Диэтилфталат (84-66-2) Физические и химические свойства
Диэтилфталат
Диэтилфталат — диэтиловый эфир фталевой кислоты, промышленно используемый как пластификатор и растворитель при изготовлении покрытий, клеев и потребительской продукции.
| Номер CAS | 84-66-2 |
| Класс веществ | Фталатные эфиры |
| Типичная форма | Бесцветная маслянистая жидкость |
| Распространённые сорта | BP, EP, JP, USP |
Диэтилфталат (DEP) — ароматический диэфир фталевой кислоты (диэтиловый эфир бензен-1,2-дикарбоновой кислоты), относится к классу пластификаторов — эфиров фталевой кислоты. Структурно включает бензольное кольцо с двумя карбоксилатными эфирными заместителями в орто-положении (–COOCH2CH3). Молекула нейтральна в целом, содержит два карбонильных функциональных группы, сопряжённых с ароматическим кольцом, четыре неподелённые пары электронов эфировых кислородов (акцепторы водородных связей) и не имеет доноров водородных связей. Конформационная гибкость обусловлена двумя этоксикарбонильными боковыми цепями и несколькими одиночными связями (число вращающихся связей = 6), в то время как ароматическое ядро обеспечивает компактный и относительно жёсткий каркас.
С точки зрения электронной структуры DEP сочетает полярный функциональный набор групп (два карбонила эфира) с неполярным ароматическим ядром и короткими этильными цепями; это обеспечивает умеренную общую полярность (топологическая полярная поверхность = 52.6 Å^2) и среднюю липофильность (XLogP ≈ 2.5; log Kow ≈ 2.47). При типичном рН окружающей среды и технологических процессов DEP является нейтральным, неионизируемым соединением, поэтому распределение между водой и органическими фазами обусловлено балансом растворимости и липофильности, а не кислотно-основным диссоциационным равновесием. Эфирные функции уязвимы к гидролизу при сильнокислых или сильнощелочных условиях (щелочной гидролиз обычно протекает быстрее), а атмосферный распад обусловлен в основном газофазным окислением (реакцией с OH-радикалами; оцениваемый период полураспада в атмосфере составляет порядка нескольких дней). В биологических и экологических системах DEP ферментативно гидролизуется до соответствующего моноэфира, затем — до фталевой кислоты и дальнейших окислительных метаболитов.
В качестве коммерческого химического вещества DEP широко применяется как пластификатор, растворитель и компонент рецептур (в частности, в полимерах, покрытиях, парфюмерных и косметических средствах). Экологические и токсикологические аспекты — особенно его роль как фталата с низкой молекулярной массой и потенциальным репродуктивным и эндокринным воздействием, выявленными в некоторых исследованиях — влияют на выбор, мониторинг и регуляторное обращение этого вещества в промышленности и потребительской продукции. Распространённые коммерческие сорта этого вещества включают: BP, EP, JP, USP.
Основные физические свойства
Плотность
Сообщаемые значения плотности жидкости диэтилфталата показывают, что он плотнее воды и будет тонуть при попадании в воду:
- \(1.12\) при \(68\,^\circ\mathrm{F}\) (USCG, 1999) — плотнее воды; утонет
- \(1.120\) при \(25\,^\circ\mathrm{C}/25\,^\circ\mathrm{C}\)
- относительная плотность (вода = 1): \(1.1\)
Множество измерений группируются около \(1.12\), что совпадает с типичной плотностью эфиров фталевой кислоты и подтверждает наблюдаемую тенденцию к распределению в осадок и органические матрицы, а не в водную фазу.
Температура плавления
Экспериментальные значения температур плавления/замерзания варьируются в различных источниках и могут отражать различия в чистоте или методике измерений:
- \(27\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992)
- \(-40.5\,^\circ\mathrm{C}\)
- диапазон: от \(-67\) до \(-44\,^\circ\mathrm{C}\)
- \(-41\,^\circ\mathrm{F}\)
Расброс значений указывает на чувствительность низкотемпературного фазового поведения к истории образца и аналитическим условиям. Общепринятая температура кристаллического плавления в литературе не установлена однозначно.
