Ацетонитрил
| Ацетонитрил[1][2] | |
|---|---|
| |
| Общие | |
| Сокращения | MeCN |
| Традиционные названия | Нитрил уксусной кислоты, этаннитрил, метилцианид |
| Хим. формула | C2H3N |
| Рац. формула | CH3CN |
| Физические свойства | |
| Состояние | бесцветная жидкость |
| Молярная масса | 41,053 ± 0,004 г/моль |
| Плотность | 0,7857 г/см³ |
| Поверхностное натяжение | 26,64·10-3 Н/м |
| Динамическая вязкость | 0,35·10-3 Па·с |
| Энергия ионизации | 1177 кДж/моль |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | –44 °C |
| • кипения | 81,6 °C |
| • вспышки | 6 °C |
| • самовоспламенения | 524 °C |
| Пределы взрываемости | 3—16 % |
| Критическая точка | |
| • температура | 272,4 °C |
| • давление | 47,7 атм |
| Мол. теплоёмк. | 91,5 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | -40,6 кДж/моль |
| • плавления | 8,17 кДж/моль |
| • кипения | 29,8 кДж/моль |
| • сублимации | 32,9 кДж/моль |
| Давление пара | 9732,53 Па[3] |
| Химические свойства | |
| Диэлектрическая проницаемость | 38,8 |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1,3441 |
| Структура | |
| Дипольный момент | 3,924 Д |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 75-05-8 |
| PubChem | 6342 |
| Рег. номер EINECS | 200-835-2 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | AL7700000 |
| ChEBI | 38472 |
| Номер ООН | 1648 |
| ChemSpider | 6102 |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 10 мг/м³ |
| ЛД50 | 2460 мг/кг (мыши, перорально) |
| Краткие характер. опасности (H) |
H225, H302+H312+H332, H319 |
| Меры предостор. (P) |
P210, P280, P305+P351+P338 |
| Пиктограммы СГС |
  |
| NFPA 704 | |
| Оборот |
Прекурсор  |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Ацетонитри́л (нитрил уксусной кислоты, этаннитрил, метилцианид) — органическое химическое соединение с формулой CH3CN. Представляет собой бесцветную жидкость со слабым эфирным запахом. Широко используется в органической химии в качестве растворителя.
Физические свойства
[править | править код]Ацетонитрил смешивается с водой, этиловым спиртом, диэтиловым эфиром, ацетоном, CCl4 и другими органическими растворителями (кроме углеводородов). Он образует азеотропные смеси с водой (т. кип. 76,5 °C, 83,7 % ацетонитрила), бензолом (73,0 °C, 34 %), CCl4 (65 °C, 17 %), этанолом (72,5 °C, 44 %), этилацетатом (74,8 °C, 23 %), многими алифатическими углеводородами[4].
Ацетонитрил используется для растворения масел, жиров, лаков, эфиров целлюлозы, различных синтетических полимеров и неорганических солей (кроме NaCl и Na2SO4)[4].
Получение
[править | править код]В промышленности ацетонитрил получают реакцией уксусной кислоты с небольшим избытком аммиака при 300—400 °C в присутствии катализатора.
- ;
- .
![{\displaystyle {\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} {,}{\mkern {3mu}}~\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}} } {}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {CONH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/37f73a0381e258c78451d99bc97747ab90c3a654)
![{\displaystyle {\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {CONH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {CN} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/10787162b0854ed41803a3bbedd09c63cbe11323)
Выход ацетонитрила в данном процессе составляет 90—95 %.
Ацетонитрил образуется также как побочный продукт в синтезе акрилонитрила при окислительном аммонолизе пропилена[4].
В лабораторных условиях для синтеза ацетонитрила удобно применять реакцию дегидратации ацетамида под действием пентаоксида фосфора[4].
- .
![{\displaystyle {\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {CONH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow[{{-}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }]{\mathrm {P} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}}} {}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {CN} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/57d93d8f409512189e1909612ad83cbdde0135b4)
Лабораторная очистка
[править | править код]Основными примесями поступающем в продажу ацетонитриле являются вода, ацетамид, ацетат аммония и аммиак. Осушение ацетонитрила действием безводных сульфата кальция и хлорида кальция неэффективно. Удалить бо́льшую часть воды из ацетонитрила можно встряхиванием с силикагелем или молекулярными ситами. Дальнейшее осушение, а также удаление следов уксусной кислоты, проводят при добавлении порциями гидрида кальция до окончания выделения водорода. Далее ацетонитрил подвергают фракционной перегонке[5].
