Wikipedia

Maleinsyraanhydrid

organisk förening

Maleinsyraanhydrid är en organisk förening med formeln C2H2(CO)2O. Det är en syraanhydrid av maleinsyra. Det är ett färglöst eller vitt fast ämne med en skarp lukt. Den tillverkas industriellt i stor skala för applikationer i beläggningar och polymerer.[3]

Maleinsyraanhydrid
StrukturformelMolekylmodell
Systematiskt namn2,5-Furandion[1]
Övriga namnMaleinanhydrid[1]
cis-Butenedioinanhydride
2,5-Furanedione
Kemisk formelC2H2(CO)2O
Molmassa98,057 g/mol
UtseendeVita kristaller
CAS-nummer108-31-6
SMILESO=C1C=CC(=O)O1
Egenskaper
Densitet0,93 g/cm³
Löslighet (vatten)Hydrolys
Smältpunkt52,8 °C
Kokpunkt202 °C
Faror
Huvudfara
NFPA 704

1
3
1
LD50465 mg/kg (oral, mus)
850 mg/kg (oral, råtta)
875 mg/kg (oral, kanin)
390 mg/kg (oral, marsvin)
400 mg/kg (oral, råtta)[2]
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Framställning redigera

Maleinsyraanhydrid framställs genom ångfasoxidation av n-butan. Den övergripande processen omvandlar metylgrupperna till karboxylat och dehydrerar ryggraden. Selektiviteten i processen återspeglar robustheten hos maleinsyraanhydrid, med dess konjugerade dubbelbindningssystem. Traditionellt framställdes maleinsyraanhydrid genom oxidation av bensen eller andra aromatiska föreningar. Sedan 2006 fortsätter endast ett fåtal mindre anläggningar att använda bensen.

I båda fallen matas bensen och butan in i en ström av varm luft, och blandningen leds genom en katalysatorbädd vid hög temperatur. Förhållandet mellan luft och kolväte kontrolleras för att förhindra att blandningen antänds. Vanadinpentoxid och molybdentrioxid är de katalysatorer som används för bensenvägen, medan vanadinfosfat används för butanvägen:[3]

C4H10 + 3.5 O2 → C4H2O3 + 4 H2O ∆H = −1 236 kJ/mol

Den huvudsakliga konkurrerande processen innebär full förbränning av butanen, en omvandling som är dubbelt så exoterm som den partiella oxidationen.

Den traditionella metoden med bensen blev oekonomisk på grund av de höga och fortfarande stigande bensenpriserna och genom att följa reglerna för bensenutsläpp. Vid produktionen av maleinsyraanhydrid (4 C-atomer) går dessutom en tredjedel av de ursprungliga kolatomerna förlorade som koldioxid vid användning av bensen (6 kolatomer). De moderna katalytiska processerna utgår från en 4-kolmolekyl och binder bara syre och tar bort vatten medan 4-C-baskroppen av molekylen förblir intakt. Sammantaget är den nyare metoden därför mer materialeffektiv.[4]

Reaktioner redigera

Kemin hos maleinsyraanhydrid är mycket rik, vilket återspeglar dess lättillgänglighet och bifunktionella reaktivitet. Det hydrolyserar och producerar maleinsyra, cis-HOOC–CH=CH–COOH. Med alkoholer genereras halvester, till exempel cis-HOOC–CH=CH–COOCH3.

Maleinsyraanhydrid är ett klassiskt substrat för Diels-Alder-reaktioner.[5] Det användes för arbete 1928, på reaktionen mellan maleinsyraanhydrid och 1,3-butadien, för vilket Otto Paul Hermann Diels och Kurt Alder tilldelades Nobelpriset i kemi 1950. Det är genom denna reaktion som maleinsyraanhydrid omvandlas till många bekämpningsmedel och läkemedel. Deras patent från 1928 gav också många andra exempel på reaktioner som involverade maleinsyraanhydrid, såsom reaktionen med cyklopentadien för att bilda nadicanhydrid.[6]

 

Michael-reaktion av maleinsyraanhydrid med aktiva metylen- eller metinföreningar såsom malonat- eller acetoacetatestrar i närvaro av natriumacetatkatalysator. Dessa intermediärer användes därefter för genereringen av Krebs-cykelns intermediärer akonitiska och isocitriska syror.[7]

Maleinsyraanhydrid dimeriseras i en fotokemisk reaktion för att bilda cyklobutantetrakarboxylsyradianhydrid (CBTA). Denna förening används vid framställning av polyimider och som en inriktningsfilm för skärmar av flytande kristall.[8]

 

Det är också en ligand för lågvalenta metallkomplex, till exempel Pt(PPh3)2(MA) och Fe(CO)4(MA).

På grund av sin cykel av 4 π elektroner i en uppsättning av 5 atomer med p-orbitaler, ansågs maleinsyraanhydrid länge uppvisa antiaromaticitet. En termokemisk studie drog dock slutsatsen att endast 8 kJ/mol destabiliseringsenergi kan tillskrivas denna effekt, vilket gör den i bästa fall svagt antiaromatisk.[9]

Användning redigera

  •  
    Malation är en populär insekticid som härrör från maleinsyraanhydrid
  •  
    Natriumsulfosuccinatestrar, vanlig klass av ytaktiva ämnen som härrör från maleinsyraanhydrid
  •  
    Alkenylbärnstenssyraanhydrider, som härrör från maleinsyraanhydrid, används i stor utsträckning vid papperstillverkning
  •  
    Rubratoxin A är en av många naturliga produkter som innehåller en maleinsyraanhydridliknande underenhet.

