Пропионовый ангидрид (123-62-6) Физические и химические свойства
Пропионовый ангидрид
Ангидрид кислоты реактивного класса, используемый в качестве ацилирующего агента в химическом синтезе и производстве промежуточных продуктов для промышленных и лабораторных операций.
| Номер CAS | 123-62-6 |
| Класс | Ангидриды кислот |
| Типичная форма | Бесцветная жидкость |
| Распространённые стандарты | BP, EP, JP |
Пропионовый ангидрид — это маломолекулярный симметричный алифатический ангидрид кислоты (ангидрид пропионовой/пропановой кислоты), состоящий из двух пропионильных фрагментов, соединённых кислородным мостиком. Молекула содержит два электрофильных карбонильных центра, разделённых кислородом, похожим на эфирный, при этом оба карбонильных углеродных атома подвержены нуклеофильному ацилирующему замещению. Структурная формула — C6H10O3, SMILES — CCC(=O)OC(=O)CC; молекула не содержит протонных доноров водорода, но имеет несколько карбонильных кислородных атомов, которые обеспечивают её льюисовскую базисность и полярную площадь поверхности.
Электронно пара карбонильных групп придаёт выраженное ацилирующее свойство и делает соединение реакционноспособным по отношению к нуклеофилам (воде, спиртам, аминам), что приводит к быстрому гидролизу с образованием пропионовой кислоты в водных или влажных условиях; гидролиз является экзотермическим и может ускоряться кислотами и основаниями. Молекула умеренно полярна для низкомолекулярного органического растворителя (топологическая полярная площадь \(43.4\)), с ограниченной способностью принимать водородные связи, сконцентрированной на карбонильных и кислородных атомах мостика, и оценочным коэффициентом распределения (XLogP) \(0.8\), что указывает на умеренную липофильность и разумную растворимость во многих органических растворителях.
В плане поведения пропионовый ангидрид — горючая, чувствительная к воде жидкость: при взаимодействии с водой образует пропионовую кислоту и выделяет тепло, выделяет кислые пары и является коррозионно активным по отношению к тканям и некоторым металлам. Пары тяжелее воздуха и могут скапливаться в низких зонах. В промышленности широко применяют как ацилирующий/этерифицирующий реагент и промежуточный продукт для изготовления эфиров, смол, красителей, фармацевтических промежуточных соединений и клеточных производных; в нормативных списках в ряде стран он также значится как прекурсор контролируемых веществ. Обычные коммерческие стандарты для данного вещества: BP, EP, JP.
Основные физические свойства
Плотность
Значения плотности: \(1.011\,\mathrm{г}/\mathrm{см}^3\) при \(20\,^\circ\mathrm{C}\), относительная плотность по воде — 1.01. Альтернативное практическое значение — \(8.4\,\mathrm{фунт}/\mathrm{гал}\) (при \(20\,^\circ\mathrm{C}\)). Таким образом, вещество немного плотнее воды и при попадании в водную среду будет тонуть.
Температура плавления
Экспериментальные данные: \(-45\,^\circ\mathrm{C}\) (в некоторых исторических источниках также указано \(-45\,^\circ\mathrm{F}\)). Дополнительных подтверждённых данных по точке плавления в современных источниках нет.
Температура кипения
Приведены несколько данных: \(170\,^\circ\mathrm{C}\) (также встречается \(167\,^\circ\mathrm{C}\)) и \(336\,^\circ\mathrm{F}\) при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт.ст.). Эти значения свидетельствуют о достаточно высокой нормальной температуре кипения для низкомолекулярного ангидрида, что связано с межмолекулярными дипольными взаимодействиями.
Давление пара
Измеренные значения давления пара: \(1.36\,\mathrm{ммHg}\) при \(25\,^\circ\mathrm{C}\), \(1.0\,\mathrm{ммHg}\) при \(20.6\,^\circ\mathrm{C}\), и эквивалент \(0.1\,\mathrm{kПа}\) при \(20\,^\circ\mathrm{C}\). Такое давление пара обеспечивает значительную концентрацию паров при комнатной температуре; пары тяжелее воздуха и способны скапливаться в низинах.
