Maleinsyraanhydrid

Maleinsyraanhydrid
Namn
	Föredraget IUPAC-namn Furan-2,5-dion
	Andra namn ; ; ; ; Maleinsyraanhydrid cis -Butenedionsyraanhydrid 2,5-furandion Maleinsyraanhydrid Giftig anhydrid
Identifierare
CAS-nummer	108-31-6 ;
3D-modell ( JSmol )	Interaktiv bild;
Beilstein referens	106909
ChEBI	CHEBI:474859 ;
ChEMBL	ChEMBL374159 ;
ChemSpider	7635 ;
ECHA InfoCard	100.003.247
EG-nummer	203-571-6;
Gmelin Referens	2728
PubChem CID	7923;
RTECS-nummer	ON3675000;
UNII	V5877ZJZ25 ;
FN-nummer	2215
CompTox Dashboard ( EPA )	DTXSID7024166 ;
	InChI InChI=1S/C4H2O3/c5-3-1-2-4(6)7-3/h1-2H Nyckel: FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/C4H2O3/c5-3-1-2-4(6)7-3/h1-2H Nyckel: FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYAP ;
	LEDER C1=CC(=O)OC1=O;
Egenskaper
Kemisk formel	C4H2O3 _ _ _ _ _
Molar massa	98,057 g-mol -1
Utseende	Vita kristaller eller nålar
Odör	irriterande, kvävande
Densitet	1,48 g/cm 3
Smältpunkt	52,8 °C (127,0 °F; 325,9 K)
Kokpunkt	202 °C (396 °F; 475 K)
Vattenlöslighet	Reagerar
Ångtryck	0,2 mmHg (20°C)
Magnetisk känslighet (χ)	-35,8·10 -6 cm3 / mol
Faror
	GHS- märkning :
Piktogram
Signalord	Fara
Faroangivelser	H302 , H314 , H317 , H334 , H372
Skyddsangivelser	P260 , P261 , P264 , P270 , P272 , P280 , P285 , P301+P312 , P301+P330+P331 , P302 +P352 , P303+P361 +P043 , P3 P4+ , P3 P4+ , P3 P4+ + P351+P338 , P310 , P314 , P321 , P330 , P333+P313 , P342+P311 , P363 , P405 , P501
NFPA 704 (branddiamant)	3 1 1
Flampunkt	102 °C (216 °F; 375 K)
Explosiva gränser	1,4 %–7,1 %
	Dödlig dos eller koncentration (LD, LC):
LD 50 ( mediandos )	; ; ; ; 465 mg/kg (oral, mus) 850 mg/kg (oral, råtta) 875 mg/kg (oral, kanin) 390 mg/kg (oral, marsvin) 400 mg/kg (oral, råtta)
	NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser):
PEL (tillåtet)	TWA 1 mg/m 3 (0,25 ppm)
REL (rekommenderas)	TWA 1 mg/m 3 (0,25 ppm)
IDLH (Omedelbar fara)	10 mg/m 3
Säkerhetsdatablad (SDS)	Säkerhetsdatablad hos JT Baker
Besläktade föreningar
Besläktade syraanhydrider	Bärnstenssyraanhydrid
Besläktade föreningar	Maleinsyra
	Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa). ( vad är ?) Infobox referenser

Maleinsyraanhydrid är en organisk förening med formeln C ₂ H ₂ (CO) ₂ O. Det är syraanhydriden av maleinsyra . Det är ett färglöst eller vitt fast ämne med en skarp lukt. Den tillverkas industriellt i stor skala för applikationer i beläggningar och polymerer .

Produktion

Maleinsyraanhydrid produceras genom ångfasoxidation av n -butan . Den övergripande processen omvandlar metylgrupperna till karboxylat och dehydrerar ryggraden. Selektiviteten i processen återspeglar robustheten hos maleinsyraanhydrid, med dess konjugerade dubbelbindningssystem. Traditionellt framställdes maleinsyraanhydrid genom oxidation av bensen eller andra aromatiska föreningar . Från och med 2006 fortsätter endast ett fåtal mindre anläggningar att använda bensen.

