أنهيدريد الفثاليك

أنهيدريد الفثاليك هو مركب عضوي صيغته الكيميائية C₆H₄ (CO) ₂O ، وهو أنهيدريد حمض الفثاليك . يُعد أنهيدريد الفثاليك الشكل التجاري الرئيسي لحمض الفثاليك، وكان أول أنهيدريد لحمض ثنائي الكربوكسيل يُستخدم تجاريًا. هذه المادة الصلبة البيضاء مادة كيميائية صناعية هامة، خاصةً في الإنتاج واسع النطاق للملدنات المستخدمة في صناعة البلاستيك. في عام 2000، قُدّر حجم الإنتاج العالمي منه بحوالي 3 ملايين طن سنويًا. [ 4 ] 

التخليق والإنتاج

تم الإبلاغ عن أنهيدريد الفثاليك لأول مرة في عام 1836 من قبل أوغست لوران . تضمنت الإجراءات المبكرة أكسدة النفثالين المحفزة بالزئبق في الطور السائل . [ 5 ]

تستخدم عملية جيبس ​​الحديثة لإنتاج أنهيدريد الفثاليك ( أكسدة جيبس-وول للنفثالين ) خامس أكسيد الفاناديوم (V₂O₅ ) لتحفيز التفاعل في الطور الغازي بين النفثالين والأكسجين الجزيئي . [ 4 ] يتضمن التفاعل انشطارًا تأكسديًا لحلقة وفقدان ذرتي كربون على شكل ثاني أكسيد الكربون .

الخطوات المبكرة المقترحة في أكسدة النفثالين إلى أنهيدريد الفثاليك المحفزة بالفاناديوم ، حيث يُمثل V₂O₅ كجزيء بدلاً من بنيته الكاملة الحقيقية. [ 6 ] ويُقترح آلية بديلة مشابهة، ولكنها تمر عبر وسيط نافثوكينون . [ 7 ]

أدى أكسدة الأورثو -زيلين ، وهي عملية أكثر اقتصادًا في استخدام الذرات ، إلى إزاحة مسار النفثالين تدريجيًا، ويعود ذلك جزئيًا إلى سهولة نقل الأورثو -زيلين مقارنةً بالنفثالين. [ 7 ] عند إجراء التفاعل في درجة حرارة تتراوح بين 320 و400 درجة مئوية، تكون النسبة المولية كما يلي:

C 6 H 4 (CH 3 ) 2 + 3  O 2 → C 6 H 4 (CO) 2 O + 3  H 2 O

من الناحية المثالية، تتأكسد ذرات الهيدروجين البنزيلية فقط، لكن التفاعل يسير بانتقائية تبلغ حوالي 70% فقط. ويتحول حوالي 10% إلى أنهيدريد الماليك بدلاً من ذلك.

C 6 H 4 (CH 3 ) 2 + 7 + 1 / 2  O 2 → C 4 H 2 O 3 + 4  H 2 O + 4  CO 2

يتم استخلاص كلا المنتجين عن طريق التقطير في سلسلة من المكثفات التبديلية .

يمكن أيضًا تحضير أنهيدريد الفثاليك من حمض الفثاليك عن طريق التجفيف الحراري البسيط فوق 210 درجة مئوية. [ 4 ]

الاستخدامات

مُلدِّنات إسترات الفثالات

يُستخدم أنهيدريد الفثاليك بشكل أساسي كمادة أولية لإسترات الفثالات ، التي تُستخدم بدورها كملدنات في كلوريد الفينيل. تُشتق إسترات الفثالات من أنهيدريد الفثاليك عن طريق تفاعل التحلل الكحولي . [ 4 ] في ثمانينيات القرن الماضي،  بلغ الإنتاج السنوي من هذه الإسترات حوالي 6.5 مليون طن، وكان حجم الإنتاج يتزايد سنويًا، وكل ذلك من أنهيدريد الفثاليك. تبدأ العملية بتفاعل أنهيدريد الفثاليك مع الكحولات، مما ينتج عنه الإسترات الأحادية.

C 6 H 4 (CO) 2 O + ROH → C 6 H 4 (CO 2 H) CO 2 R

عملية الأسترة الثانية أكثر صعوبة وتتطلب إزالة الماء:

C 6 H 4 (CO 2 H) CO 2 R + ROH C 6 H 4 (CO 2 R) 2 + H 2 O

أهم ثنائي إستر هو ثنائي (2-إيثيل هكسيل) فثالات ("DEHP")، المستخدم في تصنيع مركبات كلوريد البولي فينيل .

