| caprolactamă | |||
|---|---|---|---|
| | |||
| General | |||
Nume sistematic |
azepan-2-on | ||
| Nume tradiționale | caprolactamă | ||
| Chim. formulă | C6H11 NR _ _ _ | ||
| Proprietăți fizice | |||
| Stat | solid | ||
| Masă molară | 113,16 g/ mol | ||
| Densitate | 1,01 g/cm³ | ||
| Proprietati termice | |||
| Temperatura | |||
| • topirea | 68,8°C | ||
| • fierbere | 270°C | ||
| • clipește | 282±1℉ [1] | ||
| Limite de explozie | 1,4 ± 0,1 vol.% [1] | ||
| Presiunea aburului | 8,0E−8 ± 1,0E−8 mmHg [unu] | ||
| Clasificare | |||
| Reg. numar CAS | 105-60-2 | ||
| PubChem | 7768 | ||
| Reg. numărul EINECS | 203-313-2 | ||
| ZÂMBETE | C1CC(NCCC1)=O | ||
| InChI | InChI=1S/C6H11NO/c8-6-4-2-1-3-5-7-6/h1-5H2,(H,7,8)JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N | ||
| RTECS | CM3675000 | ||
| CHEBI | 28579 | ||
| ChemSpider | 7480 | ||
| Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |||
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |||
Caprolactamă (hexahidro-2H-azepin-2-onă) - amidă ciclică ( lactamă ) a acidului ε-aminocaproic , cristale incolore; Τ balot = 262,5 °C, Τ pl = 68-69 °C.
Cristale albe, foarte solubile în apă , alcool , eter , benzen . Caprolactama este o amidă ciclică a acidului ε-aminocaproic. În industrie, pentru producția de caprolactamă, benzenul este materia primă. Când este încălzită în prezența unor cantități mici de apă, alcool, amine, acizi organici și alți compuși, caprolactama polimerizează pentru a forma o rășină poliamidă, din care se obține fibra de capron .
Soluțiile apoase de acizi și alcaline determină hidroliza caprolactamei în acid ε-aminocaproic .
Din ianuarie 2019, caprolactama este singura substanță listată de Agenția de Cercetare a Cancerului ca substanță necancerigenă [2] .
Există mai multe metode industriale pentru sinteza caprolactamei, toate acestea în etapa finală a lanțului tehnologic includ rearanjarea Beckmann a ciclohexanonei oximei la caprolactamă sub acțiunea oleumului sau a acidului sulfuric concentrat la 60-120 °C:
Produsul secundar al acestei etape este sulfatul de amoniu , care este folosit ca îngrășământ mineral .
La rândul lor, există mai multe metode pentru sinteza ciclohexanoneximei, în care fenolul, benzenul sau toluenul pot fi utilizate ca materie primă, ceea ce determină schemele tehnologice de producție.
Din punct de vedere istoric, primul proces de producție pentru caprolactamă a fost un proces care folosește fenolul ca materie primă . În prima etapă a acestui proces, fenolul este hidrogenat la ciclohexanol pe un catalizator Pd/Al 2 O 3 sau Ni-Cr/Al 2 O 3 la 120-140 ° C și o presiune de 1-1,5 MPa sau 130-150 ° C și respectiv 1, 5-2,5 MPa:
Ciclohexanolul este apoi dehidrogenat în ciclohexanonă (1), din care ciclohexanonoxima (2) este apoi obținută prin reacție cu un exces de soluție apoasă de sulfat de hidroxilamină în prezență de alcali sau amoniac la 0-100 °C și apoi de Beckmann rearanjarea caprolactamei (3):
Un alt grup de procedee pentru sinteza caprolactamei sunt procesele în care benzenul este utilizat ca materie primă. Ele au început să fie dezvoltate mai târziu decât fenolul, când piața mondială a fost saturată cu acetonă , un produs secundar al producției de fenol , și mai ales mai târziu, când fenolul, spre deosebire de benzen , a devenit rar. Unul dintre aceste procese a fost dezvoltat la mijlocul secolului al XX-lea la Institutul de Stat de Cercetare și Proiectare al Industriei Azotului și Produselor de Sinteză Organică (GIAP) [3] .