I båda fallen matas bensen och butan in i en ström av varm luft, och blandningen leds genom en katalysatorbädd vid hög temperatur. Förhållandet mellan luft och kolväte kontrolleras för att förhindra att blandningen antänds. Vanadinpentoxid och molybdentrioxid är de katalysatorer som används för bensenvägen, medan vanadinfosfat används för butanvägen:

C ₄ H ₁₀ + 3,5 O ₂ → C ₄ H ₂ O ₃ + 4 H ₂ O ∆H = −1236 kJ/mol

Den huvudsakliga konkurrerande processen innebär full förbränning av butanen, en omvandling som är dubbelt så exoterm som den partiella oxidationen.

Den traditionella metoden med bensen blev oekonomisk på grund av de höga och fortfarande stigande bensenpriserna och genom att följa reglerna för bensenutsläpp . Vid produktionen av maleinsyraanhydrid (4 C-atomer) går dessutom en tredjedel av de ursprungliga kolatomerna förlorade som koldioxid vid användning av bensen (6 kolatomer). De moderna katalytiska processerna utgår från en 4-kolmolekyl och binder bara syre och tar bort vatten; 4-C-baskroppen av molekylen förblir intakt. Sammantaget är den nyare metoden därför mer materialeffektiv .

Paralleller finns med produktionen av ftalsyraanhydrid : Medan äldre metoder använder naftalen , använder moderna metoder o -xylen som råmaterial.

Reaktioner

Kemin hos maleinsyraanhydrid är mycket rik, vilket återspeglar dess lättillgänglighet och bifunktionella reaktivitet. Det hydrolyserar och producerar maleinsyra , cis -HOOC–CH=CH–COOH. Med alkoholer genereras halvestern, t.ex. cis -HOOC–CH=CH–COOCH ₃ .

Maleinsyraanhydrid är ett klassiskt substrat för Diels-Alder-reaktioner . Det användes för arbete 1928, på reaktionen mellan maleinsyraanhydrid och 1,3-butadien, för vilket Otto Paul Hermann Diels och Kurt Alder tilldelades Nobelpriset 1950. Det är genom denna reaktion som maleinsyraanhydrid omvandlades till många bekämpningsmedel och läkemedel. Deras patent från 1928 gav också många andra exempel på reaktioner som involverade maleinsyraanhydrid, såsom reaktionen med cyklopentadien för att bilda nadicanhydrid .

Michael-reaktion av maleinsyraanhydrid med aktiva metylen- eller metinföreningar såsom malonat- eller acetoacetatestrar i närvaro av natriumacetatkatalysator. Dessa intermediärer användes därefter för genereringen av Krebs-cykelmellanprodukterna akonitiska och isocitriska syror.

Maleinsyraanhydrid dimeriseras i en fotokemisk reaktion för att bilda cyklobutantetrakarboxylsyradianhydrid (CBTA). Denna förening används vid framställning av polyimider och som en inriktningsfilm för flytande kristallskärmar .

Det är också en ligand för lågvalenta metallkomplex, exempel är Pt(PPh ₃ ) ₂ (MA) och Fe(CO) ₄ (MA).

På grund av sin cykel av 4 π elektroner i en uppsättning av 5 atomer med p-orbitaler, ansågs maleinsyraanhydrid länge uppvisa antiaromaticitet . En termokemisk studie drog dock slutsatsen att endast 8 kJ/mol destabiliseringsenergi kan tillskrivas denna effekt, vilket gör den i bästa fall svagt antiaromatisk.

Används

Maleinsyraanhydrid används i många applikationer.

Plast & hartser

Omkring 50 % av världens maleinsyraanhydridproduktion används vid tillverkning av omättade polyesterhartser ( UPR). Hackade glasfibrer läggs till UPR för att producera glasfiberarmerad plast som används i ett brett spektrum av applikationer som fritidsbåtar , badrumsinredningar, bilar, tankar och rör.

Maleinsyraanhydrid hydreras till 1,4-butandiol (BDO), som används vid tillverkning av termoplastiska polyuretaner , elastan/spandexfibrer, polybutylentereftalat (PBT) hartser och många andra produkter.

Härdare

Malathion är en populär insekticid som härrör från maleinsyraanhydrid.

Struktur av natriumsulfosuccinat-estrar , vanlig klass av ytaktiva ämnen härledda från maleinsyraanhydrid.

Alkenylbärnstenssyraanhydrider , som härrör från maleinsyraanhydrid, används i stor utsträckning vid papperstillverkning.

