Плотность акриловой кислоты. Свойства и применение акриловой кислоты

Главная

Бунин

В составе углеводородного радикала молекулы карбоновой кислоты может присутствовать одна или более двойных связей. По этому признаку их подразделяют на мононенасыщенные и полиненасыщеные.

Номенклатура

В группе непредельных кислот наиболее часто используются эмпирические названия:

СН2=СН-СООН - акриловая (пропеновая) кислота

Изомерия

А) изомерия углеводородного скелета;

Б) положение двойной связи;

В) цис-транс-изомерия.

Получение

Дегидрогалогенирование галогензамещенных кислот:

Дегидратация оксикислот:

Химические свойства

Ненасыщенные кислоты проявляют свойства, обусловленные наличием карбоксильной группы (образование солей, хлорангидридов, ангидридов, амидов, реакция этерификации и т.д.), а также свойства, связанные с наличием двойной связи (реакции окисления, присоединения, полимеризации).

Кислотность. Введение двойной связи в α-положение к карбоксильной группе повышает силу кислоты.

Специфические химические свойства имеются у α, β-ненасыщенных

1. Присоединение галогеноводородов и воды к таким кислотам идет медленнее, чем у алкенов и против правила Марковникова. Это объясняется влиянием СООН-группы, уменьшающей электронную плотность в области двойной связи.

Если в сопряжении с карбоксильной группой находится двойная связь, то в ней происходит перераспределение электронной плотности таким образом, что присоединение несимметричных галогеноводородов (HBr, HCl) и воды идет против правила Марковникова:

2. Полимеризация производных непредельных кислот имеет важное промышленное значение.

3) Окисление:

Важнейшие представители. Наиболее важными представителями мононенасыщенных кислот являются: акриловая, метакриловая, коричная (транс-3-фенилпропеновая). Коричная кислота в свободном виде содержится в коричном масле, а в виде эфиров – в различных бальзамах).

Среди первых ферромонов, известных с 1959 года, транс-9-кетодецен-2-овая кислота (телергон), выделяется пчелиной маткой, препятствует откладыванию яиц рабочими пчелами и образованию новых маток, регулируя, таким образом состав пчелиной семьи.

В состав большинства природных жиров и масел входят три ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая)) Содержание олеиновой кислоты в масле арахиса – 50-80%, а в оливковом – 70-85%.

Линолевая и линоленовая кислоты являются незаменимыми жирными кислотами, и должны поступать в организм человека только с пищей, т.к. человек лишен возможности их синтезировать. Содержатся в различных растительных маслах. Линолевая кислота – главная составная часть высыхающих масел, служащая основой натуральной олифы.

Производные акриловой кислоты – акрилонитрил и метакриловая кислота – сырье для получения ценных полимерных материалов – полиакрилонитрила и полиметилметакрилата.

СН2=СН-СООН- акриловая (пропеновая) кислота

Бесцветная жидкость с острым запахом, смешивается с водой, спиртом и эфиром во всех отношениях. Обладает сильным коррелирующим действием, легко полимеризуется. Используется как добавка к печатным краскам, пастам и некоторым лакам. В промышленности в больших количествах производят полимеры эфиров акриловой кислоты.

СН2=С(СН3)-СООН – метакриловая (2-метилпропеновая) кислота

Бесцветная жидкость с острым запахом, растворима в воде и органических растворителях. Метакриловая кислота и ее производные применяются для получения технически важных полимерных продуктов. Метакриловую кислоту используют также в производстве безосколочного стекла, ионообменных смол, соли полиметакриловой кислоты служат эмульгаторами.

акриловая кислота, акриловая кислота формула
(пропеновая кислота, этенкарбоновая кислота) СН2=СН−СООН - простейший представитель одноосновных непредельных карбоновых кислот.

1 Физические свойства
2 Синтез
3 Химические свойства
4 Применение
5 Безопасность
6 Примечания
7 См. также
8 Литература

Физические свойства

Акриловая кислота представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, растворимую в воде и органических растворителях

Синтез

Для синтеза акриловой кислоты применяют парофазное окисление пропилена кислородом воздуха на висмутовых, кобальтовых или молибденовых катализаторах:

CH2=CH−CH3 + O2 → CH2=CH−COOH

Раньше использовалась реакция взаимодействия ацетилена, оксида углерода (II) и воды:

HC≡CH + CO + H2O → CH2=CH−COOH

или кетена с формальдегидом:

CH2=C=O + HCHO → CH2=CH−COOH

Компанией Rohm and Haas разрабатывается технология синтеза акриловой кислоты из пропана.

