Ättiksyraanhydrid

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 26 december 2019; kontroller kräver 7 redigeringar .
Ättiksyraanhydrid [1] [2] [3] [4]
Allmän
Systematiskt
namn		 ättiksyraanhydrid
Förkortningar Ac2O _ _
Traditionella namn ättiksyraanhydrid,
etansyraanhydrid,
acetylacetat ,
acetyloxid
Chem. formel ( CH3CO ) 2O _
Råtta. formel C4H6O3 _ _ _ _ _
Fysikaliska egenskaper
stat färglös transparent vätska med en stickande lukt
Molar massa 102,09 g/ mol
Densitet 1,0820 g/cm³
Ytspänning 0,03265 N/m
Dynamisk viskositet 901 Pa s
Joniseringsenergi 965 kJ/mol
Ledningsförmåga 4,8 10-7  S /m
Termiska egenskaper
Temperatur
 •  smältning -73,1°C
 •  kokande 139,6°C
 •  blinkar 52,5-53°C
 •  spontan antändning 316°C
Explosiva gränser 2,7–10,3 %
Kritisk punkt  
 • temperatur 295,8°C
 • tryck 45,4 atm
Mol. värmekapacitet 168,2 30 °C  J/(mol K)
Värmeledningsförmåga 0,2209 10 -3  W/(m K)
Entalpi
 •  utbildning –624,42 f , –576,1 par  kJ/mol
 •  smältning 10,5 kJ/mol
 •  kokande 276,7[ specificera ]  kJ/mol
 •  sublimering 48,3 kJ/mol
Ångtryck 0,4 20°C , 1,7 40°C , 5,2 60°C , 13,3 80°C , 28,7 100°C , 53,3 120°C  atm
Kemiska egenskaper
Löslighet
 • i vatten 12 g i 100 g kallt vatten
Dielektricitetskonstanten 20.5
Optiska egenskaper
Brytningsindex 1,3906
Strukturera
Dipolmoment 2,8  D
Klassificering
Reg. CAS-nummer 108-24-7
PubChem 7918
Reg. EINECS-nummer 203-564-8
LEDER   O=C(OC(=O)C)C
InChI   InChI=1S/C4H6O3/c1-3(5)7-4(2)6/h1-2H3WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N
RTECS AK1925000
CHEBI 36610
FN-nummer 1715
ChemSpider 7630
Säkerhet
Begränsa koncentrationen 21 mg/ m3
LD 50 1,78-5 mg/kg
Riskfraser (R) R10 , R20/22 , R34
Säkerhetsfraser (S) S26 , S36/37/39 , S45
Kort karaktär. fara (H) H226 , H302 , H314 , H332
säkerhetsåtgärder. (P) P280 , P305+P351+P338 , P310
GHS-piktogram Piktogram "flamma" för CGS-systemetPiktogram "Korrosion" av CGS-systemetPiktogram "Utropstecken" för CGS-systemet
NFPA 704 NFPA 704 fyrfärgad diamant 2 2 ett
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Ättiksyraanhydrid ( ättiksyraanhydrid ), ( CH 3 CO ) 2 O , Ac 2 O är en färglös vätska med en skarp lukt , löslig i bensen , dietyleter och andra organiska lösningsmedel. Det används ofta i industrin och organisk syntes.

Industriella produktionsmetoder

Föråldrade metoder

Historiskt sett var den första metoden för syntes av ättiksyraanhydrid baserad på omvandlingen av natriumacetat CH3COONa till acetylklorid CH3COCl under inverkan av en oorganisk klorid ( vanligtvis tionylklorid SOCl2 , sulfurylklorid SO2Cl2 eller fosforyl ) . klorid POCI3 ) . I det andra steget reagerade den resulterande acetylkloriden med ett överskott av natriumacetat för att bilda ättiksyraanhydrid [5] .

I ett annat tillvägagångssätt , omvandlades ättiksyra till ättiksyraanhydrid genom inverkan av fosgen i närvaro av aluminiumklorid [5] .

