Терефталевая кислота — двухосновная дикарбоновая ароматическая кислота с пара-расположением карбоксильных групп. Является изомером фталевой и изофталевой кислот.
| Терефталевая кислота | |
|---|---|
| Общие | |
| Традиционные названия | пара-фталевая кислота, 1,4-бензолдикарбоновая кислота |
| Хим. формула | C8H6O4 |
| Физические свойства | |
| Состояние | бесцв. кристаллы |
| Молярная масса | 166,14 г/моль |
| Плотность | 1,51 г/см³ |
| Термические свойства | Температура |
| • плавления | 427 °C |
| • воспламенения | 680 °C |
| Мол. теплоёмк. | 1210 Дж/(моль·К) | Энтальпия |
| • образования | –816 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Константа диссоциации кислоты | 3,54, 4,46 | Растворимость |
| • в воде | 0,0019 г/100 мл |
| • в метаноле | 0,1 г/100 мл |
| • в ДМФА | 6,7 г/100 мл |
| • в уксусной кислоте | 0,035 г/100 мл |
| • в ДМСО | 20 г/100 мл |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 100-21-0 |
| PubChem | 7489 |
| Рег. номер EINECS | 202-830-0 |
| SMILES |
C1=CC(=CC=C1C(=O)O)C(=O)O
|
| InChI |
1S/C8H6O4/c9-7(10)5-1-2-6(4-3-5)8(11)12/h1-4H,(H,9,10)(H,11,12)
KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N
|
| RTECS | WZ0875000 |
| ChEBI | 15702 |
| ChemSpider | 7208 |
Получение
Основным методом промышленного синтеза терефталевой кислоты является окисление п-ксилола в присутствии каталитической системы, содержащей кобальт, марганец и бром. Данная система обеспечивает практически полное количественное окисление метильных групп ксилола. Растворителем служит уксусная кислота, а окислителем является кислород воздуха. Источником брома могут быть бромоводород, бромид натрия, тетрабромэтан. Поскольку реакционная среда является коррозионноактивной, для синтеза используется титановое оборудование. Реактор работает при температуре 175—225 °C и давлении 1500—3000 кПа. Проводимая реакция весьма экзотермична.
Схема реакции:
В качестве побочного продукта в небольших количествах образуются пара-толуиловая кислота и 4-карбоксибензальдегид. Для их отделения, а также для очистки продукта от окрашенных примесей, смесь подвергают гидрированию в присутствии палладиевого катализатора с последующей кристаллизацией. При этом 4-карбоксибензальдегид превращается в более растворимую в воде п-толуиловую кислоту, а окрашенные примеси превращаются в бесцветные вещества. В процессе кристаллизации осаждают менее растворимую терефталевую кислоту.
Терефталевую кислоту высокой чистоты в промышленности получают путём гидролиза диметилтерефталата. Для этого сложный эфир нагревают с водой до 260—280 °C при 4500—5500 кПа.
В лабораторных условиях терефталевую кислоту очищают через её натриевую соль, которую кристаллизуют из воды и затем превращают в кислоту подкислением минеральной кислотой.
Физические и химические свойства
Терефталевая кислота представляет собой белый кристаллический порошок, плохо растворимый в воде и уксусной кислоте, хорошо растворимый в растворах щелочей.
Проявляет свойства типичной карбоновой кислоты. В частности, при действии водоотнимающих агентов (например, уксусного ангидрида) она превращается в полимерный ангидрид. При взаимодействии со спиртами терефталевая кислота даёт сложные эфиры, с основаниями она даёт соли, а реакция с оксихлоридом фосфора и тионилхлоридом приводит к терефталоилхлориду.
Также терефталевая кислота вступает в реакции электрофильного замещения. Например, известны реакции её галогенирования в серной кислоте и сульфирования до моносульфопроизводного. Перегонка с оксидом кальция приводит к декарбоксилированию с образованием бензола.
Применение
Терефталевая кислота главным образом используется для получения насыщенных полиэфиров. Полиэтилентерефталат занимает 90 % от общего производимого количества этих полимеров. Годовая потребность в нём в 1992 году составила 12,6·106 т. Из этого количества примерно 75 % используется в текстильной промышленности и производстве промышленных волокон, ещё 13 % — для получения пищевых контейнеров (например, бутылок для напитков), причём этот процент постоянно растёт. Плёнка для фото, видео, аудиозаписей и фотографий занимает ещё 7 % от этого количества.
К другим областям применения терефталевой кислоты относятся производство полибутилентерефталата, используемого как промышленная изоляция, и диоктилтерефталата.
Безопасность
Терефталевая кислота обладает низкой токсичностью и лишь вызывает обратимое и мягкое раздражение глаз, кожи и дыхательной системы. Значения ЛД50 для неё составляют 18,8 г/кг (крысы), 6,4 г/кг (мыши). При внутрибрюшинном введении эти значения уменьшаются до 1,43 или, по другим данным, до 1,9 г/кг для крыс. ЛД100 при таком методе введения равно 3,2 г/кг.
Вдыхание взвесей терефталевой кислоты, по-видимому, не несёт большой опасности. Известно однако, что при достаточной концентрации вещества и наличии окислителя может происходить взрыв. Для терефталевой кислоты минимальное содержание должно составлять 40 г/м³ при концентрации кислорода 12,4 %.