Температура кипения
Сообщаемые значения температур кипения при нормальном давлении:
- \(568\,^\circ\mathrm{F}\) при \(760\) мм рт. ст. (NTP, 1992)
- \(295\,^\circ\mathrm{C}\) (многочисленные источники)
Некоторые данные также указывают значения около \(563\)–\(568\,^\circ\mathrm{F}\). Эти параметры соответствуют органическому эфиру с высокой температурой кипения и низкой летучестью; при дистилляции или термической обработке следует учитывать повышенный диапазон кипения.
Давление пара
Данные по давлению пара указывают на очень низкую летучесть при комнатной температуре, с резким ростом при повышении температуры:
- \(1\) мм рт. ст. при \(227.8\,^\circ\mathrm{F}\); \(5\) мм рт. ст. при \(285.3\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992)
- \(0.002\) мм рт. ст. (универсальный отчет)
- \(2.1 \times 10^{-3}\) мм рт. ст. при \(25\,^\circ\mathrm{C}\) (сообщено)
- \(0.002\) мм рт. ст. при \(77\,^\circ\mathrm{F}\)
При комнатных температурах DEP существует преимущественно в конденсированном состоянии, а концентрации паров в равновесии низкие.
Температура вспышки
Сообщаемые значения температуры вспышки (зависят от методики измерения):
- \(284\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992)
- \(161\,^\circ\mathrm{C}\)
- \(322\,^\circ\mathrm{F}\) (\(161\,^\circ\mathrm{C}\)) (открытая чашка)
- \(117\,^\circ\mathrm{C}\) (закрытая чашка)
DEP классифицируется как горючая жидкость (температура вспышки значительно выше пороговых значений для растворителей); однако пары, образующиеся при повышенных температурах, могут представлять опасность возгорания.
Химические свойства
Растворимость и фазовое поведение
Данные по растворимости и смешиваемости демонстрируют сильное предпочтение к органическим растворителям и ограниченную, но незначительную растворимость в воде:
- "менее 1 мг/мл при \(66\,^\circ\mathrm{F}\)" (NTP, 1992)
- "В воде \(1{,}080\) мг/л при \(25\,^\circ\mathrm{C}\)" (сообщено)
- Смешивается с этанолом, этиловым эфиром; растворим в ацетоне, бензоле, тетрахлориде углерода; совместим с множеством органических растворителей и растительных масел; частично смешивается с некоторыми алифатическими растворителями.
Расхождения в данных по растворимости в воде обусловлены методиками измерения, температурой и единицами выражения; в целом DEP обладает ограниченной растворимостью в воде (порядка \(10^2\)–\(10^3\) мг·л^{-1}) и высокой аффинностью к органическим фазам. Учитывая плотность >1 и низкую летучесть при комнатной температуре, DEP склонен к распределению в осадок и органический материал в водных системах, а не оставаться растворённым в водной фазе.
Влияние фазового поведения на промышленное применение:
- Хорошая совместимость с полярными и ароматическими полимерными матрицами, а также многими растворителями рецептур.
- Умеренное значение log Kow (~2.47–2.5) обеспечивает заметное распределение в липидах и полимерных фазах при достаточной водорастворимости для некоторых технологических применений (например, растворительны системы и переносчики ароматов).
Реактивность и стабильность
- DEP химически стабилен в нормальных условиях и в хранении указано, что «стабилен к свету».
- Как эфир, DEP подвергается гидролизу в кислой или щелочной среде с образованием моноэфира и фталевой кислоты; гидролиз, катализируемый щелочью, происходит обычно быстрее. Гидролиз в нейтральных водных средах сравнительно медленный (периоды полураспада в окружающей среде варьируются от дней до месяцев в зависимости от рН и катализа).
- Несовместимости: сильные окислители, крепкие кислоты (может выделяться тепло/спирт), едкие вещества (выделение тепла), избирательное воздействие на некоторые пластики; избегать контакта с мощными окислителями и веществами, способными расщеплять эфиры.
- При термическом разложении или горении DEP выделяет раздражающие и потенциально токсичные газы; типичные продукты разложения включают оксиды горения и органические фрагменты.
