Главная » Клетка

Ангидриды карбоновых кислот. Кетены

Нитриловые перчатки. Откуда взялся нитрил, что это такое и как правильно его использовать?

Итак, согласно химии, нитрилы это органические соединения, являющиеся замещенными производными синильной кислоты. Их также часто рассматривают как производные карбоновой кислоты.

Нитрил – синтетический каучук, созданный путем сополимеризации бутадиена и акрилонитрила, в паре образующих нитрильный эластомер.

Его появление – результат долгих исследований и опытов ученых по всему миру. Первым, кто получил каучукоподобное вещество путем обработки изопрена соляной кислотой, был французский химик Гюстав Бушарда. Сделал он это в 1879 году.

Затем в 1901 в Германии было произведено около 3000 тонн диметилкаучука в промышленных масштабах, но широкое применение он так и не получил.

Однако в 1932 году советский ученый Лебедев С.В. получил грант на разработку промышленного синтетического каучука, благодаря терпению и умопомрачительной тяге к науке. Вместе со своими соратниками во внерабочее время и выходные дни Лебедев за короткий промежуток времени смог разработать очень недорогой метод производства синтетического каучука из этанола. Эти исследования и стали отправной точкой в производстве нитрилов.

Нитрил, в том виде, в котором мы привыкли его видеть на перчатках, отличается от натурального латекса, который наносится на перчатки с латексным покрытием , своими повышенными механическими качествами, барьерной защитой и защитой от агрессивных химических жидкостей.

Нитриловые перчатки обладают повышенными прочностями на прокол, порез и растяжение. Невероятно, но эластичность нитрила может достигать 500%! А проколоть или порезать нитриловые перчатки намного сложней, чем те же перчатки с латексным покрытием.

На сегодняшний день производится большой ассортимент нитрилов. Их классифицируют по названию мономеров, использованных для их получения. Наиболее широкое применение получили бутадиен, изопрен, акрилонитрил и другие.

В области применения нитрилы разделяют на группы общего (широкий круг изделий с основными качествами каучуков эластичности при обычных температурах) и специального назначения (свойства каучуков при экстремальных температурах и агрессивных средах, другими словами, эластичность должна сохраняться при определенных специфических условиях).

Благодаря своей высокой стойкости к действию продуктов нефтепереработки, масел и других агрессивных сред, нитрилы нашли широкое применение для изготовления различных масло-, бензо-стойких резинотехнических изделий - рукавов, колец, манжет, прокладок, рабочих перчаток, сальников, изоляционных и электропроводящих резин, каблуков и подошв обуви, клеев и эбонитов, защитных покрытий.

Не стоит забывать, что нитрилы - продукт химических реакций и у них существуют различного рода ограничения в применении. Акрилонитрил, использующийся в производстве нитриловых перчаток, пожалуй исключение из правил. Он совершенно не представляет никакой угрозы для человеческого организма и главное его достоинство, в отличие от латекса - он гипоаллергенен. Поэтому его использование рекомендуется людям с аллергическими реакциями на латекс.

Компания «Рабочий Стиль», приняв опыт исследований и производств, добилась хороших результатов в применении нитрилов. Наши

нитрилы
Нитри́лы - органические соединения общей формулы R-C≡N, формально являющиеся C-замещенными производными синильной кислоты HC≡N.
  • 1 Номенклатура
  • 2 Строение нитрильной группы
  • 3 Физические и химические свойства
  • 4 Получение
  • 5 Воздействие на организм человека
  • 6 Применение
  • 7 Примечания
  • 8 Литература
  • 9 См. также

Номенклатура

Нитрилы также часто рассматривают как производные карбоновых кислот (продукты дегидратации амидов) и именуют как производные соответствующих карбоновых кислот, например, CH3C≡N - ацетонитрил (нитрил уксусной кислоты), C6H5CN - бензонитрил (нитрил бензойной кислоты). систематической номенклатуре для именования нитрилов используется суффикс карбонитрил, например, пиррол-3-карбонитрил.

Нитрилы, в которых группа -C≡N подвижна либо имеет псевдогалогенный характер обычно называют цианидами, например, C6H5CH2CN - бензилцианид, C6H5COCN - бензоилцианид, (CH3)3SiCN - триметилсилилцианид.