Другой способ удаления воды из ацетонитрила заключается в перегонке над небольшим количеством пентаоксида фосфора (0,5—1 % м/о). Избыток P2O5 приводит к образованию оранжевого полимера. Данный метод не подходит в тех случаях, когда ацетонитрил предполагается использовать в реакциях с участием веществ, весьма чувствительных к кислотам. Следы пентаоксида фосфора можно удалить перегонкой над безводным карбонатом калия[5].
Быстрая методика очистки включает осушение над безводным карбонатом калия в течение 24 часов, дальнейшее осушение производится молекулярными ситами либо борным ангидридом (24 часа) и перегонкой[5].
Применение
[править | править код]Ацетонитрил применяется как экстрагент для выделения бутадиена из смеси углеводородов, азеотропный агент для выделения толуола, сырьё для фармацевтической промышленности, растворитель[4].
Применяется также в биохимии как растворитель в качестве важного компонента подвижной фазы для анализа липидного состава биологических образцов (их общелипидных экстрактов) методом высокоэффективной гидрофильной (Hilic) хроматографии[источник не указан 2268 дней].
Кроме этого ацетонитрил широко применяется в обращённо-фазовой хроматографии в качестве подвижной фазы как самостоятельно, так и в смесях с другими растворителями, а также водой, благодаря своей низкой вязкости, слабой реакционной активности.
Прозрачность в УФ-диапазоне дает возможность применять ацетонитрил в хроматографических системах с детектированием разделяемых компонентов методом поглощения в УФ-диапазоне.
Входит в состав электролита в ионисторах[6].
Ацетонитрил назывался в числе прекурсоров отравляющего вещества «Новичок»[7], входящего в Список 1 веществ, запрещённых Конвенцией о запрещении химического оружия.
Безопасность
[править | править код]Ацетонитрил токсичен, всасывается через кожу и действует как яд для крови[4].
Ацетонитрил обладает низкой токсичностью в малых дозах[8][9]. В организме он метаболизируется до цианистого водорода, который и является причиной отравления[9][10][11].
Симптомы отравления обычно появляются с задержкой от 2 до 12 часов, поскольку организму требуется некоторое время для метаболизма ацетонитрила до цианида[9].
Законодательные ограничения
[править | править код]Ацетонитрил (в концентрации 15 % или более) входит в таблицу III прекурсоров, оборот которых в Российской Федерации ограничен и в отношении которых допускается исключение некоторых мер контроля (список IV Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в Российской Федерации).
Примечания
[править | править код]- ↑ Dean J. A. Lange's Handbook of Chemistry. — 15th Ed. — McGraw-Hill, Inc, 1999. — ISBN 0-07-016384-7.
- ↑ Sigma-Aldrich. Acetonitrile, anhydrous. Дата обращения: 9 ноября 2013. Архивировано 4 ноября 2015 года.
- ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0006.html
- 1 2 3 4 5 6 Смирнов С. К. Ацетонитрил // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 231. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
- 1 2 3 Armarego W. L. F., Chai C. L. L. Purification of Laboratory Chemicals. — 6th Ed. — Elsevier, 2009. — С. 91—92. — ISBN 978-1-85617-567-8.
- ↑ Henning Wallentowitz, Konrad Reif (Hrsg.): Handbuch Kraftfahrzeugelektronik: Grundlagen − Komponenten — Systeme — Anwendungen. 2. Auflage. Vieweg+Teubner, 2010, ISBN 978-3-8348-0700-7, S. 270.
- ↑ Gertz, Bill. Russia dodges chemical arms ban. Архивировано 23 апреля 2018 года.THE WASHINGTON TIMES. 4 февраля 1997 года
- ↑ Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS), Fiche toxicologique nº 104: Acétonitrile, Paris, 2004.
- 1 2 3 Philip Wexler: Encyclopedia of Toxicology. 2005, Vol. 1, Elsevier, S. 28-30.
- ↑ Environmental Health Criteria (EHC) für Acetonitrile, abgerufen am 29. November 2014.
- ↑ M. Greenberg: Toxicological Review of Acetonitrile (PDF; 336 kB), United States Environmental Protection Agency, Washington, D.C., 1999.
Ссылки
[править | править код]- Sigma-Aldrich. ИК-спектр ацетонитрила. Дата обращения: 10 ноября 2013. Архивировано 10 ноября 2013 года.
- Sigma-Aldrich. ЯМР-спектр ацетонитрила. Дата обращения: 10 ноября 2013. Архивировано 10 ноября 2013 года.