Химические свойства

Обладает химическими свойствами карбоновых кислот: взаимодействует с активными металлами, основаниями, с солями более слабых кислот с образованием солей, со спиртами с образованием сложных эфиров.

Акриловая кислота образует соли, хлорангидрид, ангидриды, сложные эфиры, амиды и пр. Она вступает в реакции присоединения, характерные для этиленовых углеводородов. При действии амальгамы натрия в водном растворе и гидрировании в жидкой фазе в присутствии Ni, Pt, Pd в пропионовую кислоту. Присоединение протонных кислот, воды и NH3 происходит против правила Марковникова с образованием замещённых производных. Как диенофил акриловая кислота участвует в диеновом синтезе. Конденсируется с солями арилдиазония (реакция Меервейна):

N-ClC6H4N2Cl + CH2=CH−COOH → n-ClC6H5−CH=CH−COOH + N2

При УФ-облучении или в кислых водных растворах (рН = 1), а также в присутствии инициаторов полимеризации образует полиакриловую кислоту (n).

Применение

Для предотвращения полимеризации при хранении добавляют ингибитор - гидрохинон. Перед использованием перегоняют с особой осторожностью - возможна взрывоподобная полимеризация.

Акриловая кислота и её производные используются при производстве акриловых эмульсий для лакокрасочных материалов, пропитки тканей и кожи, в качестве сырья для полиакрилонитрильных волокон и акрилатных каучуков, строительных смесей и клеев. Значительная часть акриловой кислоты используется также при производстве суперабсорбентов. производстве полимеров широко применяют сложные эфиры акриловой и метакриловой кислот, главным образом метиловые эфиры: метилакрилат и метилметакрилат.

Безопасность

Акриловая кислота сильно раздражает кожные покровы. Раздражает слизистую оболочку глаз (порог раздражающего действия 0,04 мг/л). При попадании в глаза вызывает сильные ожоги роговицы глаза и может вызвать необратимые повреждения. Вдыхание паров может вызвать раздражение дыхательных путей, головную боль, при больших концентрациях или экспозиции - отёк лёгких. Хотя наличие запаха ещё не означает какой-либо угрозы здоровью, необходим мониторинг воздуха. Предельно допустимая концентрация составляет 5 мг/м³.

Примечания

Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. I, N.Y.-, 1978, p. 330-54. А. В. Девекки.
Рабинович В. А., Хавин З. Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977 стр. 121

См. также

Акрилаты
Акролеин
Акрилонитрил
Метакриловая кислота

Литература

Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - Т. 1 (Абл-Дар). - 623 с.

акриловая кислота, акриловая кислота формула

Акриловая кислота Информацию О

Строение, номенклатура. Одноосновные непредельный (ненасыщенные) кислоты наиболее часто носят исторически сложившиеся названия.

Простейщая кислота этиленового ряда называется акриловой кислотой:

Следующий представитель этого, ряда, содержащий 4 углеродных атома, может существовать уже в трек изомерных

Положение двойной связи в непредельных кислотах по отношению к карбоксильной группе обозначается буквами греческого алфавита, указывающими места атомов углерода, между которыми находится двойная связь, с добавлением слов непредельная кислота. Так, например, винилуксусная кислота является - непредельной кислотой, а акриловая, кротоновая и метакриловая - непредельными кислотами.

Из структурных формул этих кислот видно, что изомерия непредельных кислот зависит от разветвленности уцепи углеродных атомов и положения двойной связи.

На примере непредельных органических кислот мы познакомимся еще с одним бидом изомерии, которой обладают различные непредельные органические соединения - геометрической изомерией (или, как ее часто называют, цис-транс-изомерией).

Рис. 16. Модель молекулы этана.

Если изобразить пространственное строение молекулы предельного углеводорода этана, то можно видеть, что валентности углеродных атомов этана расположены не в одной плоскости, а под некоторым углом друг к другу (рис. 16).

В молекуле этана возможно свободное вращение атомов углерода вокруг направления ординарной связи без ее разрыва. Ясно, что как бы ни перемещались при этом атомы водорода вокруг связи мы всегда будем иметь одно и то же строение.

Рассмотрим теперь пространственное строение молекулы кротонойой кислоты

В молекуле кротоновой кислоты свободное вращение атомов углерода, как в молекуле этана, уже невозможно, так как при этом произошел бы разрыв двойной связи между углеродными атомами.

