Carbonat de etilenă

Carbonatul de etilenă ( 1,3-dioxolan-2-onă, carbonat de glicol ) este un compus organic, un ester al acidului carbonic și al etilenglicolului . Cristale incolore, inodore. Toxicitate scăzută [2] .

Obținerea

Principala metodă de producție este interacțiunea oxidului de etilenă cu dioxidul de carbon la o temperatură de 150–200 °C și o presiune de 2–8 MPa în prezența unui catalizator. Ca acestea din urmă, pot fi utilizate halogenuri de metale alcaline sau de tetraalchilamoniu, bis-(trifenilfosfină)-nichel [2] :

Condensarea etilenglicolului cu diverși derivați ai acidului carbonic - carbonați de dialchil, amide, halogenuri acide și altele [3] :

${\ce {(CH3O)2C=O + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2CH3OH))$

${\ce {(NH2)2C=O + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2NH3))$

${\ce {COCl2 + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2HCl))$

Reacția etilenclorhidrinei cu sarea de sodiu a carbonaților de alchil sau cu soluții concentrate de carbonați anorganici [2] :

${\ce {CH2Cl-CH2OH + Na2CO3 -> (CH2O)2C=O + NaCl + NaOH))$

Proprietăți fizice

Carbonatul de etilenă este cristale incolore, inodore. În formă lichidă, dizolvă mulți polimeri , fibre de poliester și rășini, de exemplu, PVC, acetat și nitrat de celuloză, poliacrilonitril, polietilen tereftalat. Solubil în etanol , eter dietil , hidrocarburi aromatice , acetonă , acizi carboxilici . Insolubil în disulfură de carbon , hidrocarburi alifatice, miscibil cu apa în orice raport, dar soluțiile apoase de carbonat de etilenă sunt instabile datorită hidrolizei acestui compus [2] [4] . Nehigroscopic [5] .

Entalpia de topire este de 13,3 kJ/mol, entalpia de vaporizare este de 56,5 kJ/mol la 130°C, entalpia de ardere este de -1171 kJ/mol [2] .

Dependența presiunii vaporilor de temperatură [2]

Temperatura, °C	109	119	135	150	157	164
Presiunea vaporilor, kPa	0,9	1.5	3.02	5,61	7.2	9.1

Proprietăți chimice

Carbonatul de etilenă este similar în proprietăți chimice cu carbonatul de propilenă.

Interacționează cu nucleofilii , în timp ce se divide în principal la legătura C–O [2] :

${\ce {(CH2O)2C=O + RCOOH -> RC(O)OCH2CH2OH + CO2 ^}}$

${\ce {(CH2O)2C=O + ROH -> ROCH2CH2OH + CO2 ^}}$

${\ce {(CH2O)2C=O + PhNH2 -> PhNHCH2CH2OH + CO2 ^))$

Hidrogenarea catalitică duce la etilenglicol și metanol [2] :

${\ce {(CH2O)2C=O + 3H2 ->[kat] CH2OH-CH2OH + CH3OH))$

Se hidrolizează pentru a forma etilenglicol. Acest proces este accelerat în prezența acizilor și alcalinelor [4] :

${\ce {(CH2O)2C=O + H2O -> CH2OH-CH2OH + CO2 ^))$

Poate oxialchila diverși compuși, cum ar fi fenolii . Reacțiile de acest fel au un randament bun dacă în amestec sunt introduși fenolați sau carbonați de metale alcaline [6] :

${\ce {(CH2O)2C=O + C6H5OH -> HOCH2-CH2-O-C6H5 + CO2 ^))$

Se descompune lent în oxid de etilenă când este încălzit la 200–245 °C, în prezența acizilor și alcalinelor deja la o temperatură de 125 °C [5] :

${\ce {(CH2O)2C=O ->[t] (CH2CH2)O + CO2 ^))$

Aplicație

Carbonatul de etilenă are o mare importanță practică, deoarece datorită toxicității scăzute și constantei dielectrice ridicate , este utilizat ca solvent aprotic pentru polimeri în industria textilă și chimică [7] . Are un efect redus asupra ruperii lanțului în timpul polimerizării, ceea ce face posibilă realizarea reacțiilor de polimerizare a diverșilor compuși din carbonatul de etilenă [4] .

Este un extractant al hidrocarburilor aromatice, precum și materia primă pentru sinteza diverșilor plastifianți , modificatori, polimeri, monomeri, produse de protecție a plantelor. În special, carbonatul de vinilen este sintetizat prin clorurarea carbonatului de etilenă urmată de dehidroclorurare cu trietilamină [2] .

Note

↑ Carbonat de etilenă . Sigma Aldrich .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Knunyants et al., 1998 , p. 499.
↑ Dyment și colab., 1976 , p. 22.
↑ 1 2 3 Perepelkin și colab., 1973 , p. 45.
↑ 1 2 Zimakov și colab., 1967 , p. 113.
↑ Verkhovskaya, 1971 , p. 35.
↑ Lebedev, 1981 , p. 290.

Literatură

Enciclopedie chimică / Ed.: Knunyants I.L. şi altele.- M . : Enciclopedia sovietică, 1998. - T. 5. - 783 p. — ISBN 5-85270-310-9 .
Lebedev N.N. Chimia și tehnologia sintezei organice și petrochimice de bază. - Ed. a III-a, revăzută .. - M . : Chimie, 1981. - 608 p.
Verkhovskaya Z.N. Difenilolpropan / ed. I.V. Kalechitsa. - M . : Chimie, 1971. - 196 p.
Dyment O.N., Kazansky K.S., Miroshnikov A.M. Glicoli și alți derivați ai oxizilor de etilenă și propilenă / ed. EL. Dymenta. - M .: Chimie, 1976. - 376 p.
Zimakov P.V., Dyment O.N., Bogoslovsky N.A. etc.Oxid de etilenă. - M .: Chimie, 1967. - 320 p.
E.A. Pakshver, K.E. Perepelkin, V.D. Fikhman și colab.Fibre sintetice cu lanț de carbon / ed. K.E. Perepelkin. - M . : Chimie, 1973. - 589 p.

Heterocicluri oxigenate
Trinom	Oksiran Dioxiran
Cuaternar	Oksetan Oxetanonă (β-lactonă)
Cu cinci membri	Furan dihidrofuran tetrahidrofuran Benzofuran izobenzofuran Dioxolan Tetrahidrofuranonă (γ-lactonă) Carbonat de etilenă
Cu șase membri	Piran Dihidropiran tetrahidropiran dioxan Tetrahidropiranonă (δ-lactonă) α-Pyron
Cu șapte membri	Caprolactonă (ε-lactonă)