Способы получения адипиновой кислоты. Получение адипиновой кислоты

Адипиновая кислота (Adipic acid, гександиовая кислота, 1,4-бутандикарбоновая кислота) - принадлежит к семейству двухосновных предельных карбоновых кислот. Обладает хорошей растворимостью в этаноле, а также ограниченно растфорима в эфире, но трудно растворима в воде. Однако, большинство солей (адипинатов), образованных адипиновой кислотой растворяются в в воде. При дегитратации адипинатов они превращаются в адипамиды. Адипиновая кислота обладает всеми характерными для семейства карбоновых кислот химическими свойствами. С гликолями взаимодействует с образованием полиэфиров.

Внешне адипиновая кислота представляет собой белое или бесцветное кристаллическое вещество плотностью примерно 1,36 г./куб.см. Температура плавления адипиновой кислоты составляет около 153 °C, температура разложения около 220°C (±20°C), закипает адипиновая кислота при 260 °C.

Наиболее распространенным общим методом синтеза адипиновой кислоты в промышленности является окисление циклических соединений (циклогексана)

ГОСТ 10558-80 выделяет несколько сортов адипиновой кислоты. В таблице ниже приведены основные характеристики и их соответствие нормативам ГОСТ.

Гарантийный срок хранения адипиновой кислоты составляет 1 год.

Предлагаем обратить свое внимание на такое сырье для ЛКМ, как Адипиновая кислота . Данное вещество произведено в полном соответствии с действующими стандартами и является высококачественным компонентом для лакокрасочных материалов.

Главное место среди сырья для ЛКМ занимают пленкообразующие вещества. Именно они обеспечивают основные качества материала: его прочность, долговечность, стойкость к внешним воздействиям. В качестве пленкообразующих чаще всего выступают различные смолы (алкидные, акрилатные, эпоксидные и др.) и водные дисперсии полимеров (акриловых, полиуретановых).

За итоговый цвет покрытия отвечают различные пигменты. Помимо декоративных качеств пигменты могут придавать лакокрасочному покрытию светотойкость, электропроводность и другие полезные свойства. Пигменты ЛКМ разделяются на неорганические (двуокись титана, окись цинка, охра и пр.) и на органические (антрахиноновые, фталоцианиновые и пр.). Для снижения стоимости ЛКМ в состав добавляют специальные добавки-наполнители. Как правило, это вещества природного происхождения, которые при правильной рецептуре могут улучшить качества покрытия.

При желании придать итоговому покрытию эластичность в состав ЛКМ добавляют пластификаторы (фталаты, фосфаты). Для ускорения процесса высыхания в краски добавляются сиккативы (истинные – соли карбоновых кислот и промоторы – соли бария, кальция и т.д.).

а) В промышленности адипиновую кислоту получают главным образом двухстадийным окислением циклогексана. На первой стадии (жидкофазное окисление воздухом при 142-145°С и 0,7 МПа) получают смесь циклогексанона и циклогексанола, разделяемую ректификацией. Циклогексанон используют для производства капролактама. Циклогексанол окисляют 40-60%-ной HNO 3 при 55°С (катализатор NH 4 VO 3); выход адипиновой кислоты 95%.

б) окислением циклогексена озоном или HNO 3 ;

в) из ТГФ по схеме:

г) карбонилированием ТГФ в ангидрид адипиновой кислоты, из которого действием Н2О получают кислоту.

