www.wikidata.uk-ua.nina.az

Капролактам Капролакта м лактам капронової кислоти органічна сполука ряду лактамів складу C6H11NO За звичайних умов є бі

Капролактам

Капролакта́м (лактам капронової кислоти) — органічна сполука ряду лактамів складу C6H11NO. За звичайних умов є білою, гігроскопічною кристалічною речовиною з температурою плавлення 69,3 °C.

Капролактам
Назва за IUPAC азепан-2-он
Інші назви лактам ε-амінокапронової кислоти, 6-гексанлактам, гексагідро-2H-азепін-2-он, 2-оксогексаметиленімін
Ідентифікатори
Номер CAS 105-60-2
Номер EINECS 203-313-2
KEGG C06593
Назва MeSH D02.065.589.200, D03.383.066.150 і D03.383.411.200
ChEBI 28579
RTECS CM3675000
SMILES C1CCC(=O)NCC1
InChI InChI=1S/C6H11NO/c8-6-4-2-1-3-5-7-6/h1-5H2,(H,7,8)
Номер Бельштейна 106934
Номер Гмеліна 101802
Властивості
Молекулярна формула C6H11NO
Молярна маса 113,157 г/моль
Густина 1,0135 г/см³
Тпл 69,3 °C
Ткип 270 °C
Розчинність (вода) 84,0%
Показник заломлення (nD) 1,4768
В'язкість 8,85 мПа·с
Дипольний момент 3,9
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення ΔfHo
298 		-329,4 кДж/моль
Теплоємність, co
p 		156,8 Дж/(моль·K)
Небезпеки
Температура спалаху 125 °C
Температура самозаймання 375 °C
Вибухові границі 1,4% об. (135 °C)
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Вперше капролактам синтезували С. Габріель і Т. Маас у 1899 році циклізацією капронової кислоти. Іншим способом отримав сполуку Отто Валлах — синтезувавши її з циклогексанону за допомогою перегрупування Бекмана.

Комерційний інтерес до капролактаму з'явився у 1938 році, коли Пауль Шлак з IG Farben вперше здійснив його поліконденсацію. Відтоді він став важливою сировиною для отримання полімерів. Так, у 1989 році світовий об'єм виробництва капролактаму для потреб синтезу полімерів склав 2 млн тонн, а в 1994 році — 2,2 млн тонн.

Фізичні властивості Редагувати

Капролактам є білою, кристалічною речовиною із характерним запахом. Він добре розчинний у воді, бензені, етанолі, хлороформі.

Розчинність капролактаму (у відсотках)
Розчинник Температура
20 °C 30 °C 40 °C 50 °C
Вода 82 86,5 90 93,5
Толуен 26 36,5 51 66,5
Етилацетат 24,2 33,3 48,5 66,2
Бутанон 34,6 45,7 59,2 72,9
Циклогексанон 34,6 42,2 54,5 68,2
Циклогексан 2 2,5 7 18,5

Рідкий капролактам є потужним розчинником для багатьох полярних і неполярних органічних речовин.

Отримання Редагувати

Як вихідні сполуки для синтезу капролактаму найчастіше застосовуються циклогексанон, циклогексан, фенол, які отримують із бензену, толуену.

Отримання з циклогексанону Редагувати

Основні методи отримання капролактаму є модифікаціями схеми перетворення циклогексанону в оксим із наступним перегрупуванням:

Процес AlliedSignal Редагувати

Американською компанією «AlliedSignal» був розроблений метод отримання із виходом продукту близько 98% Гідроксиламін використовується у формі сульфату. Його отримують з оксиду азоту N2O:

Утворений гідроксиламін сульфат бере участь у нейтралізації циклогексанону (1—2):

Побічним продуктом виробництва оксиму є сульфат амонію, його теоретичний вихід знаходиться на рівні 2,9 кг на кілограм цільового продукту. Утворений сульфат амонію надалі можна використовувати як добрива.

