кристаллы ромбической сингонии (а = 1,082 нм, b = 0,523 нм, с = 0,357 нм, Z = 4, пространств. группа Pnma [2] )
Классификация
Рег. номер CAS
75-13-8
SMILES
O=C=[N@H]
Свойства и реакционная способность
Изоциановая кислота является слабой кислотой (Ka = 3,47·10 −4 в водных растворах), стабильна в растворах в диэтиловом эфире, бензоле и толуоле; в водных растворах гидролизуется с образованием диоксида углерода и аммиака, гидролиз ускоряется в присутствии минеральных кислот:
HNCO + H2O NH3 + CO2
Атом углерода изоциановой кислоты является электрофильным центром: циановая кислота взаимодействует с такими нуклеофилами, как аммиак, амины и спирты, образуя соответствующие продукты присоединения.
При взаимодействии изоциановой кислоты со спиртами образуются уретаны:
которые с избытком изоциановой кислоты образуют эфиры аллофановой кислоты:
HNCO + H2N-CO-COOR H2N-СО-NH-COOR
Взаимодействие изоциановой кислоты с аммиаком ведет к образованию цианата аммония, который при нагревании изомеризуется в мочевину, эта реакция, открытая Вёлером в 1828 г., стала первым синтезом органического соединения из неорганических веществ [4] :
RNH2 + HNCO RNHCONH2
и гидразин, образующий в реакции с изоциановой кислотой семикарбазид:
NH2NH2 + HNCO NH2NHCONH2
Безводная изоциановая кислота самопроизвольна полимеризуется в твердую белую массу, состоящую преимущественно из циамелида — линейного полимера (-O-C(=NH)-)n, который при нагревании деполимеризуется с образованием исходной кислоты.
Под действием триэтилфосфина и третичных аминов изоциановая кислота тримеризуется с образованием циануровой кислоты (2,3,5-тригидрокси-сим-триазина).
Подобно минеральным кислотам, изоциановая кислота присоединяется к алкенам с образованием алкилизоцианатов, легче всего реагируют алкены с терминальной двойной связью и электрондонорным заместителем при двойной связи, например, виниловые эфиры:
RO-CH=CH2 + HNCO RO-CH(CH3)-N=C=O
Синтез
Лабораторным методом синтеза изоциановой кислоты является термическое разложение циануровой кислоты. Реакцию проводят при
400 °C, используя очищенную циануровую кислоту (примеси могут привести к взрывному разложению), в промышленности изоциановую кислоту получают каталитическим окислением синильной кислоты при 630—650 °C на контактной сетке из золота.
Цианаты могут быть получены окислением цианидов щелочных металлов: так, при плавлении цианида калия на воздухе происходит его загрязнение образующимся вследствие окисления цианатом калия, окисление цианидов натрия и калия воздухом или кислородом в присутствии никеля является промышленным методом синтеза цианатов. Цианаты натрия и калия также синтезируют сплавлением соответствующих цианидов с оксидом свинца или свинцовым суриком Рb3О4. Перекись водорода также окисляет цианиды до цианатов.
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Изоциановая кислота» в других словарях:
изоциановая кислота — izocianato rūgštis statusas T sritis chemija apibrėžtis Cianato rūgšties tautomeras. formulė HNCO atitikmenys: angl. isocianic acid rus. изоциановая кислота … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
ЦИАНОВАЯ КИСЛОТА — (цианатная к та) в своб. виде существует в виде изоформы (изоциановая к та) HN = C = O, мол. м. 43,03; бесцв. жидкость с резким запахом, напоминающим запах уксусной к ты; т. пл. от 81 до 79 … Химическая энциклопедия
Спирты — Отличительная особенность спиртов гидроксильная группа при насыщенном атоме углерода на рисунке выделена красным (кислород) и серым цветом (водород). Спирты (от лат. … Википедия
Ядовитые животные — такие, которые или имеют ядоносные аппараты, являющиеся органами защиты и нападения, или такие, которых ткани содержат ядовитые вещества, делающие этих животных негодными к употреблению в пищу. По всей вероятности, выделение трихоцист из тела… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
isocianic acid — izocianato rūgštis statusas T sritis chemija apibrėžtis Cianato rūgšties tautomeras. formulė HNCO atitikmenys: angl. isocianic acid rus. изоциановая кислота … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
izocianato rūgštis — statusas T sritis chemija apibrėžtis Cianato rūgšties tautomeras. formulė HNCO atitikmenys: angl. isocianic acid rus. изоциановая кислота … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Неорганические кислоты — Основная статья: Кислота Неорганические (минеральные) кислоты неорганические вещества, обладающие комплексом физико химических свойств, которые присущи кислотам. Вещества кислотной природы известны для большинства химических элементов за… … Википедия
