Терефталевая кислота
Терефта́левая кислота́ (ТФК, 1,4-бензолдикарбоновая кислота) — двухосновная дикарбоновая ароматическая кислота с пара-расположением карбоксильных групп. Является изомером фталевой и изофталевой кислот.
| Терефталевая кислота | |||
|---|---|---|---|
| |||
 | |||
| Общие | |||
| Традиционные названия | пара-фталевая кислота, 1,4-бензолдикарбоновая кислота | ||
| Хим. формула | C8H6O4 | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | бесцв. кристаллы | ||
| Молярная масса | 166,14 г/моль | ||
| Плотность | 1,51 г/см³ | ||
| Энергия ионизации | 9,86 эВ | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | 427 °C | ||
| • воспламенения | 680 °C | ||
| Мол. теплоёмк. | 1210 Дж/(моль·К) | ||
| Энтальпия | |||
| • образования | –816 кДж/моль | ||
| Химические свойства | |||
| Константа диссоциации кислоты | 3,54, 4,46 | ||
| Растворимость | |||
| • в воде | 0,0019 г/100 мл | ||
| • в метаноле | 0,1 г/100 мл | ||
| • в ДМФА | 6,7 г/100 мл | ||
| • в уксусной кислоте | 0,035 г/100 мл | ||
| • в ДМСО | 20 г/100 мл | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 100-21-0 | ||
| PubChem | 7489, 4356128 и 22416364 | ||
| Рег. номер EINECS | 202-830-0 | ||
| SMILES | C1=CC(=CC=C1C(=O)O)C(=O)O | ||
| InChI | InChI=1S/C8H6O4/c9-7(10)5-1-2-6(4-3-5)8(11)12/h1-4H,(H,9,10)(H,11,12) KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N | ||
| RTECS | WZ0875000 | ||
| ChEBI | 15702 | ||
| ChemSpider | 7208 | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
Получение
Основным методом промышленного синтеза терефталевой кислоты является окисление п-ксилола в присутствии каталитической системы, содержащей кобальт, марганец и бром. Данная система обеспечивает практически полное количественное окисление метильных групп ксилола. Растворителем служит уксусная кислота, а окислителем является кислород воздуха. Источником брома могут быть бромоводород, бромид натрия, . Поскольку реакционная среда является коррозионноактивной, для синтеза используется титановое оборудование. Реактор работает при температуре 175—225 °C и давлении 1500—3000 кПа. Проводимая реакция весьма экзотермична.
Схема реакции:
В качестве побочного продукта в небольших количествах образуются пара-толуиловая кислота и 4-карбоксибензальдегид. Для их отделения, а также для очистки продукта от окрашенных примесей, смесь подвергают гидрированию в присутствии палладиевого катализатора с последующей кристаллизацией. При этом 4-карбоксибензальдегид превращается в более растворимую в воде п-толуиловую кислоту, а окрашенные примеси превращаются в бесцветные вещества. В процессе кристаллизации осаждают менее растворимую терефталевую кислоту.
Терефталевую кислоту высокой чистоты в промышленности получают путём гидролиза диметилтерефталата. Для этого сложный эфир нагревают с водой до 260—280 °C при 4500—5500 кПа.
В лабораторных условиях терефталевую кислоту очищают через её натриевую соль, которую кристаллизуют из воды и затем превращают в кислоту подкислением минеральной кислотой.
Физические и химические свойства
Терефталевая кислота представляет собой белый кристаллический порошок, плохо растворимый в воде и уксусной кислоте, хорошо растворимый в растворах щелочей.
Проявляет свойства типичной карбоновой кислоты. В частности, при действии водоотнимающих агентов (например, уксусного ангидрида) она превращается в полимерный ангидрид. При взаимодействии со спиртами терефталевая кислота даёт сложные эфиры, с основаниями она даёт соли, а реакция с оксихлоридом фосфора и тионилхлоридом приводит к .
Также терефталевая кислота вступает в реакции электрофильного замещения. Например, известны реакции её галогенирования в серной кислоте и сульфирования до моносульфопроизводного. Перегонка с оксидом кальция приводит к декарбоксилированию с образованием бензола.
Применение
Терефталевая кислота главным образом используется для получения насыщенных полиэфиров. Из полиэтилентерефталата производится 90 % от общего количества этих полимеров. Годовая потребность в нём в 1992 году составила 12,6·106 т. Из этого количества примерно 75 % используется в текстильной промышленности и производстве промышленных волокон, ещё 13 % — для получения пищевых контейнеров (например, бутылок для напитков), причём эта доля постоянно растёт. На производство плёнки для фото, видео, аудиозаписей и фотографий используется ещё 7 % от этого количества.
К другим областям применения терефталевой кислоты относятся производство полибутилентерефталата, используемого как промышленная электроизоляция, и диоктилтерефталата.
Учёные из Эдинбургского университета при помощи генетически модифицированных бактерий Escherichia coli смогли переработать 79 % терефталевой кислоты в ванилин.
