Адипиновая кислота

Адипиновая кислота
Адипиновая кислота
Общие
Систематическое; наименование	гександиовая кислота
Традиционные названия	адипиновая кислота, 1,4-бутандикарбоновая кислота
Рац. формула	HO2C(CH2)4CO2H
Физические свойства
Состояние	кристаллическое
Молярная масса	146,14 г/моль
Плотность	1,36 г/см³
Динамическая вязкость	4,54 МПа·с (160 °C)
Термические свойства
	Температура
• плавления	153 °C
• кипения	265 (при 100 мм рт. ст.) °C
• разложения	210-240 °C
	Энтальпия
• плавления	16,7 кДж/моль
• кипения	18,7[уточнить] кДж/моль
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты [math]\displaystyle{ pK_a }[/math]	K1 3,7⋅10−5; K2 0,53⋅10−5
	Растворимость
• в воде	1,44 г/100 г (15 °C);; 5,12 г/100 г (40 °C);; 34,1 г/100 г (70 °C)
Структура
Дипольный момент	13,47⋅10−30 Кл·м
Безопасность
NFPA 704	1 2 0
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Адипи́новая кислота́ (гександио́вая кислота) [math]\ce{ HOOC(CH2)4COOH }[/math] — двухосновная предельная карбоновая кислота. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот.

Образует соли, большинство из которых растворимо в воде.

Легко этерифицируется в моно- и диэфиры. С гликолями образует полиэфиры. Соли и эфиры адипиновой кислоты называются адипинаты.

При взаимодействии с NH₃ и аминами даёт аммонийные соли, при дегидратации превращающиеся в адипамиды. С диаминами образует полиамиды, с NH₃ в присутствии катализатора при 500—600 °C — адиподинитрил.

Получение

Промышленное получение

В промышленности адипиновую кислоту получают главным образом двухстадийным окислением циклогексана. На первой стадии (жидкофазное окисление воздухом при 142—145 °C и 0,7 МПа) получают смесь циклогексанона и циклогексанола:

[math]\ce{ 2C6H12 ->[\ce{3/2O2,\ t,\ p,\ kat:\ Co(C17H35COO)2}][\ce{-H_2O}] C6H11OH\ + C6H10O, }[/math]

которая разделяется ректификацией.

Циклогексанон используют для производства капролактама.

Циклогексанол окисляют 40—60 %-ной [math]\ce{ HNO3 }[/math] при 55 °C (катализатор — метаванадат аммония [math]\ce{ NH4VO3 }[/math]); выход адипиновой кислоты при этом способе производства составляет ~95 %:

[math]\ce{ C6H11OH\ + 2 O2 ->[\ce{HNO3,\ kat:\ NH4VO3}][\ce{-H_2O}] HOOC(CH2)4COOH }[/math].

Перспективным способом производства адипиновой кислоты является гидрокарбонилирование бутадиена.

Лабораторные методики синтеза

Адипиновую кислоту с неплохим выходом можно получить, окисляя циклогексанол или циклогексанон оксидом хрома (VI), дихроматом калия или дихроматом натрия в присутствии серной кислоты:

[math]\ce{ 3C6H11OH + 8 CrO3 + 12 H2SO4 -> }[/math]

[math]\ce{ -> 3 HOOC-(CH2)4-COOH + 4 Cr2(SO4)3 + 15 H2O, }[/math]

[math]\ce{ 3 C6H11OH + 4 K2Cr2O7 + 16 H2SO4 -> }[/math]

[math]\ce{ -> 3 HOOC-(CH2)4-COOH + 4 Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 19 H2O }[/math].

Дихромат калия использовать неудобно из-за его малой растворимости — так как в растворе окислителя содержится много воды, в которой адипиновая кислота растворяется^{[источник не указан 4355 дней]}.

Органическое вещество следует приливать к окислителю по каплям, поскольку при этой реакции выделяется много тепла.

Другие возможные способы получения

Адипиновую кислоту можно получить также следующими способами:

Окислением циклогексана 50—70 %-ной [math]\ce{ HNO3 }[/math] при 100—200 °C и давлении 0,2—1,96 МПа или тетраоксидом азота [math]\ce{ N2O4 }[/math] при 50 °C:

[math]\ce{ C6H12 + 2,5 O2 ->[t,\ \ce{HNO3/N2O4}] COOH(CH2)4COOH + H2O }[/math].

Окислением циклогексанона озоном или HNO₃:

[math]\ce{ C6H10O ->[\ce{O3/HNO3}] COOH(CH2)4COOH }[/math].

Из тетрагидрофурана по схеме:

Карбонилированием тетрагидрофурана в ангидрид адипиновой кислоты, из которого взаимодействием с водой получают кислоту, в качестве катализатора используется тетракарбонил никеля:

[math]\ce{ (CH2)4O\ + 2 CO\ + H2O ->[t,\ p,\ \ce{Ni(CO)4}] COOH(CH2)4COOH }[/math].

Свойства

Декарбоксилируется при 300—320 °C^{[источник не указан 3937 дней]}. Энтальпия сгорания (ΔH⁰_сгор) −2800 кДж/моль^{[источник не указан 3937 дней]}.

Применение

Адипиновая кислота — сырьё в производстве полигексаметиленадипинамида (~90 % всей производимой кислоты), её эфиров, полиуретанов

Используется в качестве пищевой добавки E355 для придания кислого вкуса пищевым продуктам (в частности, в производстве безалкогольных напитков).

Является основным компонентом различных средств для химического удаления накипи.

Используется также для удаления остаточного клеящего материала после заполнения швов между керамическими облицовочными плитками^{[источник не указан 1148 дней]}.

Мировое производство

Мировое производство адипиновой кислоты — свыше 2,6 млн т/год (по состоянию на 2012 год)^[1].

См. также

Примечания

↑ Tino Polen, Markus Spelberg, Michael Bott Toward biotechnological production of adipic acid and precursors from biorenewables, Journal of Biotechnology, 20 August 2013.

Литература

Кнунянц И. Л. и др. Химическая энциклопедия. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 : А — Дарзана. — 623 с. — 100 000 экз.
Имянитов Н. С., Рахлина Е. Н. Новый способ производства адипиновой кислоты // Химическая промышленность. — 1987. — № 12. — С. 708—711.

Ссылки

Адипиновая кислота // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

[1] Tino Polen, Markus Spelberg, Michael Bott Toward biotechnological production of adipic acid and precursors from biorenewables, Journal of Biotechnology, 20 August 2013.

[1]