У кислому середовищі оксим кількісно піддається перетворенню у капролактам за механізмом перегрупування Бекмана (2—3). Для цього використовують олеум, що також допомагає поглинути небажану вологу з лактаму. У реакційну суміш подається невелика кількість амоніаку для завершення нейтралізації, це призводить до утворення додаткових 1,5 кілограма сульфату амонію на кілограм капролактаму.

Процес BASF Редагувати

Синтез за методом «BASF» ведеться від отримання циклогексанону шляхом каталітичного окиснення повітрям циклогексану у рідкій фазі до суміші циклогексанон-циклогексанол та наступною дегідрогенізацією у газовій фазі. Вихід варіюється від 75% при ступені перетворенні циклогексану у 10% до 80% при перетворенні у 5%.

Отримання гідроксиламіну у формі змішаного сульфату ведеться гідрогенізацією оксиду азоту(II) над паладієвим каталізатором у присутності сульфатної кислоти:

Метод відзначається меншою кількістю побічних продуктів — 2,4 кг сульфату амонію на кілограм кінцевого продукту, однак він дорожчий через складність процесу гідрогенізації.

Гідроксиламін-фосфатний процес Редагувати

Компанія «Dutch State Mines» запропонувала варіацію із використанням ортофосфатної кислоти на стадії синтезу гідроксиламіну. Відновлення розчину кислоти і нітрату амонію проводиться воднем на паладієвому каталізаторі:

Після завершення гідрування нітрат-іонів, проводиться додаткова реакція гідроксиламіну із фосфатною кислотою при pH 1,8.

Утворення оксиму із гідроксиламін фосфатом відбувається аналогічно до сульфат-похідної:

Ефективність оксимації сягає 98%, інші ж 2% додатково нейтралізуються гідроксиламіном та амоніаком при pH 4,5 (тоді як основна взаємодія проводиться при pH 2). В подальшому оксим виділяється з розчиннику (толуену) і направляється на стадію проведення перегрупування.

Отримання з циклогексану Редагувати

У 1950-х роках японським підприємством «Toray Industries» був розроблений спосіб фотооксимації циклогексану: дія ультрафіолетового випромінювання на суміш циклогексану з нітрозил хлоридом та наступне перегрупування в олеумі.

Нітрозил хлорид синтезується з сульфатної кислоти та оксидів азоту, що отримують спалюванням амоніаку:

Фотохімічна взаємодія, яка веде до утворення гідрохлориду оксиму:

Подальше проведення перегрупування в олеумі утворює побічний продукт, сульфат амонію, в кількості 1,7 кг на кілограм капролактаму.

Отримання з толуену Редагувати

Синтез капролактаму з толуену, розроблений у «Snia Viscosa» (1960), проводиться у три стадії:

  • каталітичним окисненням толуену до бензойної кислоти (каталізатор — кобальт, температура 160—170 °C, тиск 0,8-1 МПа, вихід близько 90% від теоретичного):
  • гідрогенуванням відділеної перегонкою бензойної кислоти до циклогексанкарбоксильної:
  • нітрозодекаброксилюванням циклогексанкарбоксильної кислоти із утворенням капролактаму у присутності олеуму:

В ході останної взаємодії циклогексанон та його оксим утворюються in situ.

Полімеризація Редагувати

Капролактам здатен полімеризуватися. В результаті гідролізу відбувається розрив кільця із утворенням лінійних мономерів ε-амінокапронової кислоти, що можуть об'єднуватися:

Токсичність Редагувати

Капролактам є малотоксичною речовиною, при його безпечному використання він не становить загрози для здоров'я. Тривалий контакт із пилом або випаровуваннями капролактаму може завдати пошкоджень очам, слизовим оболонкам, шкірі, в окремих випадках можлива поява респіраторних захворювань. Результатом впливу речовини на шкіру є її почервоніння, грубшання. Загалом, відчуття аналогічні до сонячного опіку.