Безопасность
Терефталевая кислота обладает низкой токсичностью и лишь вызывает обратимое и мягкое раздражение глаз, кожи и дыхательной системы. Значения ЛД50 для неё составляют 18,8 г/кг (крысы), 6,4 г/кг (мыши). При внутрибрюшинном введении эти значения уменьшаются до 1,43 г/кг или, по другим данным, до 1,9 г/кг для крыс. ЛД100 при таком методе введения равно 3,2 г/кг.
Вдыхание аэрозолей терефталевой кислоты, по-видимому, не несёт большой опасности. Известно однако, что при достаточной концентрации вещества и наличии окислителя может происходить взрыв. Для терефталевой кислоты минимальное содержание должно составлять 40 г/м³ при концентрации кислорода 12,4 %.
Примечания
- David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
- Sigma-Aldrich. Terephthalic acid. Дата обращения: 7 июня 2014. Архивировано 14 июня 2021 года.
- Химическая энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 532.
- Sheehan R. J. Terephthalic Acid, Dimethyl Terephthalate, and Isophthalic Acid (англ.) // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Wiley, 2011. — doi:10.1002/14356007.a26_193.pub2.
- Armarego W. L. F., Chai C. L. L. Purification of Laboratory Chemicals. — 6th Ed.. — Elsevier, 2009. — С. 338. — ISBN 978-1-85617-567-8.
- Joanna C. Sadler, Stephen Wallace. Microbial synthesis of vanillin from waste poly(ethylene terephthalate) Архивная копия от 15 июня 2021 на Wayback Machine // The Royal Society of Chemistry, 2021
Ссылки
- Sigma-Aldrich. ЯМР-спектр изофталевой кислоты. Дата обращения: 7 июня 2014.
- Sigma-Aldrich. ИК-спектр терефталевой кислоты. Дата обращения: 7 июня 2014.
- Sigma-Aldrich. КР-спектр терефталевой кислоты. Дата обращения: 7 июня 2014.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Терефталевая кислота, Что такое Терефталевая кислота? Что означает Терефталевая кислота?
Terefta levaya kislota TFK 1 4 benzoldikarbonovaya kislota dvuhosnovnaya dikarbonovaya aromaticheskaya kislota s para raspolozheniem karboksilnyh grupp Yavlyaetsya izomerom ftalevoj i izoftalevoj kislot Tereftalevaya kislotaObshieTradicionnye nazvaniya para ftalevaya kislota 1 4 benzoldikarbonovaya kislotaHim formula C8H6O4Fizicheskie svojstvaSostoyanie bescv kristallyMolyarnaya massa 166 14 g molPlotnost 1 51 g sm Energiya ionizacii 9 86 eVTermicheskie svojstvaTemperatura plavleniya 427 C vosplameneniya 680 CMol teployomk 1210 Dzh mol K Entalpiya obrazovaniya 816 kDzh molHimicheskie svojstvaKonstanta dissociacii kisloty pKa displaystyle pK a 3 54 4 46Rastvorimost v vode 0 0019 g 100 ml v metanole 0 1 g 100 ml v DMFA 6 7 g 100 ml v uksusnoj kislote 0 035 g 100 ml v DMSO 20 g 100 mlKlassifikaciyaReg nomer CAS 100 21 0PubChem 7489 4356128 i 22416364Reg nomer EINECS 202 830 0SMILES C1 CC CC C1C O O C O OInChI InChI 1S C8H6O4 c9 7 10 5 1 2 6 4 3 5 8 11 12 h1 4H H 9 10 H 11 12 KKEYFWRCBNTPAC UHFFFAOYSA NRTECS WZ0875000ChEBI 15702ChemSpider 7208Privedeny dannye dlya standartnyh uslovij 25 C 100 kPa esli ne ukazano inoe Mediafajly na VikiskladePoluchenieOsnovnym metodom promyshlennogo sinteza tereftalevoj kisloty yavlyaetsya okislenie p ksilola v prisutstvii kataliticheskoj sistemy soderzhashej kobalt marganec i brom Dannaya sistema obespechivaet prakticheski polnoe kolichestvennoe okislenie metilnyh grupp ksilola Rastvoritelem sluzhit uksusnaya kislota a okislitelem yavlyaetsya kislorod vozduha Istochnikom broma mogut byt bromovodorod bromid natriya Poskolku reakcionnaya sreda yavlyaetsya korrozionnoaktivnoj dlya sinteza ispolzuetsya titanovoe oborudovanie Reaktor rabotaet pri temperature 175 225 C i davlenii 1500 3000 kPa Provodimaya reakciya vesma ekzotermichna Shema reakcii Stadii okisleniya paraksilola do tereftalevoj kisloty V kachestve pobochnogo produkta v nebolshih kolichestvah obrazuyutsya para toluilovaya kislota i 4 karboksibenzaldegid Dlya ih otdeleniya a takzhe dlya ochistki produkta ot okrashennyh primesej smes podvergayut gidrirovaniyu v prisutstvii palladievogo katalizatora s posleduyushej kristallizaciej Pri etom 4 karboksibenzaldegid