Ácido tereftálico - Terephthalic acid
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| Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido
Ácido benceno-1,4-dicarboxílico |
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| Otros nombres
1,4-Benzenedioic ácido
benceno-1,4-dioico ácido tereftálico para ftálico ácido TPA PTA BDC |
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| 3DMet | |
| 1909333 | |
| CHEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.002.573 
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| Número CE | |
| 50561 | |
| KEGG | |
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PubChem CID
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| Número RTECS | |
| UNII | |
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| C 8 H 6 O 4 | |
| Masa molar | 166,132 g · mol −1 |
| Apariencia | Cristales o polvo blanco |
| Densidad | 1,522 g / cm 3 |
| Punto de fusion | 427 ° C (801 ° F; 700 K) en un tubo sellado. Sublima a presión atmosférica estándar. |
| Punto de ebullición | Se descompone |
| 0,0015 g / 100 mL a 20 ° C | |
| Solubilidad | disolventes orgánicos polares base acuosa |
| Acidez (p K a ) | 3,51, 4,82 |
| −83,51 × 10 −6 cm 3 / mol | |
| Estructura | |
| 2.6D | |
| Riesgos | |
| Ficha de datos de seguridad |
Ver: página de datos MSDS hoja |
| Pictogramas GHS |
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| Palabra de señal GHS | Advertencia |
| H315 , H319 , H335 | |
| P261 , P264 , P271 , P280 , P302 + 352 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P321 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P403 + 233 , P405 , P501 | |
| Compuestos relacionados | |
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Ácidos carboxílicos relacionados
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Ácido ftálico Ácido isoftálico Ácido benzoico Ácido p- toluico |
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Compuestos relacionados
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p-Xileno Tereftalato de polietileno Tereftalato de dimetilo |
| Página de datos complementarios | |
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Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc. |
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Datos termodinámicos |
Comportamiento de fase sólido-líquido-gas |
| UV , IR , RMN , MS | |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El ácido tereftálico es un compuesto orgánico con la fórmula C 6 H 4 (CO 2 H) 2 . Este sólido blanco es un producto químico básico , que se utiliza principalmente como precursor del poliéster PET , que se utiliza para fabricar prendas de vestir y botellas de plástico . Se producen anualmente varios millones de toneladas. El nombre común se deriva del árbol productor de trementina Pistacia terebinthus y ácido ftálico .
Historia
El ácido tereftálico fue aislado por primera vez (a partir de trementina) por el químico francés Amédée Cailliot (1805-1884) en 1846. El ácido tereftálico adquirió importancia industrial después de la Segunda Guerra Mundial . El ácido tereftálico se produjo por oxidación de p -xileno con ácido nítrico diluido . La oxidación por aire de p -xileno produce ácido p -toluico, que resiste una mayor oxidación por aire. La conversión de ácido p -toluico en p-toluato de metilo (CH 3 C 6 H 4 CO 2 CH 3 ) abre el camino para una oxidación adicional a tereftalato de monometilo, que se esterifica adicionalmente a tereftalato de dimetilo . En 1955, Mid-Century Corporation e ICI anunciaron la oxidación promovida por bromuro del ácido p -toluico a ácido teraftálico. Esta innovación permitió la conversión de p -xileno en ácido tereftálico sin la necesidad de aislar intermedios. Amoco (como Standard Oil of Indiana) compró la tecnología Mid-Century / ICI.
Síntesis
Proceso Amoco
En el proceso Amoco, que se adopta ampliamente en todo el mundo, el ácido tereftálico se produce por oxidación catalítica de p -xileno :
El proceso utiliza una cobalto - manganeso - bromuro de catalizador . La fuente de bromuro puede ser bromuro de sodio , bromuro de hidrógeno o tetrabromoetano . El bromo funciona como una fuente regenerativa de radicales libres . El ácido acético es el disolvente y el aire comprimido actúa como oxidante. La combinación de bromo y ácido acético es altamente corrosiva y requiere reactores especializados, como los revestidos con titanio . Se alimenta a un reactor una mezcla de p -xileno , ácido acético , el sistema catalizador y aire comprimido.
Mecanismo
La oxidación del p -xileno se realiza mediante un proceso de radicales libres. Los radicales de bromo descomponen los hidroperóxidos de cobalto y manganeso. Los radicales resultantes a base de oxígeno extraen hidrógeno de un grupo metilo, que tiene enlaces C-H más débiles que el anillo aromático. Se han aislado muchos intermedios. El p -xileno se convierte en ácido p -toluico , que es menos reactivo que el p-xileno debido a la influencia del grupo ácido carboxílico captador de electrones . La oxidación incompleta produce 4-carboxibenzaldehído (4-CBA), que a menudo es una impureza problemática.
Desafíos
Aproximadamente el 5% del disolvente de ácido acético se pierde por descomposición o "combustión". Es común la pérdida de producto por descarboxilación a ácido benzoico . La alta temperatura disminuye la solubilidad del oxígeno en un sistema que ya carecía de oxígeno. El oxígeno puro no se puede utilizar en el sistema tradicional debido a los peligros de las mezclas de O 2 orgánico inflamable . Se puede usar aire atmosférico en su lugar, pero una vez que ha reaccionado debe purificarse de toxinas y agentes que agotan la capa de ozono , como el bromuro de metilo, antes de ser liberado. Además, la naturaleza corrosiva de los bromuros a altas temperaturas requiere que la reacción se lleve a cabo en costosos reactores de titanio.