Термодинамические данные
Стандартные энтальпии и теплоёмкость
Доступные энергетические данные (представлены в различных системах единиц):
- Теплота сгорания указана как: \(-10{,}920\) BTU/LB = \(-6{,}070\) CAL/G = \(-254X10+5\) J/KG (сохранено форматирование источника)
- Теплота (энтальпия) испарения указана как: \(170\) BTU/LB = \(96\) CAL/G = \(4.0X10+5\) J/KG (сохранено форматирование источника)
В доступных данных отсутствует экспериментальное значение теплоёмкости при постоянном давлении (\(C_p\)). Приведённые данные энтальпии сгорания и испарения указывают на значительную энергоотдачу при сгорании и умеренную энтальпийную потребность на испарение, что соответствует органическому эфиру с относительно высокой температурой кипения.
Молекулярные параметры
Молекулярная масса и формула
- Молекулярная формула: C12H14O4
- Молекулярная масса: \(222.24\) (сообщено)
- Точная/моноизотопная масса: \(222.08920892\)
LogP и полярность
- XLogP (вычислено): \(2.5\)
- log Kow (экспериментальное/сообщённое): \(2.47\)
- Топологическая полярная поверхность (TPSA): \(52.6\) Å\(^2\) (сообщено как 52.6)
- Доноры водородных связей: 0; акцепторы водородных связей: 4
Эти параметры указывают на умеренную липофильность и достаточную полярность для взаимодействия как с органическими растворителями, так и с биологическими мембранами; отсутствие доноров снижает взаимодействия с водородной сетью в водных средах и способствует предпочтительному распределению в неполярные фазы.
Структурные особенности
- SMILES: CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC
- InChI: InChI=1S/C12H14O4/c1-3-15-11(13)9-7-5-6-8-10(9)12(14)16-4-2/h5-8H,3-4H2,1-2H3
- InChIKey: FLKPEMZONWLCSK-UHFFFAOYSA-N
- Количество вращающихся связей: 6; сложность молекулы: 223; количество тяжёлых атомов: 16.
Два орто-эфира создают стерически компактную, но конформационно подвижную молекулу; карбонилы эфиров сопряжены с ароматическим кольцом, что влияет на УФ-поглощение (фталатные эфиры обычно имеют максимумы около 225 нм и 275 нм) и подверженность гидролитическим и окислительным трансформациям.
Идентификаторы и синонимы
Регистрационные номера и коды
- CAS: 84-66-2
- EC номер: 201-550-6
- UNII: UF064M00AF
- ChEBI ID: CHEBI:34698
- ChEMBL ID: CHEMBL388558
- RTECS: TI1050000
- ICSC номер: 0258
Также доступны:
- SMILES: CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC
- InChI: InChI=1S/C12H14O4/c1-3-15-11(13)9-7-5-6-8-10(9)12(14)16-4-2/h5-8H,3-4H2,1-2H3
- InChIKey: FLKPEMZONWLCSK-UHFFFAOYSA-N
Синонимы и структурные названия
Распространённые синонимы (выбор из списков поставщиков/депозитариев):
- диэтилфталат
- диэтиловый эфир фталевой кислоты
- диэтилбензен-1,2-дикарбоксилат
- диэтил-1,2-бензолдикарбоксилат
- Диэтил орто-фталат
- DEP
- 1,2-бензолдикарбоновая кислота, диэтиловый эфир
- этилфталат
- фталевая кислота, диэтиловый эфир
(Имеются дополнительные торговые и аналитические названия в списках поставщиков и фармакопейных документах.)
Промышленные и коммерческие применения
Типичные области применения и отраслевые сектора
Диэтилфталат преимущественно используется как пластификатор, растворитель и компонент формуляций:
- Пластификатор для целлюлозных эфиров и других полимеров для придания гибкости и улучшения низкотемпературных свойств.
- Растворитель для ацетата целлюлозы, нитроцеллюлозы, покрытий, лаков, растворов и некоторых полимерных технологических процессов.
- Носитель ароматизаторов/фиксаж и растворитель в косметических и средствах личной гигиены.