Andra metoder har också använts tidigare, såsom sönderdelning av etylidendiacetat till acetaldehyd och ättiksyraanhydrid i närvaro av sura katalysatorer , och den katalytiska reaktionen av vinylacetat med ättiksyra. För närvarande används inte dessa processer inom industrin. De huvudsakliga produktionsmetoderna är reaktionen av keten med ättiksyra, oxidation av acetaldehyd och karbonylering av metylacetat [5] .

Härledning från keten

Denna syntesmetod består av två steg: termisk nedbrytning av ättiksyra till keten och reaktion av keten med ättiksyra. Det första steget äger rum i gasfasen vid en temperatur på 700-750°C i närvaro av spårmängder av trietylfosfat . Som en reaktor används spolar gjorda av eldfasta stållegeringar ( Sicromal , 25% Cr , 20% Ni , 2% Si ). En metod har också utvecklats för att erhålla keten genom nedbrytning av aceton , men denna metod har ingen industriell betydelse.

Den resulterande ketenen tas sedan upp i isättika, vilket resulterar i rå ättiksyraanhydrid, som fraktioneras destilleras. Under destillationen samlas flera fraktioner upp: förkörning (1%, består av ättiksyror och lättare föroreningar, till exempel aceton och metylacetat ), fraktion I (~ 10%, en blandning av ättiksyra och ättiksyraanhydrid) och ren anhydrid. Renheten hos den på detta sätt erhållna ättiksyraanhydriden överstiger inte 99 % (resten är ättiksyra), eftersom produkten sönderdelas delvis under destillation.

Syntesen av ättiksyraanhydrid från keten används av många företag. För att få 100 kg ättiksyraanhydrid krävs 122 kg ättiksyra. Metoden skapar inga allvarliga miljöproblem: biproduktgaser förbränns i ugnen och ger den temperatur som krävs för det första steget; det finns inget avloppsproblem [6] .

Oxidation av acetaldehyd

Ättiksyraanhydrid kan erhållas genom vätskefasoxidation av acetaldehyd i luft, med bildning av perättiksyra i det första steget , som sedan reagerar med en andra acetaldehydmolekyl och bildar ättiksyraanhydrid.

Väsentliga för denna process är det snabba avlägsnandet av vatten från reaktionsblandningen och användningen av en lämplig katalysator . Reaktionen ger alltid en blandning av ättiksyraanhydrid och ättiksyra; den senare bildas som ett resultat av sönderdelning av målprodukten med vatten. Eftersom hydrolysen sker i stor utsträckning vid temperaturer över 60 °C, utförs processen mellan 40 °C och 60 °C. Mangan , koppar , kobolt , nickelacetater eller kopparsalter av fettsyror används som katalysatorer .

Reaktionen är exoterm , vilket kräver effektiv kylning. Den huvudsakliga kylningsmetoden är att tillsätta lågkokande lösningsmedel, vanligtvis metylacetat eller etylacetat , till reaktionsblandningen . Förutom deras funktion att avlägsna värme, tillåter dessa lösningsmedel att vatten avlägsnas från blandningen när de kokar som en azeotrop blandning med vatten.

I praktiken används en blandning av acetaldehyd och etylacetat (1:2), som oxideras med luft genom tillsats av 0,05–0,1 % koboltacetat och kopparacetat (1:2) vid 40 °C. Förhållandet mellan ättiksyraanhydrid och ättiksyra i den resulterande produkten är 56:44, medan det vid oxidation i frånvaro av etylacetat endast är 20:80 [7] .

Karbonylering av metylacetat

Nackdelen med termisk nedbrytning av ättiksyra till keten är behovet av betydande energikostnader. Dessutom är processer baserade på användning av syntesgas , som i sin tur erhålls från metan , industriellt användbara . Ett exempel är den industriella produktionen av ättiksyra från metanol , utvecklad av Monsanto- företaget .

1973 patenterade Halcon en  metod för karbonylering av metylacetat i närvaro av en rodiumkatalysator för att producera ättiksyraanhydrid. Processen fortskrider i flytande fas vid en temperatur på 160–190 °C och ett partialtryck av kolmonoxid (II) CO lika med 2–5 MPa. Råvaran som används är metylacetat, som bildas som en biprodukt vid framställning av ättiksyra från metanol och CO. Råprodukten destilleras för att ge 99% ren ättiksyraanhydrid. Den första anläggningen som använder denna process började fungera 1983 [8] .

