stringtranslate.com

адипиновая кислота

Адипиновая кислота или гександиовая кислота — органическое соединение с формулой (CH2 ) 4 ( COOH) 2 . С промышленной точки зрения это самая важная дикарбоновая кислота : ежегодно производится около 2,5 миллиардов килограммов этого белого кристаллического порошка, в основном в качестве прекурсора для производства нейлона . Адипиновая кислота в остальном редко встречается в природе, [4] но она известна как искусственная пищевая добавка с номером E E355 . Соли и эфиры адипиновой кислоты известны как адипаты .

Подготовка и реакционная способность

Адипиновая кислота получается путем окисления смеси циклогексанона и циклогексанола , которая называется KA oil , сокращение от ketone-alcohol oil. Азотная кислота является окислителем. Путь многоступенчатый. В начале реакции циклогексанол превращается в кетон , выделяя азотистую кислоту :

HOCH(CH 2 ) 5 + HNO 3 → O=C(CH 2 ) 5 + HNO 2 + H 2 O

Затем циклогексанон нитрозируется, подготавливая почву для разрыва связи CC:

HNO 2 + HNO 3 → [NO + ]NO 3 ] − + H 2 O
O=C(CH2 ) 5 + NO + → O=C(CHNO)(CH2 ) 4 + H +

Побочные продукты метода включают глутаровую и янтарную кислоты . Закись азота производится в молярном соотношении примерно один к одному к адипиновой кислоте, [5] а также через промежуточное звено нитрольной кислоты . [4]

Связанные процессы начинаются с циклогексанола, который получается путем гидрирования фенола . [4] [6]

Альтернативные методы производства

Разработано несколько методов карбонилирования бутадиена . Например, гидрокарбоксилирование протекает следующим образом: [4]

CH 2 =CH−CH=CH 2 + 2 CO + 2 H 2 O → HO 2 C(CH 2 ) 4 CO 2 H

Другой метод — окислительное расщепление циклогексена с использованием перекиси водорода . [7] Отходом процесса является вода.

Исторически адипиновую кислоту получали путем окисления различных жиров [8] , отсюда и название (в конечном итоге от латинского adeps , adipis – «животный жир»; ср. жировая ткань ).

Реакции

Адипиновая кислота является двухосновной кислотой (имеет две кислотные группы). Значения pK a для их последовательных депротонирований составляют 4,41 и 5,41. [9]

С карбоксилатными группами, разделенными четырьмя метиленовыми группами , адипиновая кислота подходит для внутримолекулярных реакций конденсации. При обработке гидроксидом бария при повышенных температурах она подвергается кетонизации с образованием циклопентанона . [10]

Использует

Около 60% из 2,5 млрд кг адипиновой кислоты, производимой ежегодно, используется в качестве мономера для производства нейлона [11] путем реакции поликонденсации с гексаметилендиамином, образуя нейлон 66. Другие основные применения также включают полимеры; это мономер для производства полиуретана , а его эфиры являются пластификаторами , особенно в ПВХ . [12]

В медицине

Адипиновая кислота была включена в матричные таблетки с контролируемым высвобождением для получения pH-независимого высвобождения как для слабоосновных, так и для слабокислотных препаратов. Она также была включена в полимерное покрытие гидрофильных монолитных систем для модуляции внутригелевого pH, что приводит к нулевому порядку высвобождения гидрофильного препарата. Сообщалось, что распад при кишечном pH энтеросолюбильного полимерного шеллака улучшается, когда адипиновая кислота используется в качестве порообразующего агента, не влияя на высвобождение в кислой среде. Другие формулы с контролируемым высвобождением включают адипиновую кислоту с целью получения профиля высвобождения с поздним взрывом. [13]

В продуктах питания

Небольшие, но существенные количества адипиновой кислоты используются в качестве пищевого ингредиента в качестве ароматизатора и желирующего средства . [14] Она используется в некоторых антацидах на основе карбоната кальция , чтобы сделать их терпкими . Как подкислитель в разрыхлителях , она позволяет избежать нежелательных гигроскопических свойств винной кислоты . [2] Адипиновая кислота, редкая в природе, встречается в природе в свекле , но это не экономичный источник для торговли по сравнению с промышленным синтезом. [15]

Безопасность

Адипиновая кислота, как и большинство карбоновых кислот, является слабым раздражителем кожи. Она слаботоксична, средняя летальная доза составляет 3600 мг/кг при пероральном приеме крысами. [4]