Строение нитрильной группы

Атомы азота и углерода в нитрильной группе находятся в состоянии sp-гибридизации. Длина тройной связи C≡N составляет 0,116 нм, длина связи R-CN 0,1468 нм (для CH3CN). Нитрильная группа обладает отрицательными мезомерным и индукционным эффектами, в частности, константы Гаммета σM = 0,56; σn = 0,66; σn- = 1,00; σn+ = 0,659, а индуктивная константа Тафта σ* = 3,6.

Электронное строение нитрилов можно изобразить в виде двух резонансных структур:

В ИК-спектрах и спектрах комбинационного рассеяния нитрильная группа имеет полосу поглощения в районе 222-2270 см-1.

Физические и химические свойства

Нитрилы являются жидкими или твёрдыми веществами. Они растворяются в органических растворителях. Низшие нитрилы хорошо растворяются в воде, но с увеличением их молярной массы растворимость в воде падает.

Нитрилы способны вступать в реакции как с электрофильными реагентами по атому азота, так и с нуклеофильными реагентами по атому углерода, что обусловлено резонансной структурой нитрильной группы. Неподелённая электронная пара на атоме азота способствует образованию комплексов нитрилов с солями металлов, например, с CuCl, NiCl2, SbCl5. Наличие нитрильной группы приводит к снижению энергии диссоциации связи C-H у α-углеродного атома. Связь C≡N способна присоединять другие атомы и группы.

Гидролиз нитрилов в кислой среде приводит сначала к амидам, потом - к соответствующим карбоновым кислотам:

Гидролиз нитрилов в щелочной среде даёт соли карбоновых кислот.

Реакция нитрилов с пероксидом водорода (реакция Радзишевского) приводит к амидам:

Взаимодействие нитрилов со спиртами в присутствии кислотных катализаторов (реакция Пиннера) позволяет получать гидрогалогениды имидоэфиров, которые далее гидролизуются до сложных эфиров. Взаимодействие с тиолами в аналогичной реакции приводит соответственно к солям тиоимидатов и эфирам тиокарбоновых кислот:

При действии на нитрилы сероводорода образуются тиоамиды RC(S)NH2, при действии аммиака, первичных и вторичных аминов - амидины RC(NHR")=NH, при действии гидроксиламина - амидоксимы RC(NH2)=NOH, при действии гидразона - амидогидразоны RC(NH2)=NNH2.

Реакция нитрилов с реактивами Гриньяра даёт N-магнийзамещённые кетимины, которые в кислой среде гидролизуются до кетонов:

Нитрилы реагируют с ненасыщенными соединениями (реакция Риттера) с образованием замещённых амидов:

С диенами вступают в реакцию Дильса-Альдера:

Восстановление нитрилов идёт постадийно до образования первичных аминов. Чаще всего реакцию проводят водородом на платиновом, палладиевом (при 1-3 атм. 20-50 °C) или никелевом, кобальтовом катализаторах (100-250 атм., 100-200 °C) в присутствии аммиака. лабораторных условиях нитрилы восстанавливают натрием в этаноле, алюмогидридом калия и борогидридом натрия:

Реакция нитрилов с карбонильными соединениями по Кнёвенагелю ведёт к цианоалкенам:

Получение

Нитрилы получают следующими способами:

Дегидратацией амидов, альдоксимов, аммониевых солей карбоновых кислот Алкилированием солей синильной кислоты По реакции Зандмейера Присоединением синильной кислоты (используется в промышленности) Совместным окислением аммиака и углеводородов (окислительный аммонолиз)

Реакция протекает при 400-500 °C, катализаторами служат молибдаты и фосфомолибдаты висмута, молибдаты и вольфраматы церия и др.:

Окислением аминов

Воздействие на организм человека

Нитрилы ядовиты для человека вследствие нарушения действия цитохромоксидазы и угнетения функции переноса кислорода из крови к клеткам. Токсическое действие проявляется как при вдыхании паров нитрилов, так и при попадании в организм через кожу или желудочно-кишечный тракт.

Противоядиями служат амилнитрит, тиосульфат натрия и глюкоза.