Метод получения 1. (лабораторный синтез)

В 5-литровую круглодонную колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и делительной воронкой емкостью 1 л, помешают 2100 г (16,6 моль) 50%-ной азотной кислоты (уд. вес 1,32; в вытяжном шкафу). Кислоту нагревают почти до кипения и добавляют 1 г ванадата аммония. Пускают в ход мешалку и медленно через делительную воронку добавляют 500 г (5 моль) циклогексанола. Сперва добавляют 40-50 капель циклогексанола и реакционную смесь размешивают до начала реакции (4-5 мин.), что становится заметным по выделению окислов азота (весьма важно, чтобы окисление началось до того, как будет прибавлено значительное количество циклогексанола, в противном случае реакция может стать бурной. Необходимо вести реакцию в хорошо действующем вытяжном шкафу.). Затем реакционную колбу помещают в баню со льдом и содержимое колбы охлаждают до тех пор, пока температура смеси не достигнет 55-60°С. После этого как можно скорее прибавляют циклогексанол, поддерживая температуру в пределах, указанных выше. К концу окисления (после того как прибавлено 475 г циклогексанола) ледяную баню удаляют; иногда колбу приходится даже нагревать для того, чтобы поддерживать необходимую температуру и чтобы избежать циклизации адипиновой кислоты.

Перемешивание продолжают еще 1 час после прибавления всего количества циклогексанола. Затем смесь охлаждают до 0°С, адипиновую кислоту фильтруют с отсасыванием, промывают 500 мл ледяной воды и сушат на воздухе в течение ночи.

Выход белых кристаллов с т. пл. 146-149°С составляет 395-410 г. Выпариванием маточных растворов можно получить еще 30-40 г продукта с т. пл. 141-144°С (в смеси с глутаровой и янтарной кислотами). Общий выход сырой адипиновой кислоты: 425-440г, или 58-60% от теоретического выхода. Полученный продукт для большинства целей достаточно чист; однако более чистый продукт может быть получен перекристаллизацией сырой адипиновой кислоты из 700 мл концентрированной азотной кислоты уд. веса 1,42. Потери при очистке составляют около 5%. Перекристаллизованная адипиновая кислота плавится при 151-152 С.

Примечания.

1. Имеется предположение не применять катализатора, если температуру реакционной смеси, после начала реакции, поддерживать при 85-900 (Хартман, частное сообщение).

2. Применялся технический циклогексанол, практически не содержащий фенола. Более 90% продукта кипело в пределах 158-1630.

3. Весьма важно, чтобы окисление началось до того, как будет прибавлено значительное количество циклогексанола, в противном случае реакция может стать бурной. Необходимо ваести реакцию в хорошо действующем вытяжном шкафу.

4. Азотнокислые маточные растворы содержат значительные количества адипиновой кислоты в смеси с глутаровой и янтарной кислотами. Оказалось, что разделение этих кислот кристаллизацией практически нецелесообразно. Однако, если азотную кислоту удалить выпариванием, а оставшуюся смесь кислот этерифицировать этиловым спиртом,то можно получить смесь этиловых эфиров янтарной (т. кип. 121-1260/20мм), глутаровой (т. кип. 133-1380/20мм) и адипиновой т. кип. (142-1470/20мм) кислоты. Эти сложные эфиры можно успешно разделить перегонкой.

5. Следующая видоизмененная пропись может дать лучший выход. В 3-хлитровую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капелоьной воронкой, укрепленными в асбестовых пробках, пропитанных жидким стеклом, помещают 1900мл 50%-ной азотной кислоты (1262мл азотной кислоты уд. веса 1,42, разбавленной до 1900мл) и 1г ванадата аммония. Колбу помещают на водяную баню, нагретую до 50-600, и очень медленно, при работающей мешалке, прибавляют 357г (3,5мол.) технического циклогексанола таким образом, чтобы температура бани поддерживалась при 50-600. Эта операция продолжается 6-8ч. Реакцию завершают нагреванием водяной бани до кипения, пока не прекратится выделение окислов азота (около 1 часа). Горячую реакционную смесь сливают с помощью сифона и дают ей охладиться. Выход сырой адипиновой кислоты: 372г (72% теоретич.).

Асбестовые пробки, пропитанные жидким стеклом, приготовляют из тонкого асбестового листа, нарезанного в полоски шириной 2,5см. Полоски смачивают раствором жидкого стекла и затем наматывают, например, на форштосс холодильника до получения пробки нужного размера. После сборки прибора пробки покрывают жидким стеклом и оставляют для затвердевания на ночь.

