 4-karboxybenzaldehyd (4-CBA), což je často problematická nečistota.[4][5][6]
Výzvy
Přibližně 5% rozpouštědla kyseliny octové se ztratí rozkladem nebo „spálením“. Ztráta produktu o dekarboxylace na kyselina benzoová je běžné. Vysoká teplota snižuje rozpustnost kyslíku v systému, který již trpí nedostatkem kyslíku. Čistý kyslík nelze v tradičním systému použít kvůli riziku hořlavých organických látek2 směsi. Na jeho místo lze použít atmosférický vzduch, ale po reakci je třeba jej očistit toxiny a látky poškozující ozonovou vrstvu jako methylbromid před propuštěním. Kromě toho korozivní povaha bromidů při vysokých teplotách vyžaduje, aby reakce probíhala v drahých titanových reaktorech.[7][8]
Alternativní reakční média
Použití oxid uhličitý překonává mnoho problémů s původním průmyslovým procesem. Protože CO2 je lepší inhibitor plamene než N2, CO2 Prostředí umožňuje přímé použití čistého kyslíku místo vzduchu se sníženým nebezpečím hořlavosti. Rozpustnost molekulárního kyslíku v roztoku je také zvýšena v CO2 životní prostředí. Protože je systému k dispozici více kyslíku, superkritický oxid uhličitý (TC = 31 ° C) má úplnější oxidaci s menším počtem vedlejších produktů, nižší kysličník uhelnatý produkce, méně dekarboxylace a vyšší čistota než komerční proces.[7][8]
v superkritická voda médium, oxidaci lze účinně katalyzovat MnBr2 s čistým O2 při středně vysoké teplotě. Použití superkritické vody místo kyseliny octové jako rozpouštědla snižuje dopad na životní prostředí a nabízí cenovou výhodu. Rozsah těchto reakčních systémů je však omezen ještě drsnějšími podmínkami než průmyslový proces (300 - 400 ° C,> 200 bar).[9]
Propagátoři a přísady
Stejně jako u jakéhokoli velkého procesu bylo zkoumáno mnoho aditiv z hlediska možných příznivých účinků. Slibné výsledky byly hlášeny u následujících.[4]
- Ketony působí jako promotory pro tvorbu aktivního katalyzátoru kobaltu (III). Zejména ketony s a-methylenovými skupinami oxidují na hydroperoxidy, o nichž je známo, že oxidují kobalt (II). Butanon se často používá.
- Zirkonium soli zvyšují aktivitu katalyzátorů Co-Mn-Br. Vylepšena je také selektivita.[4]
- N-Hydroxyftalimid je potenciální náhradou za bromid, který je vysoce korozivní. Ftalimid funguje tvorbou oxylového radikálu.
- Guanidin inhibuje oxidaci prvního methylu, ale zvyšuje obvykle pomalou oxidaci kyseliny toluové.
Alternativní trasy
Kyselinu tereftalovou lze připravit v laboratoři oxidací mnoha látek odst-disubstituované deriváty benzen, počítaje v to kmínový olej nebo směs cymen a cuminol s kyselina chromová.
Ačkoli to není komerčně významné, je to tzv.Henkel proces "nebo" Raeckeův proces ", pojmenovaný podle společnosti a držitele patentu. Tento proces zahrnuje přenos karboxylátových skupin. Například disproporcionáty benzoanu draselného na tereftalát draselný a ftalát draselný přeskupuje na tereftalát draselný.[10][11]
Lummus (nyní dceřiná společnost společnosti McDermott International ) ohlásil cestu z dinitrilu, kterou lze získat pomocí amoxidace z p-xylen.
Aplikace
Prakticky celý svět zásobuje kyselinou tereftalovou a dimethyltereftalát jsou konzumovány jako prekurzory polyethylentereftalát (PET). Světová produkce v roce 1970 činila přibližně 1,75 milionu tun.[2] Do roku 2006 přesáhla celosvětová poptávka po kyselině tereftalové (PTA) 30 milionů tun. Při výrobě kyseliny tereftalové existuje menší, ale přesto významná poptávka po kyselině tereftalové polybutylen tereftalát a několik dalších technik polymery.[12]
Jiná použití
- Polyesterová vlákna na bázi PTA poskytují snadnou péči o textilie, samostatně i ve směsi s přírodními a jinými syntetická vlákna. Polyesterové fólie se široce používají v páskách pro záznam zvuku a videa, páskách pro ukládání dat, fotografických filmech, etiketách a jiných fóliových materiálech vyžadujících jak rozměrovou stabilitu, tak houževnatost.
- Kyselina tereftalová se používá v barvách jako nosič.
- Kyselina tereftalová se používá jako surovina pro výrobu změkčovadel tereftalátu, jako je např dioktyltereftalát a dibutyltereftalát.
- Používá se ve farmaceutickém průmyslu jako surovina pro některé léky.
- Kromě těchto konečných použití je na bázi kyseliny tereftalové polyestery a polyamidy se také používají v tavných lepidlech.
- PTA je důležitou surovinou pro nižší molekulární váha nasycené polyestery pro prášek a rozpustné ve vodě nátěry.
