stringtranslate.com

Меркаптобензотиазол

2-Меркаптобензотиазол — сероорганическое соединение с формулой C 6 H 4 (NH)SC=S . Белое твердое вещество, используется при серной вулканизации резины. [1]

Структура

Таутомеры и депротонированная форма меркаптобензотиазола

Молекула плоская с двойной связью C=S, поэтому название меркаптобензотиазол является неправильным, более подходящим названием могло бы быть бензотиазолин-2-тион . Измерения раствора с помощью ЯМР-спектроскопии не смогли измерить присутствие таутомера тиола , которое подразумевает название, вместо этого он существует в виде тиона / дитиокарбамата , а водород появляется на азоте в твердом состоянии, газовой фазе и в растворе. [2] Теория показывает, что таутомер тиона примерно на 39 кДж/моль ниже по энергии, чем тиол, а связанный водородом димер тиона имеет еще более низкую энергию. [3] При щелочном pH больше 7 депротонированная тиолатная форма наиболее распространена. Протонированная форма не может быть обнаружена в диапазоне pH 2-11. [4]

Синтез

Это соединение было получено многими методами. Промышленный путь включает высокотемпературную реакцию анилина и сероуглерода в присутствии серы, которая протекает по этому идеализированному уравнению: [3]

C6H5NH2 + CS2 + S → C6H4 ( NH ) SC = S + H2S

Традиционный путь — реакция 2-аминотиофенола и сероуглерода:

C6H4 (NH2 ) SH + CS2 → C6H4 ( NH ) SC = S + H2S

Этот метод был разработан первооткрывателем соединения, А. В. Хоффманном. Другие пути, разработанные Хоффманном, включают реакции сероуглерода с 2-аминофенолом и гидросульфида натрия с хлорбензотиазолом. [5] Дальнейшие синтетические достижения были зарегистрированы в 1920-х годах, в том числе демонстрация того, что фенилдитиокарбаматы пиролизуются до производного бензотиазола. [6]

Реакции

Соединение нерастворимо в воде, но растворяется при добавлении основания, что отражает депротонирование. [7] Обработка никелем Ренея приводит к монодесульфуризации, что дает бензотиазол : [3]

C6H4 ( NH )SC=S + Ni → C6H4 ( N ) SCH + NiS

Бензокольцо подвергается электрофильному ароматическому замещению в пара-положении к азоту. [3]

Окисление дает меркаптобензотиазолдисульфид. Этот дисульфид реагирует с аминами , давая производные сульфенамида, такие как 2-морфолинодитиобензотиазол. Эти соединения используются в серной вулканизации , где они действуют как ускорители.

Использует

При использовании 2-меркаптобензотиазола резина вулканизируется с меньшим количеством серы, а при более умеренных температурах оба фактора дают более прочный продукт. Этот эффект был отмечен рабочими в Pirelli и Goodyear Tire & Rubber. [1] Лорин Б. Себрелл получил медаль Чарльза Гудиера 1942 года за свою работу по меркаптобензотиазолу.

В полимеризации он находит применение в качестве ингибитора радикальной полимеризации, агента передачи цепи , реформинг-агента и добавки для фотоинициаторов . [8]

Это соединение также использовалось в прошлом в золотодобывающей промышленности для пенной флотации золота из рудных остатков в рамках процесса извлечения. [9]

Натриевая соль используется как биоцид и консервант в клеях (особенно на основе латекса, крахмала, казеина и животных клеев), бумаге, текстиле. Часто встречается вместе с диметилдитиокарбаматом натрия , например, Vancide 51. Цинковая соль используется как вторичный ускоритель при вулканизации латексной пены. [10]

Его можно добавлять в гидравлические жидкости на масляной основе , теплоносители ( масла , антифризы ), смазочно-охлаждающие жидкости и другие смеси в качестве ингибитора коррозии , эффективного для меди и медных сплавов . [11]

Он также используется в ветеринарной дерматологии. [12]

В гальваностегии он используется как осветлитель для ванн с медным купоросом , около 50-100 миллиграммов/литр. Также может быть добавлен в ванны с цианидом серебра. [11]

Безопасность

Меркаптобензотиазол имеет низкую токсичность для мышей, LD50 составляет >960 мг/кг. [3]

Исследования выявили его как потенциальный канцероген для человека . [13] [14] В 2016 году Всемирная организация здравоохранения определила его как вероятно канцерогенное для человека. [15]

Он вызывает аллергический контактный дерматит . [16] Производное морфолинилмеркаптобензотиазола является зарегистрированным аллергеном в защитных перчатках, включая латексные, нитриловые и неопреновые перчатки. [17]

Он попадает в воздух в результате износа автомобильных шин и может попасть в дыхательные пути . [18]