Температура вспышки
Значения температуры вспышки: \(63\,^\circ\mathrm{C}\) в закрытом тигле (эквивалент \(145\,^\circ\mathrm{F}\)) и \(74\,^\circ\mathrm{C}\) в открытом тигле (эквивалент \(165\,^\circ\mathrm{F}\)). Эти параметры классифицируют жидкость как горючую; выше примерно \(63\,^\circ\mathrm{C}\) паровоздушные смеси могут стать взрывоопасными.
Химические свойства
Растворимость и фазовое поведение
Пропионовый ангидрид гидролизуется при контакте с водой (растворимость в воде — реакция), образуя пропионовую кислоту и выделяя тепло; при воздействии воды происходит конверсия в соответствующую кислоту, а не простое растворение. Растворим или смешивается во многих органических растворителях, включая метанол, этанол, диэтиловый эфир и хлороформ, и слабо растворим в четыреххлористом углероде. Ангидрид также растворим в щелочах с образованием карбоксилатов. Фазовое поведение в смешанных растворителях определяется скорее реакционной способностью к нуклеофилам, чем классическим распределением веществ между фазами.
Реактивность и устойчивость
Соединение является реактивным ангидридом кислоты: подвергается нуклеофильному ацилирующему замещению с водой, спиртами и аминокислотами с образованием пропионовой кислоты, эфиров или амидов соответственно. Гидролиз экзотермичен и может идти быстро в щелочной среде; оцениваемый период полураспада под действием воды — порядка нескольких минут (см. данные об экологической стабильности), скорость увеличивается при повышении pH. Неразрывно совместим с сильными окислителями, сильными основаниями, кислотами (которые катализируют гидролиз и разложение), а также с реакционноспособными металлами (возможен выделение водорода). При нагревании до разложения выделяет едкие раздражающие пары и продукты горения, такие как окись углерода и диоксид углерода.
Термодинамические данные
Стандартные энтальпии и теплоёмкость
Экспериментально установленное значение этого свойства отсутствует в текущем наборе данных.
Молекулярные параметры
Молекулярная масса и формула
Молекулярная формула: C6H10O3.
Молекулярная масса: 130.14 (данные).
LogP и полярность
Оценочный XLogP (XLogP3‑AA): \(0.8\). Топологическая полярная поверхность (TPSA): \(43.4\) Ų (данные). Молекула не содержит доноров водородных связей и имеет три акцептора водородных связей (карбонильные кислороды и мостиковый кислород), что соответствует умеренной полярности и ограниченной стабильности в водной среде.
Структурные особенности
Название по IUPAC (вычисляемое): пропаноил пропаноат.
SMILES: CCC(=O)OC(=O)CC
InChI: InChI=1S/C6H10O3/c1-3-5(7)9-6(8)4-2/h3-4H2,1-2H3
InChIKey: WYVAMUWZEOHJOQ-UHFFFAOYSA-N
Структурно молекула представляет собой симметричный алифатический ангидрид с двумя эквивалентными пропионильными фрагментами. Ключевые реакционноспособные центры — два карбонильных углерода (электрофильные центры) и кислород мостика, стабилизирующий ангидридную связь; отсутствие протонных доноров снижает прямые водородно-связующие взаимодействия, но карбонильные кислороды могут служить акцепторами и координационными центрами для ионов металлов.
Идентификаторы и синонимы
Регистрационные номера и коды
Номер CAS: 123-62-6.
Номер Европейского сообщества (EC): 204-638-2.
UN номер (транспорт): 2496.
UNII: E3A2VV18E6.
Код DEA (контролируемое химическое вещество): 8328.
ID ChEMBL: CHEMBL3186472.
Идентификатор вещества DSSTox: DTXSID1027007.
Синонимы и структурные наименования
Сообщаемые синонимы включают: пропионовый ангидрид; пропановый ангидрид; пропановый пропаноат; ангидрид пропионовой кислоты; пропионилоксид; метилацетовый ангидрид; (EtCO)2O; Пропановая кислота, 1,1'-ангидрид; а также ряд обозначений производителей/марок (например, «Propionic anhydride, 97%», «Propionic anhydride, >=99%»).