Для усунення слідів капролактаму достатньою мірою буде вмивання водою, в якій він добре розчинний, за необхідності можна також використати мило.

Застосування Редагувати

Основним застосуванням капролактаму є використання його як сировини для отримання капрону (нейлону-6) та лізину.

Див. також Редагувати

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Капролактам

Примітки Редагувати

  1. azepan-2-one
    d:Track:Q278487
  2. ↑ При температурі 80 °C.
  3. ↑ За тиску 101,3 кПа.
  4. При температурі 20 °C.

Джерела Редагувати

  • CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.) (С.?)
  • Fisher W. B., Crescentini L. Caprolactam // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — Vol. 4. — P. 426-432. — ISBN 978-0-471-48517-9. — DOI:10.1002/0471238961.0301161806091908.a01. (англ.) (С.?)
  • Ritz J. et al. Caprolactam // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — 21 p. — DOI:10.1002/14356007.a05_031.pub2. (англ.) (С.?)
  • Химический энциклопедический словарь / Под ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энциклопедия, 1983. — 792 с. (рос.) (С.?)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Kaprolakta m laktam kapronovoyi kisloti organichna spoluka ryadu laktamiv skladu C6H11NO Za zvichajnih umov ye biloyu gigroskopichnoyu kristalichnoyu rechovinoyu z temperaturoyu plavlennya 69 3 C KaprolaktamNazva za IUPAC azepan 2 onInshi nazvi laktam e aminokapronovoyi kisloti 6 geksanlaktam geksagidro 2H azepin 2 on 2 oksogeksametileniminIdentifikatoriNomer CAS 105 60 2Nomer EINECS 203 313 2KEGG C06593Nazva MeSH D02 065 589 200 D03 383 066 150 i D03 383 411 200ChEBI 28579RTECS CM3675000SMILES C1CCC O NCC1 1 InChI InChI 1S C6H11NO c8 6 4 2 1 3 5 7 6 h1 5H2 H 7 8 Nomer Belshtejna 106934Nomer Gmelina 101802VlastivostiMolekulyarna formula C6H11NOMolyarna masa 113 157 g molGustina 1 0135 g sm 2 Tpl 69 3 C 3 Tkip 270 C 3 Rozchinnist voda 84 0 Pokaznik zalomlennya nD 1 4768 4 V yazkist 8 85 mPa s 2 Dipolnij moment 3 9TermohimiyaSt entalpiyautvorennya DfHo298 329 4 kDzh molTeployemnist cop 156 8 Dzh mol K NebezpekiTemperatura spalahu 125 CTemperatura samozajmannya 375 CVibuhovi granici 1 4 ob 135 C Yaksho ne zaznacheno inshe dani navedeno dlya rechovin u standartnomu stani za 25 C 100 kPa Instrukciya z vikoristannya shablonuPrimitki kartkiVpershe kaprolaktam sintezuvali S Gabriel i T Maas u 1899 roci ciklizaciyeyu kapronovoyi kisloti Inshim sposobom otrimav spoluku Otto Vallah sintezuvavshi yiyi z ciklogeksanonu za dopomogoyu peregrupuvannya Bekmana Komercijnij interes do kaprolaktamu z yavivsya u 1938 roci koli Paul Shlak z IG Farben vpershe zdijsniv jogo polikondensaciyu Vidtodi vin stav vazhlivoyu sirovinoyu dlya otrimannya polimeriv Tak u 1989 roci svitovij ob yem virobnictva kaprolaktamu dlya