Терефталевая кислота

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Терефталевая[1][2]
Terephthalsäure.svg
Terephthalic-acid-3D-balls-B.png
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
Термические свойства
Т. плав. 427 ℃
Т. воспл. 680 ℃
Мол. теплоёмк. 1,21 кДж/(моль·К)
Энтальпия образования –816 кДж/моль
Химические свойства
pKa 3,54, 4,46
Растворимость в воде 1,9 мг/100 мл
Растворимость в метаноле 0,1 г/100 мл
Растворимость в ДМФА 6,7 г/100 мл
Растворимость в уксусной кислоте 35 мг/100 мл
Растворимость в ДМСО 20 г/100 мл
Классификация
Номер CAS 100-21-0
PubChem 7489
ChemSpider 7208
Номер EINECS 202-830-0
RTECS WZ0875000
ChEBI 15702
C1=CC(=CC=C1C(=O)O)C(=O)O
1S/C8H6O4/c9-7(10)5-1-2-6(4-3-5)8(11)12/h1-4H,(H,9,10)(H,11,12)
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Терефталевая кислота (1,4-бензолдикарбоновая кислота) — двухосновная дикарбоновая ароматическая кислота с пара-расположением карбоксильных групп. Является изомером фталевой и изофталевой кислот.

Получение[править | править вики-текст]

Основным методом промышленного синтеза терефталевой кислоты является окисление п-ксилола в присутствии каталитической системы, содержащей кобальт, марганец и бром. Данная система обеспечивает практически количественное окисление метильных групп ксилола. Растворителем служит уксусная кислота, а окислителем является кислород воздуха. Источником брома могут быть бромоводород, бромид натрия, тетрабромэтан. Поскольку реакционная среда весьма коррозионна, для синтеза используется титановое оборудование. Реактор работает при температуре 175—225 °C и давлении 1500-3000 кПа. Проводимая реакция весьма экзотермична[3].

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[3].

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[3].

В лабораторных условиях терефталевую кислоту очищают через её натриевую соль, которую кристаллизуют из воды и затем превращают в кислоту подкислением минеральной кислотой[4].

Химические свойства[править | править вики-текст]

Терефталевая кислота 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 терефталоилхлориду[2].

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[2].

Применение[править | править вики-текст]

Терефталевая кислота главным образом используется для получения насыщенных полиэфиров. Полиэтилентерефталат занимает 90 % от общего производимого 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 этот процент постоянно растёт. Плёнка для фото, видео, аудиозаписей и фотографий занимает ещё 7 % от этого количества[3].

К другим областям применения терефталевой кислоты относятся производство полибутилентерефталата, используемого как промышленная изоляция[3].

Безопасность[править | править вики-текст]

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 или, по другим данным, до 1,9 г/кг для крыс. ЛД100 при таком методе введения равно 3,2 г/кг[3].

Вдыхание взвесей 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 %[3].

Однако по ГОСТ 12.1.007 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» терефталевая кислота относится к 1 классу опасности («Чрезвычайно опасные вещества») наряду с ванадием и его соединениями, оксидом кадмия, карбонилом никеля, озоном, ртутью, свинцом и его соединениями, тетраэтилсвинцом, фосфором жёлтым и др.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Sigma-Aldrich. Terephthalic acid. Проверено 7 июня 2014.
  2. 1 2 3 Химическая энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 532.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 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.
  4. Armarego W. L. F., Chai C. L. L. Purification of Laboratory Chemicals. — 6th Ed.. — Elsevier, 2009. — С. 338. — ISBN 978-1-85617-567-8.

Ссылки[править | править вики-текст]