Prima etapă a acestor procese este hidrogenarea catalitică a benzenului în ciclohexan peste Pt/Al 2 O 3 sau un catalizator de nichel-crom la 250–350 și, respectiv, 130–220°C.
În cel mai comun proces cu benzen, oxidarea catalitică în fază lichidă a ciclohexanului la ciclohexanol („anol”) este apoi efectuată, ca impuritate, ciclohexanona - „anona” se formează ca impuritate:
și dehidrogenarea ulterioară a ciclohexanolului în ciclohexanonă (pe catalizatori zinc-crom la 360–400°C, catalizatori zinc-fier la 400°C sau catalizatori cupru-magneziu la 260–300°C), care este apoi transformată prin oximă în caprolactamă . Randamentul caprolactamei este de ~85–88% în termeni de benzen.
În metoda de oximare directă, ciclohexanul obținut prin hidrogenarea benzenului este nitrosat cu clorură de nitrozil sub iradiere ultravioletă, nitrozociclohexanul rezultat este tautomerizat in situ la ciclohexanonoximă.
În sinteza caprolactamei din toluen , prima etapă este oxidarea toluenului la acid benzoic , catalizată de benzoat de cobalt, apoi acidul benzoic este hidrogenat la acid ciclohexilcarboxilic la 170 ° C și 1,4-1,5 MPa ( paladiu - catalyst) .
Acidul ciclohexilcarboxilic este în continuare nitrosat cu acid nitrosilsulfuric la 75–80°C. Reacția de nitrozare este însoțită de decarboxilare , rearanjarea nitrozociclohexanului rezultat în ciclohexanonoximă și rearanjarea acestuia în caprolactamă sub acțiunea acidului sulfuric eliberat în timpul nitrozării . Deoarece patru reacții succesive au loc în timpul nitrozării într-o etapă tehnologică, procesul nu este suficient de selectiv și caprolactama brută obținută prin această metodă necesită o purificare complexă suplimentară. Randamentul de caprolactamă este de ~70% raportat la toluen.
În procesul Techni-Chem, ciclohexanona este mai întâi acilată cu cetenă pentru a forma acetat de ciclohexenil, care este apoi nitrat pentru a elimina acidul acetic pentru a da 2-nitrociclohexanonă.
2-Nitrociclohexanona suferă apoi hidroliză pentru a forma acid e-nitrocaproic, care este redus la acid e-aminocaproic; acesta din urmă este deshidratat la caprolactamă la 300°C și 100 bar.
Principalul avantaj al procedeului Techni-Chem este reducerea la minimum a formării subproduselor: acidul acetic, desprins în timpul nitrarii acetatului de ciclohexenil, poate fi pirolizat în cetenă [4] .
Caprolactama este utilizată în principal pentru a produce materiale plastice și fibre poliamide . Cea mai mare parte a consumului mondial este reprezentată de fire și fibre, o cantitate semnificativă fiind consumată și în producția de materiale plastice de inginerie. Restul volumului este utilizat pentru fabricarea foliilor de ambalare și a altor materiale.
Fibrele și firele de poliamidă sunt de obicei folosite în producția de textile, covoare, fire industriale, folosite la rândul lor pentru fabricarea cordonului pentru anvelope. Filetul cablului este cel mai mare și cel cu cea mai rapidă creștere a pieței PA6.
Rășina PA6 este, de asemenea, principala pentru producția de materiale plastice inginerești utilizate pentru producția de componente electronice și electrice, piese auto.
Industria ambalajelor folosește folie de poliamidă orientată, realizată tot pe bază de rășină PA6.
Volume mici de caprolactamă sunt utilizate în sinteza lizinei și, de asemenea, ca agent în producția de poliuretan.
| heterocicluri azotate | |
|---|---|
| Trinom | |
| Cvadruplu | |
| Cu cinci membri | |
| Cu șase membri |
|
| Cu șapte membri | |
| superior | |