potreb sintezu polimeriv sklav 2 mln tonn a v 1994 roci 2 2 mln tonn Zmist 1 Fizichni vlastivosti 2 Otrimannya 2 1 Otrimannya z ciklogeksanonu 2 1 1 Proces AlliedSignal 2 1 2 Proces BASF 2 1 3 Gidroksilamin fosfatnij proces 2 2 Otrimannya z ciklogeksanu 2 3 Otrimannya z toluenu 3 Polimerizaciya 4 Toksichnist 5 Zastosuvannya 6 Div takozh 7 Primitki 8 DzherelaFizichni vlastivosti RedaguvatiKaprolaktam ye biloyu kristalichnoyu rechovinoyu iz harakternim zapahom Vin dobre rozchinnij u vodi benzeni etanoli hloroformi Rozchinnist kaprolaktamu u vidsotkah Rozchinnik Temperatura20 C 30 C 40 C 50 CVoda 82 86 5 90 93 5Toluen 26 36 5 51 66 5Etilacetat 24 2 33 3 48 5 66 2Butanon 34 6 45 7 59 2 72 9Ciklogeksanon 34 6 42 2 54 5 68 2Ciklogeksan 2 2 5 7 18 5Ridkij kaprolaktam ye potuzhnim rozchinnikom dlya bagatoh polyarnih i nepolyarnih organichnih rechovin Otrimannya RedaguvatiYak vihidni spoluki dlya sintezu kaprolaktamu najchastishe zastosovuyutsya ciklogeksanon ciklogeksan fenol yaki otrimuyut iz benzenu toluenu Otrimannya z ciklogeksanonu Redaguvati Osnovni metodi otrimannya kaprolaktamu ye modifikaciyami shemi peretvorennya ciklogeksanonu v oksim iz nastupnim peregrupuvannyam nbsp Proces AlliedSignal Redaguvati Amerikanskoyu kompaniyeyu AlliedSignal buv rozroblenij metod otrimannya iz vihodom produktu blizko 98 Gidroksilamin vikoristovuyetsya u formi sulfatu Jogo otrimuyut z oksidu azotu N2O N 2 O N H 4 2 C O 3 2 N H 4 N O 2 C O 2 displaystyle mathrm N 2 O NH 4 2 CO 3 longrightarrow 2NH 4 NO 2 CO 2 nbsp 2 N H 4 N O 2 4 S O 2 2 N H 3 H 2 O 2 H O N S O 3 N H 4 2 displaystyle mathrm 2NH 4 NO 2 4SO 2 2NH 3 H 2 O longrightarrow 2HON SO 3 NH 4 2 nbsp 2 H O N S O 3 N H 4 2 4 H 2 O N H 2 O H 2 H 2 S O 4 2 N H 4 2 S O 4 H 2 S O 4 displaystyle mathrm 2HON SO 3 NH 4 2 4H 2 O longrightarrow NH 2 OH 2 cdot H 2 SO 4 2 NH 4 2 SO 4 H 2 SO 4 nbsp Utvorenij gidroksilamin sulfat bere uchast u nejtralizaciyi ciklogeksanonu 1 2 2 C 6 H 10 O N H 2 O H 2 H 2 S O 4 2 N H 3 2 C 6 H 10 N O H N H 4 2 S O 4 2 H 2 O displaystyle mathrm 2C 6 H 10 O NH 2 OH 2 cdot H 2 SO 4 2NH 3 longrightarrow 2C 6 H 10 NOH NH 4 2 SO 4 2H 2 O nbsp Pobichnim produktom virobnictva oksimu ye sulfat amoniyu jogo teoretichnij vihid znahoditsya na rivni 2 9 kg na kilogram cilovogo produktu Utvorenij sulfat amoniyu nadali mozhna vikoristovuvati yak dobriva U kislomu seredovishi oksim kilkisno piddayetsya peretvorennyu u kaprolaktam za mehanizmom peregrupuvannya Bekmana 2 3 Dlya cogo vikoristovuyut oleum sho takozh dopomagaye poglinuti nebazhanu vologu z laktamu U reakcijnu sumish podayetsya nevelika kilkist amoniaku dlya zavershennya nejtralizaciyi ce prizvodit do utvorennya dodatkovih 1 5 kilograma sulfatu amoniyu na kilogram kaprolaktamu Proces BASF Redaguvati Sintez za metodom BASF vedetsya