- Денатурант для спирта, компонент некоторых инсектицидных препаратов и растворитель формуляций в клеях и герметиках.
DEP традиционно производится и используется в больших масштабах в отраслях пластмасс, покрытий, парфюмерии и товаров народного потребления; объёмы производства в последних сводных статистиках оцениваются в многомиллионных фунтах в год.
Роль в синтезе и формуляциях
- Способ производства: получают путем этерификации фталевого ангидрида этанолом с последующей очисткой.
- Роль в формуляциях: совместим с полярными полимерами и многими органическими растворителями; используется для регулирования гибкости полимеров, как носитель липофильных добавок (например, ароматизаторов) и как технологический растворитель в покрытиях и клеях. Доступны технические и фармацевтические референсные сорта; типичный материал технического сорта применяется в промышленных полимерных производствах, тогда как высокочистые сорта служат для аналитических и фармакопейных целей.
Обзор безопасности и работы с веществом
Острая и профессиональная токсичность
Показатели токсичности и пределы профессионального воздействия:
- Оральная LD50 (мышь): \(8600\,\mathrm{мг/кг}\) (сообщено)
- Оральная LD50 (крыса): ~\(9200\)–\(9500\,\mathrm{мг/кг}\) (указаны диапазоны)
- Кожная LD50 (морская свинка): \(>20\) мл/кг (сообщено)
- Летальная концентрация LC50 при вдыхании (крыса, 6 ч): \(>4.64\) мг/л (сообщено)
- Хроническая референсная доза EPA (RfD) при приёме внутрь: \(8\times10^{-1}\,\mathrm{мг/кг/день}\) (сообщено)
- Рекомендуемые пределы профессионального воздействия (NIOSH/TLV): \(5\,\mathrm{мг/м}^3\) (среднесменное значение за 8 часов)
Профиль опасности и признаки:
- Раздражение кожи и глаз; кожная сенсибилизация (аллергический контактный дерматит) отмечалась у некоторых лиц.
- При повышенных уровнях воздействия возможны эффекты на центральную нервную систему (сонливость, головокружение) и раздражение дыхательных путей.
- Репродуктивные и развивающиеся эффекты ассоциированы с несколькими фталатными эфирами в исследованиях на животных; DEP гидролизуется до моноэфиров и других метаболитов in vivo и может вызывать измеримые биологические эффекты, что требует минимизации воздействия.
- Острые меры: при вдыхании — переместить пострадавшего на свежий воздух; при контакте с глазами и кожей — промыть большим количеством воды; при проглатывании — не вызывать рвоту без указаний специалиста и обратиться за медицинской помощью.
Условия хранения и меры предосторожности
- Хранить в плотно закрытой таре в прохладном, хорошо проветриваемом помещении, вдали от сильных окислителей и источников тепла; при хранении и транспортировке металловыми ёмкостями рекомендуется вентиляция и заземление для снижения риска статического заряда.
- Избегать контакта с сильными окислителями, крепкими кислотами и щелочами, которые могут вызвать бурные или экзотермические реакции.
- Инженерные меры контроля: использовать местную вытяжную вентиляцию при возможном выделении паров или аэрозолей; поддерживать хорошие производственные гигиенические практики для ограничения ингаляционного и кожного воздействия.
- Средства индивидуальной защиты: перчатки, устойчивые к растворителям, защитные очки или лицевой щиток, а также защитная одежда при работе с большими объёмами жидкости или при процессах с возможным разбрызгиванием. При концентрациях выше рекомендуемых следует использовать респиратор согласно формальной программе подбора средств защиты органов дыхания.
- Разливы и утечки: предотвращать попадание в канализацию и поверхностные воды; по возможности содержать и собирать жидкость, остатки абсорбировать инертными сорбентами и утилизировать согласно применимым нормам обращения с отходами. Для утилизации или сжигания обычно применяют термическую обработку при соответствующих температурах и времени выдержки для органических эфиров.
Для подробной информации об опасностях, транспорте и регуляторике рекомендуется обращаться к паспорту безопасности (SDS) и действующему местному законодательству.