Гидроксиды — (гидроокиси) соединения оксидов химических элементов с водой. Известны гидроксиды почти всех химических элементов; некоторые из них встречаются в природе в виде минералов. Гидроксиды щелочных металлов называются щелочами. Классификация В… … Википедия
Теллуроводород — Общие сведения Систематическое наименование Теллуроводород Прочие наименования Гидрид теллура Теллурид водорода Дигидрид теллура Дигидротеллурид Теллан Молекулярная формула H2Te Молярная масса 129,6159 г/моль … Википедия
Вода — У этого термина существуют и другие значения, см. Вода (значения). Вода … Википедия
В водном растворе это слабая кислота с p K a 3,7: [12]
Разложение [ править ]
Изоциановая кислота гидролизуется до диоксида углерода и аммиака :
Олигомеризация [ править ]
Стабильность в растворе [ править ]
Разбавленные растворы изоциановой кислоты стабильны в инертных растворителях, например эфире и хлорированных углеводородах. [13]
Реакции [ править ]
Изоциановая кислота реагирует с аминами с образованием мочевины (карбамидов):
HNCO присоединяется через богатые электронами двойные связи, такие как виниловые эфиры, с получением соответствующих изоцианатов.
Таутомерия [ править ]
При низкотемпературном фотолизе твердых веществ, содержащих HNCO, образуется таутомер циановой кислоты HOC≡N, также называемый цианатом водорода. [16] Чистая циановая кислота не была выделена, и изоциановая кислота является преобладающей формой во всех растворителях. [13] Иногда информация, представленная в справочниках для циановой кислоты, на самом деле относится к изоциановой кислоте. [ необходима цитата ]
Подготовка [ править ]
HNCO также может быть получен путем высокотемпературного термического разложения тримера циануровой кислоты:
образуется изоциановая кислота, которая быстро тримеризуется в циануровую кислоту.
Возникновение [ править ]
Изоциановая кислота была обнаружена во многих межзвездных средах. [7]
Рег. номер CAS: 75-13-8 PubChem: 6347 Рег. номер EINECS: 616-189-3
Формула изоциановой кислоты
Является изомером фульминовой (парациановой) кислоты (H-C≡N→O).
При внесении железного гвоздя в изоциановую кислоту начинается медленная реакция с выделением мелких прозрачных пузырьков. После 15-30 секунд начинается бурная реакция с выделением большого количества дыма коричневого цвета и объёмным бурлением. Пиковая реакция через 2-3 минуты в зависимости от концентрации и объёма изоциановой кислоты. Гвоздь растворяется полностью, на дне остаются растворенные кристаллы железа коричнегово цвета.
бесцветная жидкость с резким запахом, схожим с запахом уксусной кислоты
В гражданской сфере, в ходе переработки нефритов в качестве дополнительного сырья даёт улучшения качества, выжигает все металлы и дает насыщенный свет и чистоту камню. В ходе глубокой переработки драгоценных, полу драгоценных камней, играет активную роль.
Характеристики изоциановой кислоты А— Б
Сделана по определенному процессу в реакторе, руки не обжигает (промыть водой после работы с кислотой). Для менее бурной реакции делается разбавление дистиллированной водой.
Упаковка продукта: Продукт упакован в пластиковые герметичные контейнеры 1,2 и 12 килограмма.
Физические и химические свойства: 1,2 кг/л. Молярная масса: 43,03 г/моль. Является слабой кислотой, в водных р-рах гидролизуется.
Константа диссоциации кислоты p K a <\displaystyle pK_>
3,47 (в водн. растворах)
Структура
Кристаллическая структура
кристаллы ромбической сингонии (а = 1,082 нм, b = 0,523 нм, с = 0,357 нм, Z = 4, пространств. группа Pnma [2] )
Классификация
Рег. номер CAS
75-13-8
PubChem
6347
Рег. номер EINECS
616-189-3
SMILES
Содержание
Свойства и реакционная способность
Изоциановая кислота является слабой кислотой (Ka = 3,47⋅10 −4 в водных растворах), стабильна в растворах в диэтиловом эфире, бензоле и толуоле; в водных растворах гидролизуется с образованием диоксида углерода и аммиака, гидролиз ускоряется в присутствии минеральных кислот:
H N C O + H 2 O → N H 3 + C O 2 <\displaystyle <\mathsf O\rightarrow NH_<3>+CO_<2>>>>
Атом углерода изоциановой кислоты является электрофильным центром: циановая кислота взаимодействует с такими нуклеофилами, как аммиак, амины и спирты, образуя соответствующие продукты присоединения.