vid otrimannya ciklogeksanonu shlyahom katalitichnogo okisnennya povitryam ciklogeksanu u ridkij fazi do sumishi ciklogeksanon ciklogeksanol ta nastupnoyu degidrogenizaciyeyu u gazovij fazi Vihid variyuyetsya vid 75 pri stupeni peretvorenni ciklogeksanu u 10 do 80 pri peretvorenni u 5 Otrimannya gidroksilaminu u formi zmishanogo sulfatu vedetsya gidrogenizaciyeyu oksidu azotu II nad paladiyevim katalizatorom u prisutnosti sulfatnoyi kisloti N O H 2 H 2 S O 4 C a t P d N H 2 O H N H 4 S O 4 H 2 O displaystyle mathrm NO H 2 H 2 SO 4 xrightarrow Cat Pd NH 2 OH NH 4 SO 4 H 2 O nbsp Metod vidznachayetsya menshoyu kilkistyu pobichnih produktiv 2 4 kg sulfatu amoniyu na kilogram kincevogo produktu odnak vin dorozhchij cherez skladnist procesu gidrogenizaciyi Gidroksilamin fosfatnij proces Redaguvati Kompaniya Dutch State Mines zaproponuvala variaciyu iz vikoristannyam ortofosfatnoyi kisloti na stadiyi sintezu gidroksilaminu Vidnovlennya rozchinu kisloti i nitratu amoniyu provoditsya vodnem na paladiyevomu katalizatori N H 4 N O 3 2 H 3 P O 4 3 H 2 C a t P d N H 3 O H H 2 P O 4 N H 4 H 2 P O 4 2 H 2 O displaystyle mathrm NH 4 NO 3 2H 3 PO 4 3H 2 xrightarrow Cat Pd NH 3 OH H 2 PO 4 NH 4 H 2 PO 4 2H 2 O nbsp Pislya zavershennya gidruvannya nitrat ioniv provoditsya dodatkova reakciya gidroksilaminu iz fosfatnoyu kislotoyu pri pH 1 8 Utvorennya oksimu iz gidroksilamin fosfatom vidbuvayetsya analogichno do sulfat pohidnoyi C 6 H 10 O N H 3 O H H 2 P O 4 C 6 H 10 N O H H 3 P O 4 H 2 O displaystyle mathrm C 6 H 10 O NH 3 OH H 2 PO 4 longrightarrow C 6 H 10 NOH H 3 PO 4 H 2 O nbsp Efektivnist oksimaciyi syagaye 98 inshi zh 2 dodatkovo nejtralizuyutsya gidroksilaminom ta amoniakom pri pH 4 5 todi yak osnovna vzayemodiya provoditsya pri pH 2 V podalshomu oksim vidilyayetsya z rozchinniku toluenu i napravlyayetsya na stadiyu provedennya peregrupuvannya Otrimannya z ciklogeksanu Redaguvati U 1950 h rokah yaponskim pidpriyemstvom Toray Industries buv rozroblenij sposib fotooksimaciyi ciklogeksanu diya ultrafioletovogo viprominyuvannya na sumish ciklogeksanu z nitrozil hloridom ta nastupne peregrupuvannya v oleumi Nitrozil hlorid sintezuyetsya z sulfatnoyi kisloti ta oksidiv azotu sho otrimuyut spalyuvannyam amoniaku N O N O 2 2 H 2 S O 4 2 N O H S O 4 H 2 O displaystyle mathrm NO NO 2 2H 2 SO 4 longrightarrow 2NOHSO 4 H 2 O nbsp N O H S O 4 H C l N O C l H 2 S O 4 displaystyle mathrm NOHSO 4 HCl longrightarrow NOCl H 2 SO 4 nbsp Fotohimichna vzayemodiya yaka vede do utvorennya gidrohloridu oksimu C 6 H 10 O N O C l h n C 6 H 10 N O H H C l displaystyle mathrm C 6 H 10 O NOCl xrightarrow h nu C 6 H 10 NOH cdot HCl nbsp Podalshe provedennya peregrupuvannya v oleumi utvoryuye pobichnij produkt sulfat amoniyu v kilkosti 1 7 kg na kilogram kaprolaktamu