6. Азотнокислые маточные растворы после кристаллизации могут заменять часть свежей кислоты в последующих операциях окисления.

7. Адипиновую кислоту можно также перекристаллизовать из 2,5-кратного (по весу) количества воды или 50%-ного спирта. Однако эти растворители дают менее удовлетворительные результаты, чем азотная кислота.

Адипиновая кислота (есть и другое название этого вещества - кислота 1,4-бутандикарбоновая, систематическое наименование - кислота гександиовая) - это предельная двухосновная карбоновая кислота. Имеет следующую химическую формулу: НООС(СН2)4СООН и брутто формулу C6O4H10. Обладает теми же химическими свойствами, что и карбоновые кислоты. Образует соли, многие из которых растворимы в воде (H2O). Этерифицируется в ди- и моноэфиры. С гликолями гександиовая кислота образует полиэфиры.

Свойства адипиновой кислоты

4. При нагревании адипиновой кислоты образуются их амиды.

5. Под воздействием SOCl2 адипиновая кислота превращается в соответствующий хлорангидрид.

Эфиры кислоты адипиновой

1. Метиладипинат используют для электрохимического синтеза диметилсебацината.

2. Диаллиладипинат является отвердителем полиэфирных смол.

3. Этиладипинат применяется как добавка к в целях повышения его октанового числа.

4. Диэтиладипинат используется в качестве пластификатора в производстве пищевых пленок, обуви, ПВХ, искусственной кожи, детских игрушек, линолеума, натяжных потолков.

5. Диизопропиладипинат используется как компонент косметических средств для кожи.

Адипиновая кислота (1,4-бутандикарбоновая кислота, Гександиовая кислота, е355) – пищевая добавка группы антиоксидантов - двухосновная предельная карбоновая кислота (класс органических соединений, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных карбоксильных групп - COOH).

Физико-химические свойства.

Брутто-формула: C 6 H 10 O 4 .

Структурная формула:

H O O O O H

Адипиновая кислота обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот. Внешний вид: правильной формы белые кристаллы или порошок. Температура плавления 152 °С. Температура кипения 337,5 °С. Плотность 1,36 г/см 3 . По своему действию на организм человека безвредна. Адипиновая кислота образует соли, большинство из которых растворяются в воде. Адипиновая кислота легко этерифицируется в моно- и диэфиры, а с гликолями образует полиэфиры. Адипиновая кислота представляет собой бесцветный кристаллический порошок. Распадается при нагревании, выделяя летучие пары валериановой кислоты и других веществ.

Применение.

В качестве сырья в производстве синтетических волокон (полиамидов) и полиуретанов;

В качестве пластификатора в производстве пластмасс;

В полиграфии для производства бумаги высокого качества;

В производстве эфиров и красителей;

В качестве основного компонента различных средств для удаления накипи.

Адипиновая кислота используется в качестве мягкого подкислителя с малой гигроскопичностью и кислым вкусом, сохраняющимся длительное время, например: в жевательной резинке до 3%; в десертах до 0,6%; в смесях для выпечки до 0,4%; в сухих смесях для напитков до 1% (в пересчёте на готовый к употреблению продукт).

Допустимое суточное потребление – 5 мг/кг веса тела в день в расчёте на адипат-ион. ПДК в воде 2,0 мг/л, класс опасности 3.

Е355 разрешена в десертах ароматизированных сухих в количестве до 1 г/кг продукта; в смесях порошкообразных для изготовления напитков в домашних условиях в количестве до 10 г/кг; в начинках, отделочных полуфабрикатах для сдобных хлебобулочных изделий и мучных кондитерских изделий и т. п. в количестве до 2 г/кг по отдельности или в комбинации с другими адипатами в пересчёте на кислоту.

Опасность адипиновой кислоты для здоровья.

Ингаляция: кашель, затрудненное дыхание, воспаление горла.

Кожный покров: покраснение.

Глаза: покраснение, боли.