مادة أولية للأصباغ

يُعدّ الكينولين الأصفر SS صبغة شائعة مشتقة من تكثيف أنهيدريد الفثاليك و2 -ميثيل كينولين .

يُستخدم أنهيدريد الفثاليك على نطاق واسع في الصناعة لإنتاج بعض الأصباغ . ومن التطبيقات المعروفة لهذا التفاعل تحضير صبغة الأنثراكينون كينيزارين عن طريق تفاعله مع بارا -كلوروفينول متبوعًا بتحلل الكلوريد. [ 8 ] ويمكن تصنيع فينول فثالين بتكثيف أنهيدريد الفثاليك مع مكافئين من الفينول في ظروف حمضية (ومن هنا جاء الاسم). وقد اكتشفه أدولف فون باير عام 1871. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

تخليق الفينول فثالين [ 12 ]

المستحضرات الصيدلانية

ينتج عن معالجة أنهيدريد الفثاليك بأسيتات السليلوز فثالات أسيتات السليلوز (CAP)، وهو مادة مساعدة شائعة الاستخدام في تغليف الأدوية المعوية ، وقد ثبت أيضًا أن له نشاطًا مضادًا للفيروسات. [ 13 ] يُعد أنهيدريد الفثاليك ناتجًا ثانويًا لتحلل فثالات أسيتات السليلوز. [ 14 ]

ردود الفعل

يُعد أنهيدريد الفثاليك وسيطًا متعدد الاستخدامات في الكيمياء العضوية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى كونه ثنائي الوظيفة ومتوفرًا بأسعار زهيدة.

التحلل المائي، التحلل الكحولي، التحلل الأموني

يؤدي التحلل المائي بالماء الساخن إلى تكوين حمض الأورثو -فثاليك : [ 15 ]

C 6 H 4 (CO) 2 O + H 2 O → C 6 H 4 (CO 2 H) 2

لا يُعدّ تحلل الأنهيدريدات عمليةً قابلةً للانعكاس عادةً. مع ذلك، يُمكن نزع الماء من حمض الفثاليك بسهولة لتكوين أنهيدريد الفثاليك. وعند درجة حرارة أعلى من 180  درجة مئوية، يتكوّن أنهيدريد الفثاليك مجدداً. ويُستخدم أنهيدريد الفثاليك كعاملٍ لنزع الماء. [ 16 ]

تُشكّل الكحولات الكيرالية أنصاف إسترات (انظر أعلاه)، وغالبًا ما تكون هذه المشتقات قابلة للفصل لأنها تُشكّل أملاحًا متماثلة فراغيًا مع الأمينات الكيرالية مثل البروسين . [ 17 ] يتضمن تفاعل فتح الحلقة ذو الصلة البيروكسيدات لإنتاج حمض البيروكسي المفيد : [ 18 ]

C 6 H 4 (CO) 2 O + H 2 O 2 → C 6 H 4 (CO 3 H) CO 2 H

يمكن تحضير الفثاليميد بتسخين أنهيدريد الفثاليك مع الأمونيا المائية ، مما يُعطي مردودًا بنسبة 95-97%. كما يمكن تحضيره بمعالجة الأنهيدريد بكربونات الأمونيوم أو اليوريا . ويمكن أيضًا إنتاجه عن طريق أكسدة الأو - زيلين بالأمونيا . [ 4 ] يتوفر فثاليميد البوتاسيوم تجاريًا، وهو ملح البوتاسيوم للفثاليميد. ويمكن تحضيره بإضافة محلول ساخن من الفثاليميد إلى محلول هيدروكسيد البوتاسيوم ؛ حيث يترسب الناتج المطلوب. [ 19 ]

يتفاعل أنهيدريد الفثاليك وخماسي كلوريد الفوسفور لإنتاج كلوريد الفثالويل :

C₆H₄C₂O₃ + PCl₅ C₆H₄ ( COCl ) + POCl₃

أمان

يُعدّ التعرّض الجلدي أو الاستنشاق أثناء التصنيع أو الاستخدام أكثر طرق التعرّض شيوعًا لمادة أنهيدريد الفثاليك. وتشير الدراسات إلى أن التعرّض لهذه المادة قد يُسبّب التهاب الأنف ، والتهاب الشعب الهوائية المزمن ، والربو . ويتمثّل تأثير أنهيدريد الفثاليك على صحة الإنسان عادةً في متلازمة الربو والتهاب الأنف والتهاب الملتحمة ، أو في رد فعل متأخر مصحوب بأعراض شبيهة بالإنفلونزا ، مع ارتفاع مستويات الغلوبولين المناعي ( E و G ) في الدم.