Otrimannya z toluenu Redaguvati Sintez kaprolaktamu z toluenu rozroblenij u Snia Viscosa 1960 provoditsya u tri stadiyi katalitichnim okisnennyam toluenu do benzojnoyi kisloti katalizator kobalt temperatura 160 170 C tisk 0 8 1 MPa vihid blizko 90 vid teoretichnogo C 6 H 6 C H 3 O C 6 H 5 C O O H displaystyle mathrm C 6 H 6 CH 3 xrightarrow O C 6 H 5 COOH nbsp gidrogenuvannyam viddilenoyi peregonkoyu benzojnoyi kisloti do ciklogeksankarboksilnoyi C 6 H 5 C O O H H 2 C 6 H 11 C O O H displaystyle mathrm C 6 H 5 COOH H 2 longrightarrow C 6 H 11 COOH nbsp nitrozodekabroksilyuvannyam ciklogeksankarboksilnoyi kisloti iz utvorennyam kaprolaktamu u prisutnosti oleumu C 6 H 11 C O O H N O H S O 4 C 6 H 11 N O H 2 S O 4 C O 2 displaystyle mathrm C 6 H 11 COOH NOHSO 4 longrightarrow C 6 H 11 NO H 2 SO 4 CO 2 nbsp V hodi ostannoyi vzayemodiyi ciklogeksanon ta jogo oksim utvoryuyutsya in situ Polimerizaciya RedaguvatiKaprolaktam zdaten polimerizuvatisya V rezultati gidrolizu vidbuvayetsya rozriv kilcya iz utvorennyam linijnih monomeriv e aminokapronovoyi kisloti sho mozhut ob yednuvatisya nbsp nbsp Toksichnist RedaguvatiKaprolaktam ye malotoksichnoyu rechovinoyu pri jogo bezpechnomu vikoristannya vin ne stanovit zagrozi dlya zdorov ya Trivalij kontakt iz pilom abo viparovuvannyami kaprolaktamu mozhe zavdati poshkodzhen ocham slizovim obolonkam shkiri v okremih vipadkah mozhliva poyava respiratornih zahvoryuvan Rezultatom vplivu rechovini na shkiru ye yiyi pochervoninnya grubshannya Zagalom vidchuttya analogichni do sonyachnogo opiku Dlya usunennya slidiv kaprolaktamu dostatnoyu miroyu bude vmivannya vodoyu v yakij vin dobre rozchinnij za neobhidnosti mozhna takozh vikoristati milo Zastosuvannya RedaguvatiOsnovnim zastosuvannyam kaprolaktamu ye vikoristannya jogo yak sirovini dlya otrimannya kapronu nejlonu 6 ta lizinu Div takozh RedaguvatiVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu KaprolaktamKapronova kislota Laktami Poliamidi Sulfat amoniyuPrimitki Redaguvati azepan 2 one d Track Q278487 a b Pri temperaturi 80 C a b Za tisku 101 3 kPa Pri temperaturi 20 C Dzherela RedaguvatiCRC Handbook of Chemistry and Physics D R Lide 86th Boca Raton FL CRC Press 2005 2656 p ISBN 0 8493 0486 5 angl S Fisher W B Crescentini L Caprolactam Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 4th New York John Wiley amp Sons 2004 Vol 4 P 426 432 ISBN 978 0 471 48517 9 DOI 10 1002 0471238961 0301161806091908 a01 angl S Ritz J et al Caprolactam Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry 6th Weinheim Wiley VCH 2005 21 p DOI 10 1002 14356007 a05 031 pub2 angl S Himicheskij enciklopedicheskij slovar Pod red I L Knunyanc M Sov enciklopediya 1983 792 s ros S Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Kaprolaktam amp oldid 38184348