Применение

Нитрилы используются в качестве растворителей, инициаторов радикально-цепной полимеризации, сырья для получения мономеров, лекарственных средств, пестицидов, пластификаторов. Имеют широкое применение в реакции Риттера как нуклеофильный реагент.

Наибольшее значение имеют ацетонитрил (растворитель, адсорбент при выделении бутадиена из смеси с бутенами), акрилонитрил (мономер для получения синтетического волокна), адиподинитрил (сырьё для синтеза адипиновой кислоты, капролактама, гексаметилендиамина), бензонитрил.

Примечания

В Викисловаре есть статья «нитрил»
  1. nitriles // IUPAC Gold Book
  2. carbonitriles // IUPAC Gold Book

Литература

  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. - М.: Советская энциклопедия, 1992. - Т. 3 (Мед-Пол). - 639 с. - ISBN 5-82270-039-8.
  • О. Я. Нейланд. Органическая химия. - М.: Высшая школа, 1990. - 751 с. - 35 000 экз. - ISBN 5-06-001471-1.
  • Зильберман Е.Н. Реакции нитрилов. М.: "Химия", 1972. - 448 с.

См. также

  • Аминонитрилы
  • Изонитрилы
  1. Зильберман Е.Н. Реакции нитрилов. - Москва: Химия, 1972. - 448 с.

· Щавелевая кислота: синтез, декарбоксилирование, декарбонилирование, окисление. Диэтилоксалат и реакции сложноэфирной конденсации.

· Малоновая кислота и ее производные: конденсация с карбонильными соединениями, декарбоксилирование и причины легкости его протекания. Свойства и синтетическое использование малонового эфира. Присоединение по активированной кратной связи (реакция Михаэля), конденсации с карбонильными соединениями (реакция Кневенагеля), образование натриймалонового эфира, алкилирование, получение карбоновых кислот.

· Янтарная и глутаровая кислоты: образование циклических ангидридов и имидов. Сукцинимид, его взаимодействие с бромом и щелочью, использование N-бромсукцинимида в органическом синтезе.

· Адипиновая кислота и ее производные: свойства и пути использования.

· Фталевые кислоты. Фталевый ангидрид, использование для синтеза трифенилметановых красителей, антрахинона. Фталимидный синтез, сложные эфиры и их практическое использование. Терефталевая кислота и использование ее производных.

Нитрилы

Нитрилами называют органические соединения, в молекуле которых присутствует нитрильная (цианидная) группа.

Хотя в формуле нитрилов ничто не указывает на карбоновые кислоты, их рассматривают как производные именно этого класса органических веществ. Единственным основанием для такого отнесения, является тот факт, что гидролиз нитрилов приводит к карбоновым кислотам или их амидам (см. выше).

Нитрилы могут быть получены дегидратацией амидов, с использованием сильных водоотнимающих средств.

Нитрилы восстанавливаются труднее других производных карбоновых кислот. Их восстановление может быть проведено: каталитическим гидрированием, комплексными гидридами металлов или натрием в спирте. В любом случае образуется первичный амин.

Первичные нитрилы в реакциях с многоатомными фенолами и их эфирами способны выступать в качестве ацилирующих агентов (реакция Хёша-Губена).

Эта реакция удобный путь получения кетонов ароматического ряда.

Галогенирование карбоновых кислот

В присутствии красного фосфора бром вступает в реакцию замещения водорода в a-положении к карбокси-группе (реакция Хелля-Фольгарда-Зелинского).

В отсутствие фосфора реакция идет очень медленно. Роль фосфора в образовании PBr 3 , который значительно активнее в реакции, чем бром. Трибромид фосфора взаимодействует с кислотой, образуя бромангидрид. Далее протекает реакция, аналогичная галогенированию карбонильных соединений в a-положение. На заключительной стадии реакции карбоновая кислота превращается в бромангидрид и продолжает реакцию, а последний превращается в a-бромкарбоновую кислоту.

Реакция приводит исключительно к a-галогенопроизводным и ограничена только карбоновыми кислотами, имеющими в этом положении хотя бы один атом водорода. Производные хлора обычно не получают, из-за меньшей селективности процесса хлорирования. В этом случае реакция практически всегда осложнена процессом свободнорадикального замещения по всем атомам углеводородной цепи.

a-Бромкислоты используют как исходные продукты для получения различных замещенных карбоновых кислот. Легко проходят реакции нуклеофильного замещения галогена с образованием, например, гидрокси- или аминокислот, а также реакции дегидрогалогенирования с получением непредельных карбоновых кислот.