Medios de reacción alternativos
El uso de dióxido de carbono supera muchos de los problemas del proceso industrial original. Debido a que el CO 2 es un mejor inhibidor de llamas que el N 2 , un ambiente de CO 2 permite el uso de oxígeno puro directamente, en lugar de aire, con riesgos de inflamabilidad reducidos. La solubilidad del oxígeno molecular en solución también se mejora en el entorno de CO 2 . Debido a que más de oxígeno está disponible para el sistema, el dióxido de carbono supercrítico ( T c = 31 ° C) tiene una oxidación más completa con menos subproductos, inferior monóxido de carbono producción, menos descarboxilación y mayor pureza que el proceso comercial.
En medio de agua supercrítica , la oxidación puede ser catalizada eficazmente por MnBr 2 con O 2 puro a temperatura media-alta. El uso de agua supercrítica en lugar de ácido acético como disolvente disminuye el impacto medioambiental y ofrece una ventaja de costes. Sin embargo, el alcance de tales sistemas de reacción está limitado por las condiciones aún más duras que el proceso industrial (300-400 ° C,> 200 bar).
Promotores y aditivos
Al igual que con cualquier proceso a gran escala, se han investigado muchos aditivos por sus posibles efectos beneficiosos. Se han informado resultados prometedores con lo siguiente.
- Las cetonas actúan como promotores de la formación del catalizador de cobalto (III) activo. En particular, las cetonas con grupos α-metileno se oxidan a hidroperóxidos que se sabe que oxidan el cobalto (II). A menudo se usa butanona .
- Las sales de circonio mejoran la actividad de los catalizadores de Co-Mn-Br. También se mejora la selectividad.
- La N-hidroxiftalimida es un posible sustituto del bromuro, que es muy corrosivo. La ftalimida funciona mediante la formación del radical oxilo.
- La guanidina inhibe la oxidación del primer metilo pero potencia la oxidación normalmente lenta del ácido toluico.
Rutas alternativas
El ácido tereftálico se puede preparar en el laboratorio oxidando muchos derivados del benceno sustituidos en para , incluido el aceite de alcaravea o una mezcla de cimeno y cuminol con ácido crómico .
Aunque no es comercialmente significativo, el llamado " proceso Henkel " o "proceso Raecke", que lleva el nombre de la empresa y el titular de la patente, respectivamente. Este proceso implica la transferencia de grupos carboxilato. Por ejemplo, el benzoato de potasio se desproporciona en tereftalato de potasio y el ftalato de potasio se reordena en tereftalato de potasio.
Lummus (ahora una subsidiaria de McDermott International ) ha informado de una ruta del dinitrilo, que se puede obtener por amoxidación de p -xileno.
Aplicaciones
Prácticamente todo el suministro mundial de ácido tereftálico y tereftalato de dimetilo se consume como precursores del tereftalato de polietileno (PET). La producción mundial en 1970 fue de alrededor de 1,75 millones de toneladas. En 2006, la demanda mundial de ácido tereftálico purificado (PTA) había superado los 30 millones de toneladas. Existe una demanda menor, pero significativa, de ácido tereftálico en la producción de tereftalato de polibutileno y varios otros polímeros de ingeniería .
Otros usos
- Las fibras de poliéster basadas en PTA facilitan el cuidado de las telas, tanto solas como en mezclas con fibras naturales y otras fibras sintéticas . Las películas de poliéster se utilizan ampliamente en cintas de grabación de audio y video, cintas de almacenamiento de datos, películas fotográficas, etiquetas y otros materiales laminados que requieren tanto estabilidad dimensional como dureza.
- El ácido tereftálico se utiliza en pintura como vehículo.
- El ácido tereftálico se utiliza como materia prima para fabricar plastificantes de tereftalato como el tereftalato de dioctilo y el tereftalato de dibutilo.
- Se utiliza en la industria farmacéutica como materia prima de determinados fármacos.
- Además de estos usos finales, los poliésteres y poliamidas a base de ácido tereftálico también se utilizan en adhesivos termofusibles.
- El PTA es una materia prima importante para poliésteres saturados de bajo peso molecular para recubrimientos en polvo y solubles en agua .
- En el laboratorio de investigación, el ácido tereftálico se ha popularizado como componente para la síntesis de estructuras organometálicas .
- En ocasiones, el fármaco analgésico oxicodona se presenta en forma de sal de tereftalato; sin embargo, la sal más común de oxicodona es el clorhidrato . Farmacológicamente, un miligramo de tereftalas oxycodonae equivale a 1,13 mg de hidrocloridum oxycodonae .
- El ácido tereftálico se utiliza como relleno en algunas granadas de humo militares , sobre todo en la granada de humo estadounidense M83 y la granada de humo M90 empleada en vehículos, que produce un humo blanco espeso que actúa como un oscurecedor en el espectro visual y del infrarrojo cercano cuando se quema.
Solubilidad
El ácido tereftálico es poco soluble en agua y alcoholes; en consecuencia, hasta aproximadamente 1970 se purificó el ácido tereftálico como su éster dimetílico . Se sublima cuando se calienta.
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Toxicidad
El ácido tereftálico y su éster dimetílico tienen una toxicidad muy baja , con LD 50 s superior a 1 g / kg (oral, ratón).
Referencias
Enlaces externos y lectura adicional
- Tedder, J. M .; Nechvatal, A .; Tubb, A. H., eds. (1975). Química orgánica básica: Parte 5, Productos industriales . Chichester, Reino Unido: John Wiley & Sons. ISBN 9780471850144.
- Tarjeta internacional de seguridad química 0330
Ver también
- Tereftalato de policiclohexilendimetileno un poliéster termoplástico formado a partir de ácido tereftálico