При взаимодействии изоциановой кислоты со спиртами образуются уретаны:
которые с избытком изоциановой кислоты образуют эфиры аллофановой кислоты:
Взаимодействие изоциановой кислоты с аммиаком ведёт к образованию цианата аммония, который при нагревании изомеризуется в мочевину, эта реакция, открытая Вёлером в 1828 г., стала первым синтезом органического соединения из неорганических веществ [4] :
и гидразин, образующий в реакции с изоциановой кислотой семикарбазид:
Безводная изоциановая кислота самопроизвольно полимеризуется в твёрдую белую массу, состоящую преимущественно из циамелида — линейного полимера (-O-C(=NH)-)n, и тримера — циануровой кислоты которые при нагревании деполимеризуется с образованием исходной кислоты.
Под действием триэтилфосфина и третичных аминов изоциановая кислота тримеризуется с образованием циануровой кислоты (2,3,5-тригидрокси-сим-триазина).
Подобно минеральным кислотам, изоциановая кислота присоединяется к алкенам с образованием алкилизоцианатов, легче всего реагируют алкены с терминальной двойной связью и электрондонорным заместителем при двойной связи, например, виниловые эфиры:
Синтез
Лабораторным методом синтеза изоциановой кислоты является термическое разложение циануровой кислоты. Реакцию проводят при
400 °C, используя очищенную циануровую кислоту (примеси могут привести к взрывному разложению), в промышленности изоциановую кислоту получают каталитическим окислением синильной кислоты при 630—650 °C на контактной сетке из золота.
Цианаты могут быть получены окислением цианидов щелочных металлов: так, при плавлении цианида калия на воздухе происходит его загрязнение образующимся вследствие окисления цианатом калия, окисление цианидов натрия и калия воздухом или кислородом в присутствии никеля является промышленным методом синтеза цианатов. Цианаты натрия и калия также синтезируют сплавлением соответствующих цианидов с оксидом свинца или свинцовым суриком Рb3О4. Пероксид водорода также окисляет цианиды до цианатов.
Изоцианаты, будучи гетерокумуленами, являются активными электрофилами. При взаимодействии с первичными и вторичными аминами образуют замещённые мочевины, со спиртами — карбаматы (уретаны), гидролизуются водой до аминов и углекислоты.
Восстановление изоцианатов алюмогидридом лития ведёт к метиламинам:
RNCO + [H] RNHCH3
1,2-циклоприсоединение изоцианатов к алкенам используется для синтеза напряжённых N-замещённых бета-лактамов, являющихся, в частности, структурным фрагментом антибиотиков пенициллинового ряда. Для получения незамещённых лактамов применяется N-хлорсульфонилизоцианат, способный присоединяться даже к простейшим незамещённым алкенам и лёгкости удаления хлорсульфонильной группы. В реакции с 1,3-диенами N-хлорсульфонилизоцианат способен образовывать и продукты 1,4-циклоприсоединения.
Изоцианаты способны к димеризации с образованием уретдионов (1,2-азетидин-2,4-дионов), реакция катализируется триалкилфосфинами и, с меньшей эффективностью, третичными аминами (например, пиридином). Реакция обратима, при нагреве уретдионы разлагаются с образованием исходных изоцианатов:
Изоцианаты также могут тримеризоваться с образованием три-N-замещенных циануровых кислот. Эта реакция катализируется слабыми основаниями (ацетатом калия, триэтиламином и т. п.).
Взаимодействие иминофосфоранов с изоцианатами по типу реакции Виттига является одним из методов синтеза карбодиимидов:
R-N=PPh3 + R’-NCO R’-N=C=N-R + Ph3P=O
Синтез
Наиболее распространённый метод синтеза изоцианатов — реакция аминов с фосгеном (фосгенирование аминов), реакция идёт в среде инертного растворителя через промежуточное образование карбамоилхлоридов:
RNH2 + COCl2RNHCOCl + HCl RNHCOCl RNCO + HCl
Этот метод является и основным промышленным методом синтеза изоцианатов.