Дикарбоновые кислоты

Дикарбоновые кислоты – соединения, в молекуле которых содержатся две карбоксильные группы. Расположение карбокси-групп может быть любым: от a- (у соседних углеродов до бесконечно далекого. В зависимости от строения углеводородного остатка они могут быть алифатическими, ароматическими и т.д. Некоторые дикарбоновые кислоты и их названия были приведены ранее.

Дикарбоновые кислоты могут быть получены гидролизом динитрилов, окислением первичных диолов и диальдегидов, окислением диалкилбензолов. Эти методы рассмотрены в предыдущих разделах.

Некоторые алифатические дикарбоновые кислоты удобно получать окислительным расщеплением циклоалкилкетонов. Например, окисление циклогексанола приводит к адипиновой кислоте.

Методы синтеза дикарбоновых кислот с помощью малонового эфира будут рассмотрены ниже в этом разделе.

Химические свойства

Кислотность дикарбоновых кислот выражена ярче, чем в монопроизводных. Следует учитывать, что карбокси-группы диссоциируют последовательно, а не одновременно.

Константы первой и второй диссоциаций заметно отличаются. Вообще, кислотность в этом ряду зависит от положения карбоксильных групп. Поскольку они проявляют акцепторные свойства – близкое расположение увеличивает кислотность. У щавелевой кислоты первая рК а около 2. Вторая диссоциация затруднена, потому что карбоксилат-анион – донорный заместитель. У всех дикарбоновых кислот константа диссоциация второй карбокси-группы меньше, чем у уксусной кислоты. Единственное исключение – щавелевая кислота. Вторая константа диссоциации щавелевой кислоты близка аналогичному показателю уксусной. Следовательно, дикислоты могут, в зависимости от условий, образовывать кислые и двойные соли.

Большинство химических реакций, известных для монопроизводных, протекают и в ряду дикарбоновых кислот. Следует учитывать, что в зависимости от условий проведения реакций могут образовываться, например, кислые эфиры или диэфиры. Аналогичная ситуация с амидами дикарбоновых кислот.

Заметные различия наблюдаются в поведении дикарбоновых кислот при нагревании. Результат зависит от взаимного расположения карбокси-групп в углеродной цепи.

Если между карбоксильным группами находится 4 или больше СН 2 -групп, нагревание кальциевых или бариевых солей таких кислот без растворителя приводит к циклоалкилкетонам, у которых в цикле на один углерод меньше, чем в исходной кислоте.

Янтарная и глутаровая кислоты (две и три СН 2 -группы, соответственно) при нагревании образуют циклические ангидриды. Аналогичная реакция происходит и с непредельной малеиновой кислотой.

Нитрилы кислот носят еще название цианидов, так как их можно рассматривать как соединение углеводородного радикала с цианогруппой Обычно названия нитрилов производятся от названий соответствующих кислот:

Свойства. Простейшие нитрилы - жидкости с довольно приятным запахом, имеющие температуру кипения несколько ниже, чем соответствующие кислоты. Мало ядовиты, в отличие от чрезвычайно ядовитой синильной кислоты которую можно рассматривать как нитрил муравьиной кислоты. Простейшие нитрилы плохо растворимы в-воде.

Нитрилы - нейтральные вещества. При гидролизе в присутствии кислот или щелочей образуют амиды кислот (с одной молекулой воды) или свободные карбоновые кислоты (с двумя молекулами воды):

При восстановлении нитрилов водородом (в момент выделения) образуются первичные амины:

Способы получения. О получении нитрилов взаимодействием галоидных алкилов с солями синильной кислоты, а также путем отнятая молекулы воды от амидов кислот мы уже упоминали (стр. 67 и 146). Первый из этих способов имеет важное значение для получения карбоновых кислот из галоидных алкилов. В этом случае получаются карбоновые кислоты с большим числом углеродных атомов, чем в исходном галоидном алкиле. Так; например, для получения пропионовой кислоты следует исходить из бромистого этила:

Акрилонитрил Жидкость с темп. кип. 78 Является важным исходным продуктом для получения синтетических каучуков, пластических масс и синтетических волокон, а также для синтеза, других производных акриловой кислоты.