prevrashaetsya v bolee rastvorimuyu v vode p toluilovuyu kislotu a okrashennye primesi prevrashayutsya v bescvetnye veshestva V processe kristallizacii osazhdayut menee rastvorimuyu tereftalevuyu kislotu Tereftalevuyu kislotu vysokoj chistoty v promyshlennosti poluchayut putyom gidroliza dimetiltereftalata Dlya etogo slozhnyj efir nagrevayut s vodoj do 260 280 C pri 4500 5500 kPa V laboratornyh usloviyah tereftalevuyu kislotu ochishayut cherez eyo natrievuyu sol kotoruyu kristallizuyut iz vody i zatem prevrashayut v kislotu podkisleniem mineralnoj kislotoj Fizicheskie i himicheskie svojstvaTereftalevaya kislota predstavlyaet soboj belyj kristallicheskij poroshok ploho rastvorimyj v vode i uksusnoj kislote horosho rastvorimyj v rastvorah shelochej Proyavlyaet svojstva tipichnoj karbonovoj kisloty V chastnosti pri dejstvii vodootnimayushih agentov naprimer uksusnogo angidrida ona prevrashaetsya v polimernyj angidrid Pri vzaimodejstvii so spirtami tereftalevaya kislota dayot slozhnye efiry s osnovaniyami ona dayot soli a reakciya s oksihloridom fosfora i tionilhloridom privodit k Takzhe tereftalevaya kislota vstupaet v reakcii elektrofilnogo zamesheniya Naprimer izvestny reakcii eyo galogenirovaniya v sernoj kislote i sulfirovaniya do monosulfoproizvodnogo Peregonka s oksidom kalciya privodit k dekarboksilirovaniyu s obrazovaniem benzola PrimenenieTereftalevaya kislota glavnym obrazom ispolzuetsya dlya polucheniya nasyshennyh poliefirov Iz polietilentereftalata proizvoditsya 90 ot obshego kolichestva etih polimerov Godovaya potrebnost v nyom v 1992 godu sostavila 12 6 106 t Iz etogo kolichestva primerno 75 ispolzuetsya v tekstilnoj promyshlennosti i proizvodstve promyshlennyh volokon eshyo 13 dlya polucheniya pishevyh kontejnerov naprimer butylok dlya napitkov prichyom eta dolya postoyanno rastyot Na proizvodstvo plyonki dlya foto video audiozapisej i fotografij ispolzuetsya eshyo 7 ot etogo kolichestva K drugim oblastyam primeneniya tereftalevoj kisloty otnosyatsya proizvodstvo polibutilentereftalata ispolzuemogo kak promyshlennaya elektroizolyaciya i dioktiltereftalata Uchyonye iz Edinburgskogo universiteta pri pomoshi geneticheski modificirovannyh bakterij Escherichia coli smogli pererabotat 79 tereftalevoj kisloty v vanilin BezopasnostTereftalevaya kislota obladaet nizkoj toksichnostyu i lish vyzyvaet obratimoe i myagkoe razdrazhenie glaz kozhi i dyhatelnoj sistemy Znacheniya LD50 dlya neyo sostavlyayut 18 8 g kg krysy 6 4 g kg myshi Pri vnutribryushinnom vvedenii eti znacheniya umenshayutsya do 1 43 g kg ili po drugim dannym do 1 9 g kg dlya krys LD100 pri takom metode vvedeniya ravno 3 2 g kg Vdyhanie aerozolej tereftalevoj kisloty po vidimomu ne nesyot bolshoj opasnosti Izvestno odnako chto pri dostatochnoj koncentracii veshestva i nalichii okislitelya mozhet proishodit vzryv Dlya tereftalevoj kisloty minimalnoe soderzhanie dolzhno sostavlyat 40 g m pri koncentracii kisloroda 12 4 PrimechaniyaDavid R Lide Jr Basic laboratory and industrial chemicals angl A CRC quick reference handbook CRC Press 1993 ISBN 978 0 8493 4498 5 Sigma Aldrich Terephthalic acid neopr Data obrasheniya 7 iyunya 2014 Arhivirovano 14 iyunya 2021 goda Himicheskaya enciklopediya Gl red N S Zefirov M Bolshaya rossijskaya enciklopediya 1995 T 4 S 532 Sheehan R J Terephthalic Acid Dimethyl Terephthalate and Isophthalic Acid angl Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley 2011 doi 10 1002 14356007 a26 193 pub2 Armarego W L F Chai C L L Purification of Laboratory Chemicals 6th Ed Elsevier 2009 S 338 ISBN 978 1 85617 567 8 Joanna C Sadler Stephen Wallace Microbial synthesis of vanillin from waste poly ethylene terephthalate Arhivnaya kopiya ot 15 iyunya 2021 na Wayback Machine The Royal Society of Chemistry 2021SsylkiSigma Aldrich YaMR spektr izoftalevoj kisloty neopr Data obrasheniya 7 iyunya 2014 Sigma Aldrich IK spektr tereftalevoj kisloty neopr Data obrasheniya 7 iyunya 2014 Sigma Aldrich KR spektr tereftalevoj kisloty neopr Data obrasheniya 7 iyunya 2014
