stringtranslate.com

Этилацетат

Этилацетат ( систематически этилэтаноат , обычно сокращенно EtOAc, ETAC или EA) — органическое соединение с формулой CH3CO2CH2CH3 , упрощенно C4H8O2 . Эта легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость имеет характерный сладковатый запах (похожий на запах грушевых леденцов ) и используется в клеях , жидкостях для снятия лака и в процессе декофеинизации чая и кофе . Этилацетат — это эфир этанола и уксусной кислоты ; он производится в больших масштабах для использования в качестве растворителя . [5]

Производство и синтез

Этилацетат был впервые синтезирован графом де Лораге в 1759 году путем перегонки смеси этанола и уксусной кислоты. [6]

В 2004 году в мире было произведено около 1,3 млн тонн. [5] [7] Совокупный годовой объем производства в 1985 году в Японии, Северной Америке и Европе составил около 400 000 тонн. Мировой рынок этилацетата в 2018 году оценивался в 3,3 млрд долларов. [8]

Этилацетат синтезируется в промышленности в основном с помощью классической реакции этерификации Фишера этанола и уксусной кислоты . Эта смесь превращается в эфир с выходом около 65% при комнатной температуре:

СН3СО2Н + СН3СН2ОН → СН3СО2СН2СН3 + Н2О​​​​​​​​​​​​

Реакцию можно ускорить с помощью кислотного катализа, а равновесие можно сместить вправо путем удаления воды.

В промышленности его также получают с помощью реакции Тищенко , путем соединения двух эквивалентов ацетальдегида в присутствии алкоксидного катализатора:

2 СН 3 СНО → СН 3 СО 2 СН 2 СН 3

Кремневольфрамовая кислота используется для производства этилацетата путем алкилирования уксусной кислоты этиленом : [ 9]

C 2 H 4 + CH 3 CO 2 H → CH 3 CO 2 C 2 H 5

Использует

Этилацетат используется в основном как растворитель и разбавитель , пользуясь популярностью из-за своей низкой стоимости, низкой токсичности и приятного запаха. [5] Например, его обычно используют для очистки печатных плат и в некоторых средствах для снятия лака с ногтей ( также используется ацетон ). Кофейные зерна и чайные листья декофеинизируются с помощью этого растворителя. [10] Его также используют в красках в качестве активатора или отвердителя. Этилацетат присутствует в кондитерских изделиях , духах и фруктах . В духах он быстро испаряется , оставляя запах духов на коже.

Этилацетат является удушающим веществом для использования при сборе и изучении насекомых . [11] В банке для умерщвления , заполненной этилацетатом, пары быстро убьют собранное насекомое, не разрушая его. Поскольку этилацетат не является гигроскопичным , он также сохраняет насекомое достаточно мягким, чтобы обеспечить надлежащую сборку. Однако этилацетат считается потенциально повреждающим ДНК насекомых, что делает образцы, обработанные таким образом, менее подходящими для последующего секвенирования ДНК. [12]

Лабораторное применение

В лабораторных условиях смеси, содержащие этилацетат, обычно используются в колоночной хроматографии и экстракции . [13] Этилацетат редко выбирается в качестве реакционного растворителя, поскольку он склонен к гидролизу , переэтерификации и конденсации.

Встречаемость в винах

Этилацетат является наиболее распространенным эфиром в вине , являясь продуктом наиболее распространенной летучей органической кислоты – уксусной кислоты , и этилового спирта, образующегося во время ферментации . Аромат этилацетата наиболее ярок в молодых винах и способствует общему восприятию «фруктовости» вина. Чувствительность варьируется, у большинства людей порог восприятия составляет около 120 мг/л. Избыточное количество этилацетата считается дефектом вина .

Реакции

Этилацетат является лишь слабоосновным веществом Льюиса, как типичный эфир карбоновой кислоты.

Этилацетат гидролизуется с образованием уксусной кислоты и этанола . Основания ускоряют гидролиз, который подчиняется равновесию Фишера, упомянутому выше. В лабораторных условиях и обычно только для иллюстративных целей этиловые эфиры обычно гидролизуются в двухстадийном процессе, начиная со стехиометрического количества сильного основания, такого как гидроксид натрия . Эта реакция дает этанол и ацетат натрия , который не реагирует с этанолом:

CH 3 CO 2 C 2 H 5 + NaOH → C 2 H 5 OH + CH 3 CO 2 Na

В конденсации Кляйзена безводный этилацетат и сильные основания реагируют с образованием ацетоацетата этила : [14]

Приготовление этилового эфира ацетоуксусной кислоты.
Приготовление этилового эфира ацетоуксусной кислоты.