Laboratoriemetoder för att erhålla

I laboratoriet framställs ättiksyraanhydrid genom att omsätta acetylklorid med vattenfritt natriumacetat . Används också är reaktionen av ättiksyra med oorganiska anhydrider och syraklorider ( SO 2 Cl 2 , SOCl 2 , COCl 2 , N 2 O 4 , POCl 3 ) [1] .

Rening i laboratoriet

Tillräckligt renad ättiksyraanhydrid kan vanligtvis erhållas genom destillation med en effektiv återloppskylare . Ättiksyraföroreningar avlägsnas genom kokning med kalciumkarbid CaC 2 eller genom upphettning med magnesiumspån (80–90 °C, 5 dagar). Torkning av ättiksyraanhydrid utförs över natriumtråd under en vecka. Ättiksyraanhydrid kan också renas genom azeotropisk destillation med toluen . En snabb reningsmetod är att skaka ättiksyraanhydriden med P 2 O 5 , sedan med kaliumkarbonat och fraktionerad destillation [9] .

Fysiska egenskaper

Ättiksyraanhydrid är en färglös transparent rörlig vätska med en stickande lukt. Det är lösligt i bensen , dietyleter , etanol , kloroform , ättiksyra , tetrahydrofuran , endast i kallt vatten. Vid upplösning i vatten och alkoholer sker en långsam nedbrytning, som accelererar vid upphettning [1] [10] .

Kemiska egenskaper

Ättiksyraanhydrid används ofta i acyleringsreaktioner (i detta fall acetylering ), som involverar en lång rad olika föreningar [11] .

En annan viktig egenskap hos ättiksyraanhydrid är dess förmåga att ta bort vatten i kemiska reaktioner. Denna egenskap används ofta i organisk syntes, såväl som i den kemiska industrin. I synnerhet används ättiksyraanhydrid som avvattningsmedel vid framställning av RDX . Också under inverkan av ättiksyraanhydrid förlorar oximer vatten för att bli nitriler . Dessutom är ättiksyraanhydrid involverad i många cykliseringsreaktioner [12] .

Ättiksyraanhydrid reagerar med Perkin och andra reaktioner av karbonylföreningar [5] .

Spektraldata

Användning

Industriell användning

Ungefär 80 % av den ättiksyraanhydrid som syntetiseras i industrin går till tillverkning av cellulosaacetat [14] .

Användning i organisk syntes

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 Chemical Encyclopedia/Ed. I. L. Knunyants. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1992. - T. 5. - S. 33. - ISBN 5-85270-039-8 .
  2. ↑ Ullmann, 2000 , sid. 239-240.
  3. ↑ Dekanus JA Langes handbok i kemi. - McGraw-Hill, 1999. - ISBN 0-07-016384-7 .
  4. ↑ Sigma-Aldrich. Ättiksyraanhydrid, ReagentPlus, ≥ 99 % . Hämtad 2 maj 2013. Arkiverad från originalet 10 maj 2013.
  5. ↑ 1 2 3 4 Ullmann, 2000 , sid. 244.
  6. ↑ Ullmann, 2000 , sid. 244-246.
  7. ↑ Ullmann, 2000 , sid. 247-248.
  8. ↑ Ullmann, 2000 , sid. 248-249.
  9. ↑ Amarego WLF, Chai CLL Rening av laboratoriekemikalier. — Sjätte uppl. - Elsevier, 2009. - S. 90. - ISBN 978-1-85617-567-8 .
  10. ↑ 12 Ullmann, 2000 , sid. 240.
  11. ↑ Ullmann, 2000 , sid. 241-242.
  12. ↑ Ullmann, 2000 , sid. 243.
  13. ↑ 1 2 Spektral databas för organiska föreningar SDBS . Hämtad 4 maj 2013. Arkiverad från originalet 10 maj 2013.
  14. ↑ Speight JG handbok för kemisk process och design. - McGraw-Hill, 2002. - P. 2.15. — ISBN 0-07-137433-7 .

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger