Химические свойства. Применение

Ниже представлены свойства акриловой кислоты:

TOC \o "1-3" \h \z Температура плавления, °С........................................................... 13

Температура кипения, °С.............................................................. 141

Плотность

Р1!........................................................................................... 1,062

Р22.............................................................. . ........................ 1,060

Показатель преломления, ng.......................................................... 1,4224

Теплота плавления при 13° С, ккал/моль....................................... 2,66

Теплота испарения при 13,6° С, ккал/моль.................................... 8,9

Теплота образования, ккал/моль.................................................... 89,8

Теплота сгорания, ккал/моль......................................................... 329

Диэлектрическая проницаемость................................................. 5,6 10"!

Давление пара, мм. рт. ст.

При О °С............................ 2,35 100 °С......................... 249

20 °С....................... 7,76 120 °С........................... 475

40 °С....................... 22 141 рС........................... 760

60 °С............................ 54

Акриловая кислота является в основном промежуточным продуктом для производства эфиров акриловой кислоты, из которых важнейшими являются метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат и 2-этилгексшгакршгат. Ниже приводятся данные о потреблении перечисленных продуктов в США в 1965 г. (в тыс. т) :

Этилакрилат..................................................................... 45,4

2-Этилгексилакрилат....................................................... 13,6

Метилакрилат................................................................... 6,8

Бутилакрилат............................................................................. 4,5

Прочие акрилаты (среди них прежде всего нзо-

Бутил - и изодецилакрилат)................................................ 2,3

Выпуск акриловой кислоты составляет 4500 т и распределяется следующим образом: 1360 т - для производства эфиров и солей акриловой кислоты (полиакрилаты аммония и натрия), 1.780 т - используется в текстильной промышленности, при бурении нефтяных скважин, в производстве коагулянтов. В первую очередь акриловая кислота и ее соли идут на изготовление водорастворимых полимеров и сополимеров, которые применяются в качестве замасливателей, аппретур, связующи^, загустителей, диспергаторов. Для этой дели служат также и сополимеры с акрилатами.

45% акрилатов в виде полимерных дисперсий или растворимых полимеров расходуется на производство красок для внутренних и наружных покрытий. Покрытия отличаются стойкостью к истиранию, быстро сохнут.. и не желтеют (сополимер акриловой кислоты с этил - и метилакрилатами, сополимер стирола с бутилакрилатом, сополимеры винилацетата с бутил - и 2-этилгексилакрилатами). Дисперсии составляют 80% всех покрытий, содержащих акрилаты.

Лаки на основе растворимых акрилатов получили признание для окраски бытовых приборов и кузовов автомобилей методом распыления. Лаки горячей сушки содержат менее 50% акрилатов, а лаки холодной сушки в основном состоят из акрилатов. Для лаков горячей сушки используют также стирол, меламиновые и эпоксидные смолы. Значение этих лаков в будущем сильно воз - растет.-

19% акрилатов используется в текстильной промышленности, где. они часто заменяют крахмал или резину. Акрилатные дисперсии придают материалу прочность к стирке и не желтеют в отличие от более дешевых винильных эмульсий. Они пригодны для текстильных клеев и каширования пенопластов. 65% всего производимого количества метилакрилата находит применение при производстве поли - акрилонитр ильных волокон. 6% метил- и этил акрилатов в сочетании с метилметакрилатом и стиролом расходуется на получение блескообразователей в средствах для натирки полов и высококачественных сапожных кремах; акрилаты частично вытеснили воск, ранее применявшийся для этих целей.

Еще 6% акрилатов (преимущественно в форме дисперсий) используются для отделки кожи. Акрилатные дисперсии повышают эластичность и прочность склеивания покровного слоя с основой. При этом метиловый эфир, дающий мягкие пленки, употребляется прежде всего для облицовки кожи, а бутиловый эфир - для обработки тяжелой кожи. Распространение искусственной кожи (например, марки корфам фирмы Du Pont) неминуемо вызовет увеличение потребления акрилатов.

В бумажной промышленности США находят сбыт остальные 6% производимых акрилатов, а в Европе эта промышленность является основным потребителем акрилатов. Главным образом они употребляются для мелования бумаги и картона, а также для получения

Покрытий и кэширования бумаги. Наконец, 3,5% акрилатов используется в клеев. Этил-, бутил - и 2-этилгексйлакрилат часто в комбинации со стиролом, винилацетатом или виниловыми эфирами, являются составными частями клеев, идущих, например, на изготовление клейких лент. Особое значение придается сополимеру этилакрилата и этилена, обладающему свойствами эластомеров.

В табл. 16 приведены свойства некоторых полиакрилатов. Наиболее широкое распространение получили следующие сополимеры акрилатов:

Сополимеры с винилхлоридом - акрилаты здесь действуют как «внутренние пластификаторы»;

Сополимеры с небольшим количеством акрилонитрила - улучшение стойкости акрилатов к большинству растворителей;

Сополимеры с акриловой кислотой - незначительное содержание акриловой кислоты повышает полярность акрилатов и тем самым адгезию и способность водных дисперсий к загустев анию;

Сополимеры с амидами, например iV-метилоламидом, меламином, аминами, эпоксисоединениями, хлоргидрином, хлорированными углеводородами и другими мономерами, содержащими реактивные группы, являются основой клеев и лаков холодной и горячей сушки.

Строение, номенклатура. Одноосновные непредельный (ненасыщенные) кислоты наиболее часто носят исторически сложившиеся названия.

Простейщая кислота этиленового ряда называется акриловой кислотой:

Следующий представитель этого, ряда, содержащий 4 углеродных атома, может существовать уже в трек изомерных

Положение двойной связи в непредельных кислотах по отношению к карбоксильной группе обозначается буквами греческого алфавита, указывающими места атомов углерода, между которыми находится двойная связь, с добавлением слов непредельная кислота. Так, например, винилуксусная кислота является - непредельной кислотой, а акриловая, кротоновая и метакриловая - непредельными кислотами.

Из структурных формул этих кислот видно, что изомерия непредельных кислот зависит от разветвленности уцепи углеродных атомов и положения двойной связи.

На примере непредельных органических кислот мы познакомимся еще с одним бидом изомерии, которой обладают различные непредельные органические соединения - геометрической изомерией (или, как ее часто называют, цис-транс-изомерией).

Рис. 16. Модель молекулы этана.

Если изобразить пространственное строение молекулы предельного углеводорода этана, то можно видеть, что валентности углеродных атомов этана расположены не в одной плоскости, а под некоторым углом друг к другу (рис. 16).

В молекуле этана возможно свободное вращение атомов углерода вокруг направления ординарной связи без ее разрыва. Ясно, что как бы ни перемещались при этом атомы водорода вокруг связи мы всегда будем иметь одно и то же строение.

Рассмотрим теперь пространственное строение молекулы кротонойой кислоты

В молекуле кротоновой кислоты свободное вращение атомов углерода, как в молекуле этана, уже невозможно, так как при этом произошел бы разрыв двойной связи между углеродными атомами.

Если в пространственной модели кротоновой кислоты (рис. 17, а) мы Переменим местами правый водород и карбоксильную группу так, чтобы водород находился под плоскостью двойной связи, а карбоксильная группа над плоскостью, то получим иную пространственную мрдель (рис. 17, б).

Эти две пространственные модели отличаются друг от друга тем, что в первой из них оба атома водорода находятся по одну сторону от плоскости, проходящей черёз углеродные атомы и двойную связь, а во второй - по разные стороны от нее. Может показаться, что будет еще третий изомер кротоновой кислоты, если в первой пространственной модели поменять местами атом водорода и метильную группу (рис. 17,в). Однако нетрудно убедиться, что эта модель совершенно аналогична второй, если всю молекулу, изображенную последней пространственной моделью, повернуть вокруг плоскости двойной связи на 180°.

Рис. 17. Пространственные модели молекулы кротоновой кислоты.

Для удобства условились при изображении пространственных моделей пользоваться так называемыми проекционными формулами, которые получаются при проектировании пространственных моделей на плоскость. Тогда формулы кротоновой кислоты будут иметь вид:

Такие формулы часто изображают несколько иначе, располагая атомы углерода по вертикали:

Изомеры, у которых одинаковые атомы или атомные группы (в данном случае атомы водорода) направлены в одну сторону от плоскости двойной связи, называются цис-изомерами, если эти заместители направлены в разный стороны, - транс-изомерами.

Таким образом, геометрическая йзомерия является одним из видов пространственной изомерии и зависит от расположения атомов или групп атомов по отношению к плоскости двойной связи.

Пространственные изомеры отличаются между собой и по свойствам. Так, например, кротоновая кислота (транс-изомер) представляет собой твердое вещество с темп. изокротоновая кислбта (цис-изомер) - при обычных условиях жидкость с темп.

Обычно один из пространственных изомеров бывает устойчивым (стабильным), а другой - неустойчивым (лабильным), причем неустойчивый изрмер под влиянием нагревания, света или химических воздействий легко переходит в устойчивый изомер. Так, изокротоновая кислота весьма неустойчива и легко переходит при повышенной температуре и при действии солнечного света в устойчивую кротоновую кислоту.

Свойства. Низшие представители непредельных кислот - жидкости с резким запахом, хорошо растворимые в воде. Высшие непредельные кислоты - твердые вещества, без запаха, нерастворимые в воде.

Для непредельных кислот характерно большинство реакций кислот предельного ряда (образование солей, сложных эфиров, ангидридов, галоидпроизводных и т. д.) и, кроме того, ряд реакций, свойственных непредельным углеводородам.

При присоединении водорода в присутствии катализаторов из ненасыщенной кислоты образуется кислота предельного ряда:

При энергичном окислении углеродная цепь непредельной кислоты разрывается по месту двойной связи, и получаются обычцо две кислоты - одноосновная и двухосновная:

При нагревании -непредельных кислот с разбавленными минеральными кислотами образуются так называемые лактоны - внутренние циклические эфиры оксикислот (см. стр. 169).

Например, из винилуксусной кислоты в этих условиях образуется у-бутиролактон:

Существуют и другие способы получения лактонов.

Способы получения непредельных кислот аналогичны способам получения предельных кислот. Так, например, непредельные кислоты получаются при осторожном окислении соответствующих непредельных спиртов и альдегидов:

Акриловая кислота . Жидкость с резким запахом, тяжелее воды; темп. Из производных акриловой кислоты большое значение имеют ее нитрил (стр. 148) и различные эфиры. Ее можно получать из аллилового спирта.

В настоящее время в промышленности акриловая кислота получается нагреванием этиленциангидрина с разбавленной серной кислотой:

Метакриловая кислота получается аналогичным способом из ацетонциангидрина (стр. 153). Большое значение для изготовления органического стекла (стр. 326) имеет ее метиловый эфир (метилметакрилат).

Олеиновая кислота. Ее строение выражается формулой Это маслянистая жидкость (плотность без запаха; темп. Вместе с пальмитиновой и стеариновой кислотами входит в состав жиров. Олеиновая кислота в особенно больших количествах входит в состав оливкового, миндального и подсолнечного масел.

При восстановлении водородом в присутствии катализаторов превращается в кислоту предельного ряда - стеариновую. Этот процесс играет важную роль при производстве маргарина (стр. 139).

При действии небольших количеств азотистой кислоты олеиновая кислота превращается в твердый изомер - элаидиновую кислоту.

Олеиновая и элаидиновая кислоты являются цис-транс-изомерами:

Из непредельных кислот с двумя двойными связями наибольшее практическое значение имеет сорбиновая кислота. Благодаря эффективным бактерицидным свойствам и отсутствию какого-либо нежелательного побочного действия на организм человека и животных сорбиновая кислота и ее соли нашли применение в качестве консервирующих средств в пищевой и других отраслях промышленности.

Сорбиновая кислота получается взаимодействием кетена (стр. 134) с кротоновым альдегидом в присутствии бутирата цинка. При этой реакции образуется полиэфир 3-оксигексановой кислоты:

При обработке образующегося полиэфира соляной кислотой при 70 °С получается сорбиновая кислота:

Акриловая (пропеновая, этиленкарбоновая) кислота СН2=СН-СООН - бесцветная жидкость с резким запахом; т. пл. 285-286,5 К, т. кип. 413,9-414,6 К, d420 = 1,0511. Растворяется в воде, спирте, СНС13, бензоле. При хранении полимеризуется.

Акриловую кислоту и ее соли применяют для изготовления водорастворимых полимеров и сополимеров, которые используют в качестве аппретур, связующих, диспергаторов. Примерно половина выпускаемых эфиров акриловой кислоты - акрилатов - расходуется на производство красок для внутренних и наружных покрытий. Покрытия отличаются стойкостью к истиранию, быстро сохнут и не желтеют. Лаки на основе акрилатов применяют для окраски бытовых приборов и кузовов автомобилей методом распыления. Значительную часть производимых акрилатов использууют в текстильной промышленности. В бумажной промышленности полиакрилаты применяют для мелования бумаги и картона, а также для получения покрытий. Полимеры этил-, бутил- и 2-этилгексилакрилат часто в комбинации со стиролом, винилацетатом или виниловыми эфирами являются составными частями многих клеев. Сополимеры этилакрилата и этилена представляют собой ценные эластомеры.

В промышленности реализуются следующие способы получения акриловой кислоты:

- гидролиз этиленциангидрина;
- гидролиз акрилонитрила;
- гидрокарбоксилирование ацетилена;
- окисление пропилена в паровой фазе с промежуточным образованием акролеина;
1. Гидролиз этиленциангидрина

Один из вариантов получения акриловой кислоты базируется на взаимодействии этиленоксида с циангидрином с образованием этиленциангидрина:

CH2--CH2 + HCN HOCH2 CH2CN.

Последующий гидролиз этиленциангидрина до акриловой кислоты осуществляют в среде серной кислоты в соответствии с реакциями:

HOCH2CH2CN + 2H2O HOCH2CH2COOH + NH4HSO4

CH2=CHCOOH + H2O.

Общий выход акриловой кислоты не превышает 60-70%.

Этот метод разработан фирмой «Юнион Карбайд». Однако он не получил промышленного развития: последняя действовавшая установка по этому методу была остановлена в 1971 г.

2. Гидролиз акрилонитрила

Гидролиз нитрилов является одним из наиболее распространенных способов синтеза карбоновых кислот. Процесс катализируется кислотами или щелочами и протекает через промежуточную стадию образования амидов:

CONH2 + H2O RCOOH + NH3

Реакцию осуществляют в водной среде при тепературе 323-353 К. Соотношение скоростей обеих реакций зависит от строения нитрилов, природы применяемого катализатора и условий проведения гидролиза. Если k1>>k2, то, несмотря на избыток воды, реакцию можно остановить на стадии образования амида. При гидролизе серной кислотой соотношение k1:k2 зависит от концентрации кислоты. Например, при гидролизе пропионитрила серной кислотой получают только пропионовую кислоту (k1:k2>100). С увеличением концентрации кислоты скорости обеих реакций становятся соизмеримыми. При обработке многих нитрилов 50%-ной и более разбавленной серной кислотой, как правило, получают карбоновые кислоты. При взаимодействии нитрилов с более концентрированными кислотами реакция часто прекращается на стадии образования амида.

Таким образом, применение высококонцентрированных минеральных кислот способствует получению амида, а в области низких концентраций кислот (k2>>k1) образуются карбоновые кислоты.

При получении акриловой кислоты сернокислотным гидролизом процесс проводят в две стадии: сначала синтезируют сульфат акриламида, а затем сульфат акриламида омыляют с выделением акриловой кислоты.

После термообработки смеси, полученной гидролизом сульфата акриламида водой, акриловую кислоту отгоняют при пониженном давлении. Однако при этом вследствие полимеризации кислоты в паровой фазе ее значительное количество теряется. Выделение кислоты из смеси после гидролиза сульфата акриламида может быть осуществлено отгонкой вместе с органическим растворителем, добавленным в гидролизованную реакционную смесь. При этом смесь паров поступает в конденсатор, в который подают дополнительное количество воды. Образующаяся смесь разделяется на слой органического растворителя и слой водного раствора кислоты, концентрация которого регулируется количеством добавленной воды. В качестве растворителей могут использоваться о-, м-, п-крезолы, нафтол и масляные фракции керосина.

Побочные реакции при гидролизе акрилонитрила. При сернокислотном гидролизе акрилонитрила, наряду с основной реакцией образования сульфата акриламида, протекают пробочные реакции, приводящие к образованию сульфата амида пропионовой кислоты, акриловой кислоты и др. Этерификацию проводят в реакторе с мешалкой, изготовленном из антикоррозионного материала - стекла, керамики, эмалированных материалов, политетрафторэтилена. На стадии этерификации в качестве побочных продуктов образуются алкили и алкоксиалкилпропионаты, диалкиловый эфир, сульфат аммония. На стадии этерификации сульфата акриламида в кислой среде возможна реакция дегидратации спирта с образованием простого эфира, который при контакте с воздухом легко превращается в пероксидные соединения, являющиеся активными инициаторами полимеризации.

Ингибиторы полимеризации акриловой кислоты. При очистке акриловой кислоты ректификацией она полимеризуется, и это происходит значительно быстрее в газовой фазе, чем в жидкой, так как обычно применяемые при синтезе ингибиторы полимеризации - гидрохинон, метилгидрохинон, фенотиазин, метиленовый голубой и другие - в газовой фазе содержатся в меньшем количестве, чем необходимо для стабилизации кислоты.

Образующийся полимер акриловой кислоты, не растворимый в кислоте и других растворителях, быстро заполняет дистилляционную колонну, и непрерывный процесс становится невозможным.

Для предотвращения полимеризации кислоты при дистилляции добавляют различные ингибиторы полимеризации, например гидрохинон, фенол или его производные и кислород, дифениламин или его производные.

В качестве ингибитора полимеризации при перегонке акриловой кислоты может быть использован и хлорид аммония, 1%-ный раствор которого подается в верхнюю часть дистилляционной колонны.

Во избежание образования полимера на поверхности аппаратов из стали при перегонке акриловой кислоты их покрывают политетрафторэтиленом, который наносят на поверхность испарителя в виде пленки.

3. Гидрокарбоксилирование ацетилена

Акриловую кислоту или ее эфиры можно получать взаимодействием ацетилена с тетракарбонилом никеля (источник оксида углерода) в присутствии воды или другого донора протонов (спирты, меркаптаны, амины, органические кислоты):

4СН СН + 4Н2О + Ni(СО)4 + 2НС1 4СН2=СН-СООН + NiС12 + Н2

Если вместо воды использовать одноатомный спирт, образуется эфир акриловой кислоты:

4С2Н2 + Ni(СО)4 + 4RОН + 2НС1 4СН2=СН-СООR + NiС12 + Н2.

Реакцию осуществляют при температуре 313 К, атмосферном давлении и соотношении ацетилен:СО, равном 1:1, в присутствии в качестве катализатора тетракарбонила никеля.

Недостатком этого способа является использование взрывоопасного ацетилена.

4. Парофазное окисление пропилена

Процесс парофазного окисления пропилена является основным промышленным способом получения акриловой кислоты. Получение акриловой кислоты окислением пропилена в газовой фазе через промежуточное образование акролеина реализуется в две стадии:

CH2=CHCH3 + O2 CH2=CHCHO + H2O DH298 = -340 кДж/моль,

CH2=CHCHO + 0,5O2 CH2=CHCOOH DH298 = -250 кДж/моль

На первой стадии проводят окисление пропилена, а на второй - окисление акролеина.

Окисление пропилена. Окисление пропилена протекает по радикально цепному механизму и включает следующие стадии:

CH2=CH--CH3 + O· CH2=CH--CH2· + H2O, (зарождение цепи)

CH2=CH--CH2· + O· CH2=CH--CH· + OH, (рост цепи)

СH2=CH--CH· + O· CH2=CH--CHO, (обрыв цепи)

CH2=CH--CHO + OH· CH2=CH--CO* + H2O,

СH2=CH--CO· + OH· CH2=CH--COOH.

В процессе окисления образуются побочные продукты, которые являются следствием протекания реакций парциального или полного окисления пропилена (ацетальдегид, уксусная кислота, СО, СО2) и реакции полимеризации. Повышению выхода акролеина и акриловой кислоты и, соответственно, подавлению побочных реакцией благоприятствуют низкие температуры: 673-773 К. Понижение температуры реакции возможно при использовании высокоселективных катализаторов.

Окисление пропилена осуществляют при 573-623, давлении 0,1-0,3 МПа и добавлении водяного пара на катализаторах, содержащих оксиды висмута, кобальта, никеля, железа, олова и др. Мольное соотношение вода: пропилен поддерживается на уровне 4-5, а мольное соотношение кислород: пропилен - ~ 2. Пар и азот уменьшают не только возможность перегревов, но и риск создания взрывоопасных ситуаций. Эти газы способствуют также повышению активности катализатора, облегчая десорбцию продуктов реакции, и увеличению продолжительности стабильной работы до 24 мес. Степень конверсии пропилена за один проход составляет 90-95% и выход акролеина и акриловой кислоты - 80-90%.

Окисление акролеина. Окисление акролеина осуществляют в гетерогенно-каталитическом варианте на катализаторах, полученных на основе смешанных оксидов молибдена и ванадия, модифицированных оксидами вольфрама, хрома, меди, теллура, мышьяка и др.

Активность различных оксидов в процессе каталитического окисления акролеина убывает в следующем ряду:

MoO3 > V2O5 > WO3 > SeO2 > TeO2 > Nb2O5 > Ta2O5 >CrO3.

Для каталитического окисления применяют только катализаторы с электроотрицательностью выше 2,93. Неактивные оксиды Со2О3 и РbО2 приобретают активность в результате введения Н3РО4. Активирующим воздействием обладают сильноэлектроотрицательные добавки: Н3РО4, Н2SO4, МоО3, Н3ВО3, ТеО2. Самым эффективным катализатором окисления акролеина является МоО3.

Процесс проводят при температуре 523-553 К и давлении 0,1-0,2 МПа в присутствии водяного пара при мольном соотношении вода: акролеин, равном 2: 1. Степень конверсии за один проход составляет 95-97%, выход акриловой кислоты - более 90% в расчете на акролеин.

Технология получения акриловой кислоты окислением пропилена вначале была разработана фирмой «Дистиллерс», а позднее концернами БАСФ, «Сохио», «Тойо Сода», «Юнион карбайд», «Джапан Каталитик».

В промышленности акриловую кислоту получают двухстадийным способом окисления пропилена через акролеин без разделения и очистки образующегося на первой стадии акролеина.

В составе углеводородного радикала молекулы карбоновой кислоты может присутствовать одна или более двойных связей. По этому признаку их подразделяют на мононенасыщенные и полиненасыщеные.

Номенклатура

В группе непредельных кислот наиболее часто используются эмпирические названия:

СН2=СН-СООН - акриловая (пропеновая) кислота

Изомерия

А) изомерия углеводородного скелета;

Б) положение двойной связи;

В) цис-транс-изомерия.

Получение

Дегидрогалогенирование галогензамещенных кислот:

Дегидратация оксикислот:

Химические свойства

Ненасыщенные кислоты проявляют свойства, обусловленные наличием карбоксильной группы (образование солей, хлорангидридов, ангидридов, амидов, реакция этерификации и т.д.), а также свойства, связанные с наличием двойной связи (реакции окисления, присоединения, полимеризации).

Кислотность. Введение двойной связи в α-положение к карбоксильной группе повышает силу кислоты.

Специфические химические свойства имеются у α, β-ненасыщенных

1. Присоединение галогеноводородов и воды к таким кислотам идет медленнее, чем у алкенов и против правила Марковникова. Это объясняется влиянием СООН-группы, уменьшающей электронную плотность в области двойной связи.

Если в сопряжении с карбоксильной группой находится двойная связь, то в ней происходит перераспределение электронной плотности таким образом, что присоединение несимметричных галогеноводородов (HBr, HCl) и воды идет против правила Марковникова:

2. Полимеризация производных непредельных кислот имеет важное промышленное значение.

3) Окисление:

Важнейшие представители. Наиболее важными представителями мононенасыщенных кислот являются: акриловая, метакриловая, коричная (транс-3-фенилпропеновая). Коричная кислота в свободном виде содержится в коричном масле, а в виде эфиров – в различных бальзамах).

Среди первых ферромонов, известных с 1959 года, транс-9-кетодецен-2-овая кислота (телергон), выделяется пчелиной маткой, препятствует откладыванию яиц рабочими пчелами и образованию новых маток, регулируя, таким образом состав пчелиной семьи.

В состав большинства природных жиров и масел входят три ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая)) Содержание олеиновой кислоты в масле арахиса – 50-80%, а в оливковом – 70-85%.

Линолевая и линоленовая кислоты являются незаменимыми жирными кислотами, и должны поступать в организм человека только с пищей, т.к. человек лишен возможности их синтезировать. Содержатся в различных растительных маслах. Линолевая кислота – главная составная часть высыхающих масел, служащая основой натуральной олифы.

Производные акриловой кислоты – акрилонитрил и метакриловая кислота – сырье для получения ценных полимерных материалов – полиакрилонитрила и полиметилметакрилата.

СН2=СН-СООН- акриловая (пропеновая) кислота

Бесцветная жидкость с острым запахом, смешивается с водой, спиртом и эфиром во всех отношениях. Обладает сильным коррелирующим действием, легко полимеризуется. Используется как добавка к печатным краскам, пастам и некоторым лакам. В промышленности в больших количествах производят полимеры эфиров акриловой кислоты.

СН2=С(СН3)-СООН – метакриловая (2-метилпропеновая) кислота

Бесцветная жидкость с острым запахом, растворима в воде и органических растворителях. Метакриловая кислота и ее производные применяются для получения технически важных полимерных продуктов. Метакриловую кислоту используют также в производстве безосколочного стекла, ионообменных смол, соли полиметакриловой кислоты служат эмульгаторами.

акриловая кислота, акриловая кислота формула
(пропеновая кислота, этенкарбоновая кислота) СН2=СН−СООН - простейший представитель одноосновных непредельных карбоновых кислот.

1 Физические свойства
2 Синтез
3 Химические свойства
4 Применение
5 Безопасность
6 Примечания
7 См. также
8 Литература

Физические свойства

Акриловая кислота представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, растворимую в воде и органических растворителях

Синтез

Для синтеза акриловой кислоты применяют парофазное окисление пропилена кислородом воздуха на висмутовых, кобальтовых или молибденовых катализаторах:

CH2=CH−CH3 + O2 → CH2=CH−COOH

Раньше использовалась реакция взаимодействия ацетилена, оксида углерода (II) и воды:

HC≡CH + CO + H2O → CH2=CH−COOH

или кетена с формальдегидом:

CH2=C=O + HCHO → CH2=CH−COOH

Компанией Rohm and Haas разрабатывается технология синтеза акриловой кислоты из пропана.

Химические свойства

Обладает химическими свойствами карбоновых кислот: взаимодействует с активными металлами, основаниями, с солями более слабых кислот с образованием солей, со спиртами с образованием сложных эфиров.

Акриловая кислота образует соли, хлорангидрид, ангидриды, сложные эфиры, амиды и пр. Она вступает в реакции присоединения, характерные для этиленовых углеводородов. При действии амальгамы натрия в водном растворе и гидрировании в жидкой фазе в присутствии Ni, Pt, Pd в пропионовую кислоту. Присоединение протонных кислот, воды и NH3 происходит против правила Марковникова с образованием замещённых производных. Как диенофил акриловая кислота участвует в диеновом синтезе. Конденсируется с солями арилдиазония (реакция Меервейна):

N-ClC6H4N2Cl + CH2=CH−COOH → n-ClC6H5−CH=CH−COOH + N2

При УФ-облучении или в кислых водных растворах (рН = 1), а также в присутствии инициаторов полимеризации образует полиакриловую кислоту (n).

Применение

Для предотвращения полимеризации при хранении добавляют ингибитор - гидрохинон. Перед использованием перегоняют с особой осторожностью - возможна взрывоподобная полимеризация.

Акриловая кислота и её производные используются при производстве акриловых эмульсий для лакокрасочных материалов, пропитки тканей и кожи, в качестве сырья для полиакрилонитрильных волокон и акрилатных каучуков, строительных смесей и клеев. Значительная часть акриловой кислоты используется также при производстве суперабсорбентов. производстве полимеров широко применяют сложные эфиры акриловой и метакриловой кислот, главным образом метиловые эфиры: метилакрилат и метилметакрилат.

Безопасность

Акриловая кислота сильно раздражает кожные покровы. Раздражает слизистую оболочку глаз (порог раздражающего действия 0,04 мг/л). При попадании в глаза вызывает сильные ожоги роговицы глаза и может вызвать необратимые повреждения. Вдыхание паров может вызвать раздражение дыхательных путей, головную боль, при больших концентрациях или экспозиции - отёк лёгких. Хотя наличие запаха ещё не означает какой-либо угрозы здоровью, необходим мониторинг воздуха. Предельно допустимая концентрация составляет 5 мг/м³.

Примечания

Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. I, N.Y.-, 1978, p. 330-54. А. В. Девекки.
Рабинович В. А., Хавин З. Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977 стр. 121