Если в пространственной модели кротоновой кислоты (рис. 17, а) мы Переменим местами правый водород и карбоксильную группу так, чтобы водород находился под плоскостью двойной связи, а карбоксильная группа над плоскостью, то получим иную пространственную мрдель (рис. 17, б).

Эти две пространственные модели отличаются друг от друга тем, что в первой из них оба атома водорода находятся по одну сторону от плоскости, проходящей черёз углеродные атомы и двойную связь, а во второй - по разные стороны от нее. Может показаться, что будет еще третий изомер кротоновой кислоты, если в первой пространственной модели поменять местами атом водорода и метильную группу (рис. 17,в). Однако нетрудно убедиться, что эта модель совершенно аналогична второй, если всю молекулу, изображенную последней пространственной моделью, повернуть вокруг плоскости двойной связи на 180°.

Рис. 17. Пространственные модели молекулы кротоновой кислоты.

Для удобства условились при изображении пространственных моделей пользоваться так называемыми проекционными формулами, которые получаются при проектировании пространственных моделей на плоскость. Тогда формулы кротоновой кислоты будут иметь вид:

Такие формулы часто изображают несколько иначе, располагая атомы углерода по вертикали:

Изомеры, у которых одинаковые атомы или атомные группы (в данном случае атомы водорода) направлены в одну сторону от плоскости двойной связи, называются цис-изомерами, если эти заместители направлены в разный стороны, - транс-изомерами.

Таким образом, геометрическая йзомерия является одним из видов пространственной изомерии и зависит от расположения атомов или групп атомов по отношению к плоскости двойной связи.

Пространственные изомеры отличаются между собой и по свойствам. Так, например, кротоновая кислота (транс-изомер) представляет собой твердое вещество с темп. изокротоновая кислбта (цис-изомер) - при обычных условиях жидкость с темп.

Обычно один из пространственных изомеров бывает устойчивым (стабильным), а другой - неустойчивым (лабильным), причем неустойчивый изрмер под влиянием нагревания, света или химических воздействий легко переходит в устойчивый изомер. Так, изокротоновая кислота весьма неустойчива и легко переходит при повышенной температуре и при действии солнечного света в устойчивую кротоновую кислоту.

Свойства. Низшие представители непредельных кислот - жидкости с резким запахом, хорошо растворимые в воде. Высшие непредельные кислоты - твердые вещества, без запаха, нерастворимые в воде.

Для непредельных кислот характерно большинство реакций кислот предельного ряда (образование солей, сложных эфиров, ангидридов, галоидпроизводных и т. д.) и, кроме того, ряд реакций, свойственных непредельным углеводородам.

При присоединении водорода в присутствии катализаторов из ненасыщенной кислоты образуется кислота предельного ряда:

При энергичном окислении углеродная цепь непредельной кислоты разрывается по месту двойной связи, и получаются обычцо две кислоты - одноосновная и двухосновная:

При нагревании -непредельных кислот с разбавленными минеральными кислотами образуются так называемые лактоны - внутренние циклические эфиры оксикислот (см. стр. 169).

Например, из винилуксусной кислоты в этих условиях образуется у-бутиролактон:

Существуют и другие способы получения лактонов.

Способы получения непредельных кислот аналогичны способам получения предельных кислот. Так, например, непредельные кислоты получаются при осторожном окислении соответствующих непредельных спиртов и альдегидов:

Акриловая кислота . Жидкость с резким запахом, тяжелее воды; темп. Из производных акриловой кислоты большое значение имеют ее нитрил (стр. 148) и различные эфиры. Ее можно получать из аллилового спирта.

В настоящее время в промышленности акриловая кислота получается нагреванием этиленциангидрина с разбавленной серной кислотой:

Метакриловая кислота получается аналогичным способом из ацетонциангидрина (стр. 153). Большое значение для изготовления органического стекла (стр. 326) имеет ее метиловый эфир (метилметакрилат).

Олеиновая кислота. Ее строение выражается формулой Это маслянистая жидкость (плотность без запаха; темп. Вместе с пальмитиновой и стеариновой кислотами входит в состав жиров. Олеиновая кислота в особенно больших количествах входит в состав оливкового, миндального и подсолнечного масел.

При восстановлении водородом в присутствии катализаторов превращается в кислоту предельного ряда - стеариновую. Этот процесс играет важную роль при производстве маргарина (стр. 139).

При действии небольших количеств азотистой кислоты олеиновая кислота превращается в твердый изомер - элаидиновую кислоту.