Относящийся к окружающей среде

Производство адипиновой кислоты связано с выбросами N2O , [16] мощный парниковый газ и причина истощения стратосферного озона . На заводах-производителях адипиновой кислоты DuPont и Rhodia (теперь Invista и Solvay соответственно) были внедрены процессы каталитического преобразования закиси азота в безвредные продукты: [17]

2Н2О → 2Н2 + О2​

Соли и эфиры адипиновой кислоты

Структурная формула дианиона адипината

Анионная (HO 2 C(CH 2 ) 4 CO 2 − ) и дианионная ( − O 2 C(CH 2 ) 4 CO 2 − ) формы адипиновой кислоты называются адипинатами . Адипиновое соединение представляет собой карбоксилатную соль или эфир кислоты.

Некоторые соли адипиновой кислоты используются в качестве регуляторов кислотности , в том числе:

Некоторые эфиры адипиновой кислоты используются в качестве пластификаторов , в том числе:

Ссылки

  1. ^ Мак Гиллаври, CH (2010). «Кристаллическая структура адипиновой кислоты». Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas . 60 (8): 605–617. дои : 10.1002/recl.19410600805.
  2. ^ ab "Адипиновая кислота" . The Merck Index . Королевское химическое общество . 2013. Получено 2 марта 2017 .
  3. ^ Haynes, WM, ред. (2013). CRC Handbook of Chemistry and Physics (94-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-1-4665-7114-3.
  4. ^ abcde Musser, MT (2005). «Адипиновая кислота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a01_269. ISBN 3527306730.
  5. ^ Пармон, В. Н.; Панов, ГИ; Уриарте, А.; Носков, А. С. (2005). «Закись азота в окислительной химии и катализе применение и производство». Catalysis Today . 100 (2005): 115–131. doi :10.1016/j.cattod.2004.12.012.
  6. ^ Эллис, BA (1925). "Адипиновая кислота". Органические синтезы . 5 : 9; Собрание томов , т. 1, стр. 560.
  7. ^ Сато, К.; Аоки, М.; Ноёри, Р. (1998). ««Зеленый» путь к адипиновой кислоте: прямое окисление циклогексенов 30-процентной перекисью водорода». Science . 281 (5383): 1646–47. Bibcode :1998Sci...281.1646S. doi :10.1126/science.281.5383.1646. PMID  9733504.
  8. ^ Инс, Уолтер (1895). «Получение адипиновой кислоты и некоторых ее производных». Журнал химического общества, Труды . 67 : 155–159. doi :10.1039/CT8956700155.
  9. ^ Cornils, Boy; Lappe, Peter (2000). "Дикарбоновые кислоты, алифатические". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a08_523. ISBN 3527306730.
  10. ^ Торп, Дж. Ф.; Кон, Г. А. Р. (1925). «Циклопентанон». Органические синтезы . 5 : 37; Собрание томов , т. 1, стр. 192.
  11. ^ "Адипиновая кислота". Архивировано из оригинала 2015-05-18 . Получено 2015-05-09 .Аннотация PCI для адипиновой кислоты
  12. ^ "Поливинилхлорид - обзор | Темы ScienceDirect". www.sciencedirect.com . Получено 10.11.2023 .
  13. ^ Роу, Рэймонд (2009), «Адипиновая кислота», Справочник по фармацевтическим вспомогательным веществам , стр. 11–12
  14. ^ "Пищевая ценность вишневого желе". Kraft Foods. Архивировано из оригинала 24 сентября 2019 года . Получено 21 марта 2012 года .
  15. ↑ Американское химическое общество (9 февраля 2015 г.). «Молекула недели: адипиновая кислота».
  16. ^ US EPA (12 августа 2013 г.). "Отчет об инвентаризации парниковых газов в США, Глава 4. Промышленные процессы" (PDF) . Получено 29.11.2013 .
  17. ^ Reimer, RA; Slaten, CS; Seapan, M.; Koch, TA; Triner, VG (2000). "Производство адипиновой кислоты — снижение выбросов N 2 O". Парниковые газы, не содержащие CO 2 : научное понимание, контроль и внедрение . Нидерланды: Springer. стр. 347–358. doi :10.1007/978-94-015-9343-4_56. ISBN 978-94-015-9343-4.

Приложение

Внешние ссылки