Diels-Alder-reaktion av maleinsyraanhydrid och butadien och isopren ger respektive tetrahydroftalsyraanhydrider som kan hydreras till motsvarande hexahydroftalsyraanhydrider. Dessa arter används som härdare i epoxihartser . En annan marknad för maleinsyraanhydrid är smörjoljetillsatser, som används i vevhusoljor för bensin och dieselmotorer som dispergeringsmedel och korrosionsinhibitorer. Förändringar i smörjmedelsspecifikationer och effektivare motorer har haft en negativ effekt på efterfrågan på smörjoljetillsatser, vilket ger platta tillväxtutsikter för maleinsyraanhydrid i denna applikation.

Andra

Ett antal mindre applikationer för maleinsyraanhydrid. Livsmedelsindustrin använder äppelsyra som är ett derivat av maleinsyraanhydrid i konstgjorda sötningsmedel och smakförbättringar. Personliga vårdprodukter som konsumerar maleinsyraanhydrid inkluderar hårsprayer, lim och golvpolish. Maleinsyraanhydrid är också en prekursor till föreningar som används för rengöringsmedel för vattenbehandling, insekticider och fungicider, läkemedel och andra sampolymerer.

Stora producenter

Företag	Plats	Kapacitet (KMT/år)
Yongsan Chemicals, Inc.	Sydkorea	38
Bartek Ingredients Inc.	Kanada	28
Sasol-Huntsman	Tyskland	105
DSM NV	Nederländerna	100
INEOS	USA	50
Huntsman Corporation	USA	155
Huntsman Performance-produkter	USA	100
Lanxess Corporation	USA	75
Lonza Group AG	Schweiz	100
AOC-material	USA	55
Mitsubishi Chemical Corporation	Japan	32
Mitsui Chemicals, Inc	Japan	33
Mitsui Chemicals Polyurethanes, Inc.	Japan	100
Nippon Shokubai Co., Ltd	Japan	35
NOF Corporation	Japan	12
Polynt SpA	Italien	96
Mysore Petro Chemicals Ltd.	Indien	15

Källa : Kirk & Othmer

Solid State Chemicals, Ltd. startade produktion av fasta maleinsyraanhydridpastiller i USA 2014.

Världsmaleinsyraanhydridkapacitet per region Data i: kiloton per år

Område	2002	2012	2015 (KMT/år)
Nordamerika	235	311	370
Syd- och Centralamerika	44	41	46
Västeuropa	168	456	307
Central- och Östeuropa	64	58	60
Asien	315	483	1864
Afrika	10	10	14
Total	836	1359	2771

Källa : Kirk & Othmer ^{[ fullständig hänvisning behövs ]}

Packning och transport

Flytande maleinsyraanhydrid finns i tankbilar och/eller tankcontainrar som är gjorda av rostfritt stål, som är isolerade och försedda med värmesystem för att hålla temperaturen 65-75 °C. Tankbilar ska vara godkända för transport av smält maleinsyraanhydrid.

Flytande/smält maleinsyraanhydrid är ett farligt material i enlighet med RID/ADR.

Fasta maleinsyraanhydridpellets transporteras med lastbilar. Förpackningen är vanligtvis i 25 kg polyetenpåsar.

Effekter på människors hälsa och miljön

Denna förening utgör en relativt låg risk för miljön, en viktig egenskap för vissa applikationer. Hos människor kan exponering för maleinsyraanhydrid orsaka irritation i luftvägar , ögon , exponerade slemhinnor och hud . Maleinsyraanhydrid är också en hud- och andningssensibilisator.

Maleinsyraanhydrid är en kemikalie med låg riskprofil. Maleinsyraanhydrid hydrolyseras snabbt för att bilda maleinsyra i närvaro av vatten och därför är miljöexponering för maleinsyraanhydrid i sig osannolik. Maleinsyra är biologiskt nedbrytbar under aeroba förhållanden i avloppsslam samt i mark och vatten .

Matstärkelse för användning på nattmarknader som såldes från en leverantör i staden Tainan , Taiwan , visade sig innehålla maleinsyraanhydrid i december 2013. Leverantören undersöktes angående de 300 ton smutsad stärkelse; en tidigare inspektion i november hade hittat 32 ton.

externa länkar

Internationellt kemikaliesäkerhetskort 0799
NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0376" . Nationella institutet för arbetarskydd och hälsa ( NIOSH).
Kronisk toxicitet sammanfattning
Maleinsyraanhydrid på arbetarskyddsförvaltningen