Олеиновая и элаидиновая кислоты являются цис-транс-изомерами:

Из непредельных кислот с двумя двойными связями наибольшее практическое значение имеет сорбиновая кислота. Благодаря эффективным бактерицидным свойствам и отсутствию какого-либо нежелательного побочного действия на организм человека и животных сорбиновая кислота и ее соли нашли применение в качестве консервирующих средств в пищевой и других отраслях промышленности.

Сорбиновая кислота получается взаимодействием кетена (стр. 134) с кротоновым альдегидом в присутствии бутирата цинка. При этой реакции образуется полиэфир 3-оксигексановой кислоты:

При обработке образующегося полиэфира соляной кислотой при 70 °С получается сорбиновая кислота:

Акриловая кислота - это один из простейших представителей карбоновых непредельных одноосновных кислот. Ее формула следующая: СН2=СН-СООН. Это бесцветная жидкость, имеющая резкий и неприятный запах. Растворима в воде, хлороформе, диэтиловом спирте и этаноле, с легкостью полимеризуется с дальнейшим образованием полиакриловой кислоты. У акриловой кислоты есть и другие названия: этенкарбоновая кислота и пропеновая кислота.

Как получают (или синтезируют) акриловую кислоту?

1. В настоящее время акриловую кислоту получают посредством парофазного окисления пропилена кислородом (О2) на молибденовых, кобальтовых или висмутовых катализаторах. Примером может служить следующая реакция:

СН2=СН-СН3 (пропилен) + O2 (кислород) = СН2=СН-СООН (кислота акриловая)

2. В прошлом использовалась реакция, при которой взаимодействовали оксид углерода II (СО), ацетилен (СН≡СН) и вода (H2O). будет при этом такая:

СН≡СН (ацетилен) + СО II) + Н2О (вода) → СН2=СН-СООН (акриловая кислота).

Еще использовали реакцию формальдегида с кетеном:

СН2=С=О (кетен) + H2C=O (формальдегид) → СН2=СН-СООН (пропеновая кислота).

3. Сейчас фирмой Rohm and Haas создается особая технология синтеза кислоты этенкарбоновой из пропана.

Химические свойства акриловой кислоты

Рассматриваемая нами кислота может образовывать соли, ангидриды, амиды, хлорангидриды и другие соединения. Также она может вступать в реакции присоединения, которые характерны для этиленовых углеродов. Присоединение воды, протонных кислот и NH3 происходит не по При этом образуются замещенные производные. Акриловая кислота участвует в синтезе диенов. Также конденсируется с различными солями арилдиазония. При ультрафиолетовом облучении она образует полиакриловую кислоту.

Применение акриловой килоты

Используется в качестве сырья в производстве широкого ассортимента полимерных продуктов с различными химическими и физическими свойствами (например, пластика и покрытий);

Применяется в производстве дисперсий для акриловых водных лакокрасочных материалов; при этом таких красок будет зависеть от химических свойств сополимера - от окончательной окраски транспортных средств и до покраски потолков;

Акриловая кислота и ее производные используются для создания пропитки для кожи и тканей, эмульсий к лакокрасочным материалам, в качестве сырья для акрилатных каучуков и волокон полиакрилонитрильных, строительных клеев и смесей; сложные эфиры метаакриловой и акриловой кислот (в большинстве случаев используются эфиры метиловые метилметакрилат и метилакрилат) применяются в производстве полимеров;

Часто акриловая кислота используется в создании суперабсорбентов.

Правильное хранение акриловой кислоты

При хранении данного вещества в целях избегания полимеризации добавляют ингибитор - гидрохинон. Перед использованием кислоту необходимо перегонять с осторожностью, так как возможно развитие взрывоподобной полимеризации.

Безопасность при использовании

При работе с акриловой кислотой следует учесть, что данное вещество оказывает раздражающее действие на кожные покровы и слизистые оболочки. Порог раздражающего действия кислоты составляет 0,04 мг/литр. При попадании на слизистую оболочку глазных яблок, как правило, вызывает сильнейшие ожоги роговицы, может привести к необратимым изменениям (повреждениям, не поддающимся лечению). Вдыхание паров акриловой кислоты может вызвать головную боль, раздражение дыхательных путей, а в чрезмерных дозах - развитие отека легких. В помещениях, где проводится работа с акриловой кислотой, необходим постоянный контроль воздуха. ПДК данной кислоты составляет 5 мг/метр³. Меры безопасности надо соблюдать и при работе с другими производными. Как пример можно привести нитрил акриловой кислоты.

1 Физические свойства
2 Синтез
3 Химические свойства
4 Применение
5 Безопасность
6 Примечания
7 См. также
8 Литература