Характеристики

Физические свойства

Давление паров этилацетата
Теплота испарения этилацетата

При нормальных условиях этилацетат существует как бесцветная, маловязкая и легковоспламеняющаяся жидкость. Его температура плавления составляет −83 °C, а энтальпия плавления составляет 10,48 кДж/моль. При атмосферном давлении соединение кипит при 77 °C. Энтальпия испарения при температуре кипения составляет 31,94 кДж/моль. Функция давления пара следует уравнению Антуана

где

давление пара в барах ,
- абсолютная температура в градусах Кельвина , а
, , являются константами.

Данная функция действительна в диапазоне температур от 289 до 349 К (16–76 °C).

Энтальпия испарения в кДж/моль рассчитывается по эмпирическому уравнению Майера и Свободы [15]

где

— приведенная температура , а = 523,2 К — критическая температура .
= 54,26 кДж/моль и = 0,2982 — константы.

В следующей таблице приведены наиболее важные термодинамические свойства этилацетата в различных условиях.

Безопасность

LD 50 для крыс составляет 5620 мг/кг, [24] что указывает на низкую острую токсичность. Учитывая, что химическое вещество естественным образом присутствует во многих организмах, риск токсичности невелик.

Чрезмерное воздействие этилацетата может вызвать раздражение глаз, носа и горла. Сильное передозировка может вызвать слабость, сонливость и потерю сознания. [25] Люди, подвергшиеся воздействию концентрации 400 ppm в 1,4 мг/л этилацетата в течение короткого времени, страдали от раздражения носа и горла. [26] Этилацетат является раздражителем конъюнктивы и слизистой оболочки дыхательных путей . Эксперименты на животных показали, что при очень высоких концентрациях эфир оказывает угнетающее действие на центральную нервную систему и приводит к летальному исходу; при концентрациях от 20 000 до 43 000 ppm (2,0–4,3%) может возникнуть отек легких с кровотечениями , симптомы угнетения центральной нервной системы, вторичная анемия и поражение печени . У людей концентрации 400 ppm вызывают раздражение носа и глотки ; Известны также случаи раздражения конъюнктивы с временным помутнением роговицы . В редких случаях воздействие может вызвать сенсибилизацию слизистой оболочки и сыпь на коже . Раздражающее действие этилацетата слабее, чем у пропилацетата или бутилацетата . [27]