Ссылки

  1. ^ аб Энгельс, Ганс-Вильгельм; Вайденхаупт, Херрманн-Йозеф; Пьерот, Манфред; Хофманн, Вернер; Ментинг, Карл-Ганс; Мергенхаген, Томас; Шмоль, Ральф; Урландт, Стефан (2004). «Каучук, 4. Химия и добавки». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a23_365.pub2. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Чесик, Дж. П.; Донохью, Дж. (1971). «Молекулярная и кристаллическая структура 2-меркаптобензотиазола». Acta Crystallographica Раздел B: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 27 (7): 1441–1444. doi :10.1107/S0567740871004102.
  3. ^ abcde Wu, Feng-Ling; m. Hussein, Waleed; p. Ross, Benjamin; p. Mcgeary, Ross (2012). "2-меркаптобензотиазол и его производные: синтез, реакции и применение". Current Organic Chemistry . 16 (13): 1555–1580. doi :10.2174/138527212800840964.
  4. ^ Galvão, Tiago LP; Kuznetsova, Alena; Gomes, José RB; Zheludkevich, Michael L.; Tedim, João; Ferreira, Mário GS (март 2016 г.). "Вычислительное УФ-видимое спектроскопическое исследование химической структуры ингибитора коррозии 2-меркаптобензотиазола в водном растворе". Theoretical Chemistry Accounts . 135 (3). doi :10.1007/s00214-016-1839-3. ISSN  1432-881X. S2CID  102219996.
  5. ^ AW Хофманн (1887). «Zur Kenntniss des o-Amidophenilmercaptans». хим. Бер . 20 : 1788–1797. дои : 10.1002/cber.188702001402.
  6. ^ Sebrell, LB; Boord, CE (1923). «Получение и свойства 1-меркаптобензотиазола, его гомологов и производных». J. Am. Chem. Soc . 45 (10): 2390–2399. doi :10.1021/ja01663a023.
  7. ^ Башиардес, Джордж (2005). "Бензотиазол-2-Тиол". Энциклопедия реагентов для органического синтеза . doi :10.1002/047084289X.rn00575. ISBN 0471936235.
  8. ^ «2-Меркаптобензотиазол: полуультраускоритель вулканизации».
  9. ^ CABASSI, PAJ; et al. (ноябрь–декабрь 1983 г.). «Улучшенная флотация золота из остатков руд Orange Free State» (PDF) . Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии . 83 (11): 270–276. ISSN  0038-223X.
  10. ^ Эш, Майкл (2004). Справочник по зеленым химикатам. Информационные ресурсы Synapse. ISBN 9781890595791.
  11. ^ ab "2 Меркаптобензотиазол (МБТ) Применение". 25 июня 2019 г.
  12. ^ "Меркаптобензотиазол". drugs.com .
  13. ^ T. Sorahan (апрель 2009 г.). «Риски рака у рабочих химического производства, подвергшихся воздействию 2-меркаптобензотиазола». Occup Environ Med . 66 (4): 269–273. doi :10.1136/oem.2008.041400. PMID  19158128. S2CID  3226097.
  14. ^ Ученые Национальной токсикологической программы (май 1988 г.). "Исследования токсикологии и канцерогенеза 2-меркаптобензотиазола (CAS № 149-30-4) на крысах F344/N и мышах B6C3F1 (исследования через зонд)" (NTP Toxicology and Carcinogenesis Studies of 2-Mercaptobenzothiazole (CAS No. 149-30-4) in F344/N Rats and B6C3F1 Mice (Gavage Studies)). Natl Toxicol Program Tech Rep Ser . 332 : 1–172. PMID  12732904.
  15. ^ Крис Грэм (28 февраля 2016 г.). «Химическое вещество, обнаруженное в детских пустышках и презервативах, «вероятно, вызывает рак». The Telegraph . Получено 29 февраля 2016 г.
  16. ^ Джиллиан де Ганнес; Саяли Тадвалкар; Аарон Вонг и Нино Мебуке (2013), Британская Колумбия не соответствует североамериканским стандартам скрининга: каковы последствия для работников с аллергическим контактным дерматитом? (PDF) , WorkSafeBC, архивировано из оригинала (PDF) 2016-01-09
  17. ^ Роуз, РФ; Лайонс, П.; Хорн, Х.; Уилкинсон, С.М. (2009), «Обзор материалов и аллергенов в защитных перчатках», Контактный дерматит , 61 (3): 129–137, doi :10.1111/j.1600-0536.2009.01580.x, PMID  19780770, S2CID  25877257
  18. ^ Авагян, Р.; Садиктсис, И.; Бергвалл, К.; Вестерхольм, Р. (2014), «Частицы износа протектора шин в окружающем воздухе — ранее неизвестный источник воздействия биоцида 2-меркаптобензотиазола на человека», Environmental Science and Pollution Research , 21 (19): 11580–11586, doi :10.1007/s11356-014-3131-1, PMID  25028318, S2CID  9147927