Адипиновая кислота - малотоксична при попадании внутрь.

Взрыв возможен в том случае, если она в порошкообразной форме смешана с воздухом. В сухом виде вещество может быть электростатически заряжено при вихревых движениях, пневмотранспортировке, переливании, и т.д.

Получение.

Е355 получается при окислении циклогексана, проходящем в два этапа. Также препарат получают при взаимодействии циклогексана с азотной кислотой или озоном. Одним из перспективных способов получения считается гидрокаронилирование бутадиена. В мире производится 2,5 млн тонн в год адипиновой кислоты.

Адипиновой кислотой называется пищевая добавка, причисляемая к группе антиоксидантов. Если говорить о ней с физической точки зрения, то вещество представляет собой кристаллы, не имеющие цвета. С химической точки зрения добавка обладает всеми свойствами, которые характерны для карбоновых кислот. Способна образовывать соли, которые обладают высокой степенью растворения в воде. Этот антиоксидант может иметь синтетическое или природное происхождение. Адипиновая кислота обладает способностью защищать продукты питания от порчи, прогоркания, процессов окисления. Какой класс опасности адипиновой кислоты? Класс опасности адипиновой кислоты второй.

Сфера применения

Европейским союзом адипиновая кислота утверждена как пищевая добавка, которая разрешена к использованию в производстве пищевых продуктов. Однако данное вещество еще полностью не изучено, в связи с этим точный статус неизвестен. Именно поэтому его применение в некоторых странах попросту запрещено ввиду возможного ее вреда для человеческого здоровья.

В природной среде кислота содержится в сахарном тростнике и соке сахарной свеклы. В промышленных целях ее получают путем химического синтеза из циклогексана. Данный метод является одним из наиболее популярных.

Сферы применения:

• в качестве пищевой добавки под номером Е355 с целью придания продуктам питания кислого вкуса, в том числе во время производства безалкогольных напитков;
• в качестве сырья при производстве полигексаметиленадипинамида, ее эфиров и полиуретанов;
• с целью удаления остатков материала, которые остаются после заполнения швов, образующихся между керамическими плитками;
• как основной ингредиент средств, которые предназначены для удаления накипи;
• с целью получения промежуточных продуктов синтеза;
• в оттеночных ополаскивателях и иных средствах для окрашивания волос;
• в качестве смазочных масел и пластификаторов, поскольку обладает высокой степенью этерификации в ди- и моноэфиры, образует полиэфиры с гликолями.

На территории государств, где данная пищевая добавка признана пригодной для применения, она используется как регулятор кислотности во время изготовления напитков, карамельных конфет, иных продуктов питания с целью поддержания необходимого уровня водородного показателя. Добавляется в некоторые виды ароматизированных сухих десертов, однако только в строго установленном количестве, которое не должно превосходить 1 г на килограмм готового продукта. В порошковых смесях с целью приготовления напитков допускается до четырех грамм кислоты на килограмм продукта, в желеобразных десертах – не более шести грамм на килограмм продукта. Часто используется как добавка в начинку для кондитерских и хлебобулочных изделий.

Вред или польза?

Многие среди пищевых добавок, как и любое вещество при превышении допустимой дозы, способны нанести ущерб человеческому здоровью. И этот факт не требует доказательств. Воздействие разнообразных добавок на человека обусловлено индивидуальными особенностями, количеством используемого вещества. Исследования, которые проводятся в сфере влияния антиоксиданта на человеческий организм, еще не завершены.

Популярные статьи Читать больше статей

02.12.2013

Все мы много ходим в течение дня. Даже если у нас малоподвижный образ жизни, мы все равно ходим – ведь у нас н...

605131 65 Подробнее

10.10.2013

Пятьдесят лет для представительниц прекрасного пола – это своеобразный рубеж, перешагнув который каждая вторая...

444583 117 Подробнее

02.12.2013

В наше время бег уже не вызывает массу восторженных отзывов, как это было лет тридцать назад. Тогда общество б...

354689 41 Подробнее