В промышленности акрилонитрил получается тремя основными методами.

1. Получение из окиси этилена и синильной кислоты:

2. Получение из ацётилена и синильной кислоты:

Для получения акрилонитрил а этим методом сначала смешивают ацетилен с цианистым водородом (12:1) и образовавшуюся смесь, нагретую до 80 °С, под небольшим давлением подают в реактор, в котором находится катализатор - подкислённый раствор однохлористой меди, хлористых натрия и калия. Из образовавшейся парогазовой смеси акрилонитрил полностью поглощается далее водой в абсорбционной колонне. Выход акрилонитрил а около 85%, считая на исходный ацетилен.,

3. Прямой синтез из пропилена и аммиака:

Процесс проводится в аппаратах колонного типа при 450 °С и давлении около в присутствии паров воды. В качестве окислителя применяется кислород воздуха. Избыток аммиака в парогазовой смеси нейтрализуется серной кислотой. Акрилонитрил и побочные продукты реакции поглощаются водой; водный раствор подвергается ректификации.

Этот способ получения акрилонитрила являетеся наиболее экономически выгодным и перспективным, вследствие чего два первых способа развиваться в дальнейшем не будут.


Нитрил - синтетический каучук (резина). Характеризуется отличной устойчивостью к воздействию высоких температур, стойкостью к маслам, нефти и нефтепродуктам, кислотам и щелочам слабой концентрации, обладает высокой устойчивостью к скольжению.

Нитрил производится посредством полимеризации, в процессе смеси бутадиена и акрилонитрила. Исходные элементы преобразуются и в результате получается эластомер нитрильный. Основное сырье для производства нитрила – это нефть.

Бутадиен-нитрильный каучук можно применять в комбинации с натуральным, изопреновым, бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуками, которые вводятся для улучшения технологических свойств смесей и повышения морозостойкости вулканизатов. Совмещение их с этиленпропиленовыми и хлоропреновыми каучуками улучшает озоностойкость и стойкость к тепловому старению, а совмещение с тиоколами, поливинилхлоридом, фторкаучуками и фенолформальдегидными смолами улучшает масло- и бензостойкость, озоностойкость.

Благодаря высокой стойкости к действию масел и других агрессивных агентов, бутадиен-нитрильные каучуки нашли широкое применение для изготовлениях различных маслобензостойких резиновых технических изделий - прокладок, рукавов, колец, манжет, сальников, технических пластин МБС , бензотары и др.

Каучуки используются для производства изоляционных и электропроводящих резин, каблуков и подошв обуви, клеев и эбонитов, защитных покрытий, стойких в агрессивных средах.

Подошва обуви основаная на совмещении нитрила и полиуретана

Подошва, изготовленная на основе нитрильного каучука, этот материал, достоин особого внимания!

Преимущества: обладает высокими физико-механическими и антистатическими свойствами, устойчивостью к воздействию высоких температур (до +300°С), эластичностью при низких (до -40°С) температурах.

Нитрильная резина устойчива и к воздействию агрессивных сред (обладает КЩС и МБС свойствами).

К ее недостаткам относится: сравнительно большой вес.

  • прочность;
  • эластичность;
  • устойчивость к химическим веществам.
  • Устойчивые к озону.
  • Устойчивые к маслам.
  • Устойчивы к кислотам.
  • Устойчивы к теплу.
  • Устойчивые к агрессивной среде.

В ряде случаев характеристики могут отличаться от тех, что были приведены выше. Например, если предприниматель ищет рабочие перчатки для сельскохозяйственных работ, то им не обязательно обладать огнеупорными свойствами, следовательно, необязательно должно быть нитриловое покрытие. Из этого можно сделать вывод, что окончательный выбор рабочих перчаток зависит от уникальных особенностей предприятия. Качественные перчатки обеспечат безопасность сотрудников, поэтому подходите к их выбору с умом.

Свойства

Необходимы, если вы медицинский работник из сферы хирургии, косметологии, фармакологии, и т. д. Применяют в любом виде медицины, где нужна стерильность – лабораторные исследования, стоматология, забор крови, и т. д.