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ "مقدمة". تسمية الكيمياء العضوية  : توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والأسماء المفضلة ٢٠١٣ (الكتاب الأزرق) . كامبريدج: الجمعية الملكية للكيمياء . ٢٠١٤. ص  ٨٣٥. doi : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. 1 2 3 4 5 6 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0512" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  3. "أنهيدريد الفثاليك" . تركيزات تشكل خطراً فورياً على الحياة أو الصحة . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية .
  4. 1 2 3 4 5 لورز، بيتر م.؛ تواي، فريدريش ك.؛ إنكه، والتر؛ وآخرون . (2007). "حمض الفثاليك ومشتقاته". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.a20_181.pub2 . ISBN  978-3527306732.
  5. ^ لوران، أغسطس (1836). "Sur l'acide naphtalique et ses combinaisons" [ على حمض النفثاليك ومركباته ] . حوليات الكيمياء والفيزياء . السلسلة الثانية (باللغة الفرنسية). 61 : 113 - 125.
  6. "أكسدة النفثالين بطريقة جيبس-وول". التفاعلات والمواد الكيميائية العضوية ذات الأسماء الشاملة . 2010. الصفحات 1227-1229 . doi : 10.1002/9780470638859.conrr270 . ISBN  9780470638859.
  7. 1 2 مونتويا سانشيز، ناتاليا؛ دي كليرك، أرنو (28 مارس 2018) [6 سبتمبر 2017]. "الأكسدة العطرية" . بحوث البتروكيماويات التطبيقية . 8 : 59. دوى : 10.1007/s13203-018-0199-4 .
  8. إل إيه بيجلو وإتش إتش رينولدز (1941). "كوينيزارين" . التخليق العضويالمجلدات المجمعة ، المجلد 1، صفحة 476  .
  9. ^ باير، أ. (1871). "Ueber eine neue Klasse von Farbstoffen" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 4 (2): 555-558 . دوى : 10.1002/cber.18710040209 .
  10. ^ باير، أ. (1871). "Ueber die Phenolfarbstoffe" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 4 (2): 658-665 . دوى : 10.1002/cber.18710040247 .
  11. باير، أ. (1871). "حول أصباغ الفينول" . المجلة التقنية . 201 (89): 358-362 . مؤرشف من الأصل في 4 مايو 2019. تم الاطلاع عليه في 3 يناير 2018 .
  12. ماكس هوباشر، براءة اختراع أمريكية رقم 2,192,485 (1940 لشركة إكس لاكس)
  13. نيوراث، أ. ر. (2000). "مبيد ميكروبي للوقاية من الأمراض المنقولة جنسيًا باستخدام سواغ دوائي". رعاية مرضى الإيدز والأمراض المنقولة جنسيًا . 14 (4): 215-219 . doi : 10.1089/108729100317830 . PMID 10806641 . 
  14. مايهيو، جيه دبليو، وجيديون، إل تي، وإريكسن، بي، وآخرون (2009). "تطوير طريقة كروماتوغرافية لنفاذية الهلام لتحقيق توازن الكتلة في دراسات استقرار فثالات أسيتات السليلوز" . مجلة التحليل الصيدلاني الحيوي . 49 (2): 240-246 . doi : 10.1016/j.jpba.2008.10.039 . PMC 2859192. PMID 19070984 .   
  15. نولر، كارل ر. (1965). كيمياء المركبات العضوية ( الطبعة الثالثة). فيلادلفيا: دبليو بي سوندرز. ص 602.  
  16. رانغاناثان، دارشان؛ راو، بهوشان؛ رانغاناثان، سوبرامانيا؛ وآخرون (1980). "نيتروإيثيلين: عامل مستقر ونظيف وفعال للتخليق العضوي". مجلة الكيمياء العضوية . 45 (7): 1185-1189 . doi : 10.1021/jo01295a003 . 
  17. جوزيف كينيون (1941). " د- و ل -أوكتانول-2" . التخليق العضويالمجلدات المجمعة ، المجلد 1، صفحة 418  .
  18. جورج ب. باين (1973). "حمض أحادي الفثاليك" . التخليق العضويالمجلدات المجمعة ، المجلد 5، صفحة 805  .
  19. بي إل سالزبرغ وجيه في سوبنيفسكي (1941). "بيتا-بروموإيثيل فثاليميد" . التخليق العضويالمجلدات المجمعة ، المجلد 1، صفحة 119  .