Maleinsyraanhydrid har många tillämpningar.[3]

Plaster och hartser redigera

Omkring 50 procent av världens maleinsyraanhydridproduktion används vid tillverkning av omättade polyesterhartser (UPR). Hackade glasfibrer läggs till UPR för att producera glasfiberarmerad plast som används i ett brett spektrum av applikationer som fritidsbåtar, badrumsinredningar, bilar, tankar och rör.

Maleinsyraanhydrid hydreras till 1,4-butandiol (BDO), som används vid tillverkning av termoplastiska polyuretaner, elastan/Spandexfibrer, polybutylentereftalat (PBT) hartser och många andra produkter.

Härdare redigera

Diels-Alder-reaktion av maleinsyraanhydrid och butadien och isopren ger respektive tetrahydroftalsyraanhydrider som kan hydreras till motsvarande hexahydroftalsyraanhydrider. Dessa ämnen används som härdare i epoxihartser. En annan marknad för maleinsyraanhydrid är smörjoljetillsatser, som används i vevhusoljor för bensin- och dieselmotorer som dispergeringsmedel och korrosionsinhibitorer. Förändringar i smörjmedelsspecifikationer och effektivare motorer har haft en minskande effekt på efterfrågan på smörjoljetillsatser, vilket ger platta tillväxtutsikter för maleinsyraanhydrid i denna applikation.

Annat redigera

Ett antal mindre tillämpningar finns för maleinsyraanhydrid. Personliga vårdprodukter som konsumerar maleinsyraanhydrid är hårsprayer, lim och golvpolish. Maleinsyraanhydrid är också en råvara till föreningar som används för rengöringsmedel för vattenbehandling, insekticider och fungicider, läkemedel och andra sampolymerer.

Maleinsyraanhydridgruppen förekommer i flera naturliga produkter, av vilka några visar lovande terapeutisk eller pesticid aktivitet.[10]

Effekter på människors hälsa och miljön redigera

Maleinsyraanhydrid utgör en relativt låg risk för miljön, en viktig egenskap för vissa applikationer. Hos människor kan exponering för maleinsyraanhydrid orsaka irritation i luftvägarna, ögonen, exponerad slemhinna och hud. Maleinsyraanhydrid är också en hud- och andningssensibilisator.[11]

Maleinsyraanhydrid är en kemikalie med låg riskprofil. Maleinsyraanhydrid hydrolyseras snabbt för att bilda maleinsyra i närvaro av vatten och därför är miljöexponering för maleinsyraanhydrid i sig osannolik. Maleinsyra är biologiskt nedbrytbar under aeroba förhållanden i avloppsslam samt i jord och vatten.

Se även redigera

Referenser redigera

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Maleic anhydride, 23 november 2023.

Noter redigera

  1. ^ [a b] ”Front Matter”. Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014. sid. 835. doi:10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4 
  2. ^ "Maleic anhydride". Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  3. ^ [a b c] Kurt Lohbeck; Herbert Haferkorn; Werner Fuhrmann; Norbert Fedtke. "Maleic and Fumaric Acids". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a16_053. ISBN 978-3527306732.
  4. ^ Bertram Philipp, Peter Stevens: Grundzüge der Industriellen Chemie, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1987, S. 179, ISBN 3-527-25991-0.
  5. ^ Samuel Danishefsky; Takeshi Kitahara; Paul F. Schuda (1983). ”Preparation and Diels-Alder Reaction of a Highly Nucleophilic Diene: trans-1-Methoxyl-3-Trimethylsiloxy-1,3-Butadiene and 5β-Methoxycyclohexan-1-one-3β,4β-Dicarboxylic acid Andhydride”. Org. Synth. 61: sid. 147. doi:10.1002/0471264180.os061.30. 
  6. ^ United States US1944731A, Otto Diels & Kurt Alder, "Organic compound having hydrogenated ring systems and process of preparing it", published January 23, 1934
  7. ^ US 4146543 E.Gutierrez
  8. ^ Horie, T.; Sumino, M.; Tanaka, T.; Matsushita, Y.; Ichimura, T.; Yoshida, J. I. (2010). ”Photodimerization of Maleic Anhydride in a Microreactor Without Clogging”. Organic Process Research & Development 14 (2): sid. 100128104701019. doi:10.1021/op900306z. 
  9. ^ Roux, María Victoria; Jiménez, Pilar; Martín-Luengo, Maria Ángeles; Dávalos, Juan Z.; Sun, Zhiyuan; Hosmane, Ramachandra S.; Liebman, Joel F. (May 1997). ”The Elusive Antiaromaticity of Maleimides and Maleic Anhydride: Enthalpies of Formation ofN-Methylmaleimide,N-Methylsuccinimide,N-Methylphthalimide, andN-Benzoyl-N-methylbenzamide” (på engelska). The Journal of Organic Chemistry 62 (9): sid. 2732–2737. doi:10.1021/jo9621985. ISSN 0022-3263. PMID 11671632. 
  10. ^ Chen, Xiaolong; Zheng, Yuguo; Shen, Yinchu (2007). ”Natural Products with Maleic Anhydride Structure: Nonadrides, Tautomycin, Chaetomellic Anhydride, and Other Compounds”. Chemical Reviews 107 (5): sid. 1777–1830. doi:10.1021/cr050029r. PMID 17439289. 
  11. ^ ”Substance Evaluation Report: Maleic anhydride”. Substance Evaluation Report: Maleic anhydride. Environment Agency Austria. http://echa.europa.eu/documents/10162/9801478/sev1_203_571_6_report_en.pdf. 

Externa länkar redigera

Hämtad från ”https://sv.wikipedia.org/w/index.php?title=Maleinsyraanhydrid&oldid=54584446”