Промышленные и коммерческие применения
Характерные области применения и отрасли
Пропионовый ангидрид используется в промышленности как ацилирующий и эстерифицирующий реагент. Основные области применения включают производство органических химикатов, ароматы и отдушки (производство эфиров для парфюмерных масел), производство смол и алкидных смол (целлюлозные эфиры и алкидные смолы), промежуточные продукты для красителей и пигментов, а также синтез фармацевтических промежуточных продуктов (этапы пропионилирования). Он производится в промышленных масштабах и присутствует в ассортименте для крупнотоннажных операций по переработке органических веществ.
Роль в синтезе или формулах
Функционально пропионовый ангидрид применяется для введения пропионильных групп (пропионилирования) на спирты, фенолы, амины и другие нуклеофилы с образованием эфиров и амидов. Он используется как эстерифицирующий агент для жиров, масел и целлюлозы, а также как обезвоживающая или ацилирующая среда в некоторых процессах нитрования/сульфонирования и конденсации. На практике его применение требует исключения влаги и тщательного контроля скоростей введения и температур для управления экзотермическим гидролизом и избежания нежелательных побочных реакций.
Краткий обзор безопасности и обращения
Острая и профессиональная токсичность
Пропионовый ангидрид является коррозионным веществом и сильным раздражителем кожи, глаз и дыхательных путей. Наличие классификаций опасности включает тяжелые ожоги кожи и повреждения глаз (GHS H314/H318), с маркировкой как горючая жидкость в некоторых юрисдикциях (например, H227). Вдыхание может вызвать кашель, боль в горле и одышку; легочный отек может развиться с задержкой после воздействия. Сообщаемые значения острой токсичности включают LD50 (крыса, перорально) 2360 мг/кг и LD50 (кролик, кожа) 10 000 мг/кг. Управление воздействием должно предполагать коррозионное и остро опасное поведение; пары тяжелее воздуха и могут скапливаться в замкнутых или низких местах.
Меры первой помощи: снять загрязненную одежду, промыть кожу или глаза большим количеством воды в течение длительного времени, вывести пострадавшего на свежий воздух и немедленно обратиться за медицинской помощью. Не вызывать рвоту при проглатывании; не пытаться нейтрализовать на коже или глазах, так как нейтрализация экзотермическая.
Условия хранения и обращения
Хранить пропионовый ангидрид в сухом, прохладном, хорошо вентилируемом помещении вдали от влаги, сильных окислителей, сильных щелочей, аминов и пищевых продуктов. Рекомендуется хранить материал в оригинальной плотно закрытой таре, раздельно от несовместимых материалов, с вентиляцией на низком уровне для удаления тяжелых паров. Использовать замкнутые системы перекачки и инертизацию, где это возможно; избегать источников воспламенения и накопления статики — заземлять и связывать оборудование при перекачке.
Средства индивидуальной защиты должны включать защитные химические очки или лицевой щиток, химически стойкие перчатки, защитную одежду и, при возможности ингаляционного воздействия, соответствующую респираторную защиту (например, сменный органический картридж или подачу воздуха, в зависимости от оценки рисков). Аварийно‑спасательные службы должны использовать аппараты с принудительной подачей воздуха (SCBA) и полный химически защитный комплект для ликвидации разливов или пожаров.
При разливах и пожаре: устранить источники воспламенения; при небольших разливах накрыть сухим абсорбентом (песок, земля) и собрать несверкающими инструментами в подходящую тару для утилизации. Не использовать воду непосредственно на большие разливы ангидрида из‑за гидролиза; водяной аэрозоль можно применять для подавления паров, но сточные воды могут быть коррозионными. Для тушения пожаров использовать водяной туман, спиртоустойчивую пену, сухие химикаты или углекислый газ; избегать направленных сильных струй воды внутрь ёмкостей.
Для получения подробной информации о рисках, транспортировке и нормативных требованиях, пользователям следует обращаться к специфическому Паспорт безопасности вещества (SDS) и местному законодательству.