- Ve výzkumné laboratoři byla kyselina tereftalová popularizována jako složka pro syntézu kov-organické rámce.
- The analgetikum lék oxykodon občas přichází jako tereftalátová sůl; obvyklejší solí oxykodonu je však hydrochlorid. Farmakologicky jeden miligram terephthalas oxycodonae odpovídá 1,13 mg hydrochloridum oxycodonae.
- Kyselina tereftalová se používá jako plnivo v některých vojenských zařízeních kouřové granáty, zejména americký kouřový granát M83 a kouřový granát M90 používaný ve vozidle, produkující hustý bílý kouř, který ve vizuální a vizuální podobě působí jako blízko infračerveného spektrum při hoření.
Rozpustnost
Kyselina tereftalová je špatně rozpustná ve vodě a alkoholech; následně se asi do roku 1970 kyselina tereftalová čistila jako její dimethyl ester. Při zahřátí sublimuje.
|
|
Toxicita
Kyselina tereftalová a její dimethylester mají velmi nízké hodnoty toxicita, s LD50s nad 1 g / kg (orálně, myš).[2]
Reference
- ^ Brown, H. C .; et al. (1955). Baude, E. A .; Náchod, F. C. (eds.). Stanovení organických struktur fyzikálními metodami. New York, NY: Academic Press.
- ^ A b C Sheehan, Richard J. „Kyselina tereftalová, dimethyltereftalát a kyselina isoftalová“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a26_193.
- ^ Cailliot, Amédée (1847). „Études sur l'essence de térébenthine“ [Studie o podstatě terpentýnu]. Annales de Chimie et de Physique. Serie 3. 21: 27–40. Kyselina tereftalová je uvedena na str. 29: „Je désignerai le premier de ces acides, celui qui est nerozpustný, sous le nom d 'Acide téréphtalique(První z těchto kyselin, která je nerozpustná, označím jménem.) kyselina tereftalová.)
- ^ A b C d E Tomáš, Rogerio A. F .; Bordado, Joao C. M .; Gomes, Joao F. P. (2013). „Oxidace p-xylenu na kyselinu tereftalovou: přehled literatury zaměřený na optimalizaci a vývoj procesu“. Chemické recenze. 113 (10): 7421–69. doi:10.1021 / cr300298j. PMID 23767849.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
- ^ Wang, Qinbo; Cheng, Youwei; Wang, Lijun; Li, Xi (2007). „Polokontinuální studie mechanismu reakce a kinetiky oxidace kapalné fáze p-Xylen na kyselinu tereftalovou “. Výzkum průmyslové a inženýrské chemie. 46 (26): 8980–8992. doi:10.1021 / ie0615584.
- ^ Xiao, Y .; Luo, W.-P .; Zhang, X.-Y .; Guo, C.-C .; Liu, Q .; Jiang, G.-F .; Li, Q.-H. (2010). "Aerobní oxidace p-Kyselina toluová na kyselinu tereftalovou nad T (p-Cl) PPMnCl / Co (OAc)2 Za mírných podmínek ". Katalýza dopisy. 134 (1–2): 155–161. doi:10.1007 / s10562-009-0227-1.
- ^ A b Zuo, Xiaobin; Subramaniam, Bala; Busch, Daryle H. (2008). „Oxidace toluenu a p- Kyselina toluová za mírných podmínek: synergické účinky kobaltu, zirkonia, ketonů a oxidu uhličitého “. Výzkum průmyslové a inženýrské chemie. 47 (3): 546–552. doi:10.1021 / ie070896h.
- ^ Pérez, Eduardo; Fraga Dubreuil, Joan; García Verdugo, Eduardo; Hamley, Paul A .; Thomas, W. Barry; Housley, Duncan; Partenheimer, počkejte; Poliakoff, Martyn (2011). "Selektivní aerobní oxidace odst-Xylen v sub- a superkritické vodě. Část 1. Porovnání s ortho-xylenem a úlohou katalyzátoru “. Zelená chemie. 13 (12): 2389–2396. doi:10.1039 / C1GC15137A.
- ^ Ogata, Yoshiro; Tsuchida, Masaru; Muramoto, Akihiko (1957). "Příprava kyseliny tereftalové z kyseliny ftalové nebo benzoové". Journal of the American Chemical Society. 79 (22): 6005–6008. doi:10.1021 / ja01579a043.
- ^ Ogata, Yoshiro; Hojo, Masaru; Morikawa, Masanobu (1960). "Další studie přípravy kyseliny tereftalové z kyseliny ftalové nebo benzoové". Journal of Organic Chemistry. 25 (12): 2082–2087. doi:10.1021 / jo01082a003.
- ^ Ashfordův slovník průmyslových chemikálií (3. vyd.). 2011. s. 8805.
Externí odkazy a další čtení
- Tedder, J. M .; Nechvatal, A .; Tubb, A. H., eds. (1975). Základní organická chemie: Část 5, Průmyslové výrobky. Chichester, Velká Británie: John Wiley & Sons.
- Mezinárodní karta chemické bezpečnosti 0330
Viz také
- Polycyklohexylenedimethylen tereftalát termoplastický polyester vyrobený z kyseliny tereftalové