В случае синтеза промышленно важных диизоцианатов, использующихся в производстве полиуретанов (толуилендиизоцианат, дифенилметандиизоцианат) фосгенирование ведут в две стадии:
Другой метод синтеза изоцианатов, использующийся в промышленности — термическое разложение карбаматов:
R’NHCOOR R’NCO + ROH
Карбаматы, в свою очередь, могут быть получены реакцией соответствующего амина с мочевиной и спиртом:
R’NH2 + NH2CONH2 + ROH R’NHCOOR + 2NH3
Такой «бесфосгенный» метод в промышленности используется для синтеза алифатических изоцианатов, в частности, гексаметилендиизоцианата.
В лабораторной практике вместо газообразного и опасного в обращении фосгена может быть использован оксалилхлорид: он реагирует с аминами и амидами с образованием соответствующих изоцианатов, отщепляя окись углерода:
RNH2 + (COCl)2RNCO + CO + 2 HCl
Изоцианаты, гидролизующиеся in situ до аминов, также образуются в качестве промежуточных продуктов в перегруппировках Гофмана, Курциуса и Лоссена и могут быть выделены при проведении реакции в инертных растворителях:
Изоцианиты также могут быть синтезированы присоединением изоциановой кислоты к алкенам, легче всего реагируют алкены с терминальной двойной связью и электрондонорным заместителем при двойной связи, например, виниловые эфиры:
RO-CH=CH2 + HNCO RO-CH(CH3)-N=C=O
R—N≡C + [O] RN=C=О
Применение
Основное промышленное применение изоцианатов — использование их в сочетании с многоатомными спиртами для дальнейшего синтеза полиуретанов. Метилизоцианат используется в синтезе пестицидов.
Объем мирового рынка изоцианатов в 2000 году составлял 4,4 миллиона тонн, из которых 61,3 % приходилось на метилендифенилдиизоцианат (МДИ), 34,1 % на толуилендиизоцианат (ТДИ), 3,4 % на гескаметилендиизоцианат (ГДИ) и 1,2 % на изофоронилдиизоцианат (ИФДИ).
См. также
Литература
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Изоцианаты» в других словарях:
ИЗОЦИАНАТЫ — RN C O, эфиры изоциановой кислоты (R органический радикал); бесцветные жидкости, некоторые кристаллические вещества. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном COCL2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в производстве полиуретанов, лаков и… … Большой Энциклопедический словарь
Изоцианаты — эфиры изоциановой кислоты, R N = С = О, где R алифатический, ароматический, алкил ароматический или гетероциклический радикал. И. бесцветные или слабоокрашенные жидкости либо кристаллические вещества (см. таблицу). В зависимости от числа… … Большая советская энциклопедия
изоцианаты — органические соединения общей формулы RN=C=O (R органический радикал); бесцветные жидкости, некоторые кристаллические вещества. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном COCl2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в производстве… … Энциклопедический словарь
ИЗОЦИАНАТЫ — органич. соед. общей ф лы RN=C=O (R органич. радикал); бесцв. жидкости, нск рые кристаллич. в ва. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном СОСl2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в произ ве полиуретанов, лаков и клеёв, гербицидов … Естествознание. Энциклопедический словарь
ИЗОЦИАНАТЫ БЛОКИРОВАННЫЕ — (скрытые изоцианаты), как правило, продукты взаимод. изоцианатов с соед., содержащими активный атом Н (т. наз. блокирующими агентами), общей ф лы RNHC(O)A, где А остаток блокирующего агента НА. Для получения И. б. кроме обычных алифатич.,… … Химическая энциклопедия
АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — А. МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 1. С1 : металлоорганические соединения. Эти соединения обычно получают двумя методами: а) действием активного металла (Na, Li, Mg, Zn) на органический галогенид, например: или б) действием галогенида менее… … Энциклопедия Кольера
ПОЛИУРЕТАНЫ — гетероцепные полимеры, содержащие незамещенные и(или) замещенные уретановые группы ЧN(R)ЧС(О)ОЧ (R = Н, алкил, арил или ацил). Кол во уретановых групп зависит от мол. массы П. и соотношения исходных компонентов. В зависимости от природы последних … Химическая энциклопедия
NH3 + CO2