Ссылки

  1. ^ "Паспорт безопасности этилацетата".
  2. ^ abcde Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0260". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ abc Запись об ацетате этила в базе данных веществ GESTIS Института охраны труда и техники безопасности , дата обращения 7 декабря 2020 г.
  4. ^ ab "Этилацетат". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  5. ^ abc Рименшнайдер, Вильгельм; Болт, Герман М. «Органические сложные эфиры». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a09_565.pub2. ISBN 978-3527306732.
  6. ^ Паркер, Джозеф (1832). "Эдинбургская энциклопедия". Эдинбургская энциклопедия . 5 .
  7. ^ Dutia, Pankaj (10 августа 2004 г.). "Этилацетат: Техно-коммерческий профиль" (PDF) . Chemical Weekly : 184 . Получено 21.03.2009 .
  8. ^ ""Глобальный рынок ацетата этила будет оценен в 3,3 млрд долларов в 2018 году" сообщает Visiongain". Visiongain . 2019-09-05 . Получено 2019-09-05 .
  9. ^ Мисоно, Макото (2009). «Последний прогресс в практическом применении гетерополикислотных и перовскитных катализаторов: каталитическая технология для устойчивого общества». Catalysis Today . 144 (3–4): 285–291. doi :10.1016/j.cattod.2008.10.054.
  10. ^ ico.org Архивировано 29.04.2007 на Wayback Machine
  11. ^ Littledyke, M.; Cherrett, JM (июнь 1976 г.). «Прямое употребление сока растений из срезанных листьев муравьями-листорезами Atta cephalotes (L.) и acromyrmex octospinosus (reich) (Formicidae, Attini)». Бюллетень энтомологических исследований . 66 (2): 205–217. doi :10.1017/S0007485300006647. ISSN  1475-2670.
  12. ^ Cilia, G.; Flaminio, S.; Quaranta, M. (2022). «Новый и неинвазивный метод извлечения ДНК из сухих образцов пчел». Scientific Reports . 12 (1): 11679. Bibcode :2022NatSR..1211679C. doi :10.1038/s41598-022-15595-8. PMC 9270346 . PMID  35804181. 
  13. ^ Тан, Вэй Вэнь; У, Бин; Вэй, Йе; Ёсикай, Наохико (2018). «Синтез пиридина, катализируемый медью и вторичными аминами, из O-ацетилоксимов и α,β-ненасыщенных альдегидов». Органические синтезы . 95 : 1–14. doi :10.15227/orgsyn.095.0001.
  14. ^ Инглис, Дж. К. Х.; Робертс, К. С. (1926). «Этилацетоацетат». Org. Synth . 6 : 36. doi :10.15227/orgsyn.006.0036.
  15. ^ ab V. Majer, V. Svoboda: Энтальпии испарения органических соединений: критический обзор и компиляция данных . Blackwell Scientific Publications, Оксфорд, 1985, ISBN 0-632-01529-2.
  16. ^ KB Wiberg, LS Crocker, KM Morgan: Термохимические исследования карбонильных соединений. 5. Энтальпии восстановления карбонильных групп . В: J. Am. Chem. Soc. 113, 1991, стр. 3447–3450. doi:10.1021/ja00009a033.
  17. ^ GS Parks, HM Huffman, M. Barmore: Термические данные об органических соединениях. XI. Теплоемкости, энтропии и свободные энергии десяти соединений, содержащих кислород или азот . В: J. Am. Chem. Soc. 55, 1933, S. 2733–2740, doi:10.1021/ja01334a016.
  18. ^ ab DR Stull, Jr.: Химическая термодинамика органических соединений . Wiley, Нью-Йорк, 1969.
  19. ^ ME Butwill, JD Rockenfeller: Теплоты сгорания и образования этилацетата и изопропилацетата . В: Thermochim. Acta. 1, 1970, стр. 289–295. doi:10.1016/0040-6031(70)80033-8.
  20. ^ Pintos, M.; Bravo, R.; Baluja, MC; Paz Andrade, MI; Roux-Desgranges, G.; Grolier, J.-PE (1988). «Термодинамика бинарных смесей алканоат + алкан. Концентрационная зависимость избыточных теплоемкостей и объемов». Can. J. Chem . 66 (5): 1179–1186. doi :10.1139/v88-193.
  21. ^ D. Ambrose, JH Ellender, HA Gundry, DA Lee, R. Townsend: Термодинамические свойства органических кислородных соединений. LI. Давления паров некоторых эфиров и жирных кислот . В: J. Chem. Thermodyn. 13, 1981, S. 795–802. doi:10.1016/0021-9614(81)90069-0.
  22. ^ S. Young, GL Thomas: Давления паров, молекулярные объемы и критические константы десяти низших эфиров . В: J. Chem. Soc. 63, 1893, S. 1191.
  23. ^ Й. Шмидт: Auslegung von Sicherheitsventilen für Mehrzweckanlagen nach ISO 4126-10 (на немецком языке) . В: Хим. Инж. Техн. 83, 2011, стр. 796–812. doi:10.1002/cite.201000202.
  24. ^ Опасность этилацетата Паспорт безопасности «Номер этилацетата: E2850».
  25. ^ Mackison, FW; Stricoff, RS; Partridge, LJ Jr., ред. (январь 1981 г.). NIOSH/OSHA – Руководство по охране труда при химических опасностях . DHHS (NIOSH) Публикация № 81–123. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США.
  26. ^ Clayton, GD; Clayton, FE, ред. (1993–1994). Промышленная гигиена и токсикология Патти. Тома 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F: Токсикология (4-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons. стр. 2981.
  27. ^ Энциклопедия охраны труда и техники безопасности , Женева, Швейцария: Международное бюро труда, 1983, стр. 782

Внешние ссылки