Ацетонитрил

Ацетонитри́л (нитрил уксусной кислоты, этаннитрил, метилцианид) — органическое химическое соединение с формулой CH₃CN. Представляет собой бесцветную жидкость со слабым эфирным запахом. Широко используется в органической химии в качестве растворителя.

Ацетонитрил
Общие
Сокращения	ACN
Традиционные названия	Нитрил уксусной кислоты
Хим. формула	C2H3N
Рац. формула	CH3CN
Физические свойства
Состояние	бесцветная жидкость
Молярная масса	41,05 г/моль
Плотность	0,787515 г/см³
Поверхностное натяжение	26,64·10-3 Н/м
Динамическая вязкость	0,35·10-3 Па·с
Энергия ионизации	1177 кДж/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	–44 °C
• кипения	81,6 °C
• вспышки	6 °C
• самовоспламенения	524 °C
Пределы взрываемости	3—16 %
Критическая точка
• температура	272,4 °C
• давление	47,7 атм
Мол. теплоёмк.	91,5 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-40,6 кДж/моль
• плавления	8,17 кДж/моль
• кипения	29,8 кДж/моль
• сублимации	32,9 кДж/моль
Давление пара	73 ± 1 мм рт.ст.
Химические свойства
Диэлектрическая проницаемость	38,8
Оптические свойства
Показатель преломления	1,3441
Структура
Дипольный момент	3,924 Д
Классификация
Рег. номер CAS	75-05-8
PubChem	6342
Рег. номер EINECS	200-835-2
SMILES	CC#N
InChI	InChI=1S/C2H3N/c1-2-3/h1H3 WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N
RTECS	AL7700000
ChEBI	38472
Номер ООН	1648
ChemSpider	6102
Безопасность
Предельная концентрация	10 мг/м³
ЛД50	2460 мг/кг (мыши, перорально)
Краткие характер. опасности (H)	H225, H302+H312+H332, H319
Меры предостор. (P)	P210, P280, P305+P351+P338
Пиктограммы СГС
NFPA 704	3 2 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойстваПравить

Ацетонитрил смешивается с водой, этиловым спиртом, диэтиловым эфиром, ацетоном, CCl₄ и другими органическими растворителями (кроме углеводородов). Он образует азеотропные смеси с водой (т. кип. 76,5 °C, 83,7 % ацетонитрила), бензолом (73,0 °C, 34 %), CCl₄ (65 °C, 17 %), этанолом (72,5 °C, 44 %), этилацетатом (74,8 °C, 23 %), многими алифатическими углеводородами.

Ацетонитрил используется для растворения масел, жиров, лаков, эфиров целлюлозы, различных синтетических полимеров и неорганических солей (кроме $\text{NaCl}$${\ce {NaCl}}$  и ${\text{Na}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}$${\ce {Na2SO4}}$ ).

ПолучениеПравить

В промышленности ацетонитрил получают реакцией уксусной кислоты с небольшим избытком аммиака при 300—400 °C в присутствии катализатора.

$\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\stackrel{\mathsf{t}\mathsf{,}\mathsf{A}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {CH_{3}COOH+NH_{3}{\xrightarrow {t,Al_{2}O_{3}}}CH_{3}CONH_{2}+H_{2}O}}$ 

$\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\stackrel{\mathsf{t}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{N}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {CH_{3}CONH_{2}{\xrightarrow {t}}CH_{3}CN+H_{2}O}}$ 

Выход в данном процессе составляет 90—95 %. Ацетонитрил образуется также как побочный продукт в синтезе акрилонитрила при окислительном аммонолизе пропилена.

В лабораторных условиях для синтеза ацетонитрила удобно применять реакцию дегидратации ацетамида под действием пентаоксида фосфора.

$\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\stackrel{{\mathsf{P}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{N}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {CH_{3}CONH_{2}{\xrightarrow {P_{2}O_{5}}}CH_{3}CN+H_{2}O}}$ 

Лабораторная очисткаПравить

Основными примесями в продажном ацетонитриле являются вода, ацетамид, ацетат аммония и аммиак. Осушение ацетонитрила под действием безводных сульфата кальция и хлорида кальция неэффективно. Удалить большую часть воды из ацетонитрила можно встряхиванием с силикагелем или молекулярными ситами. Дальнейшее осушение, а также удаление уксусной кислоты, проводят при добавлении гидрида кальция до окончания выделения водорода. Далее ацетонитрил подвергают фракционной перегонке.

Другой способ удаления воды из ацетонитрила заключается в перегонке над небольшим количеством пентаоксида фосфора (0,5—1 % м/о). Избыток P₂O₅ приводит к образованию оранжевого полимера. Данный метод не подходит в тех случаях, когда ацетонитрил предполагается использовать в реакциях с участием веществ, весьма чувствительных к кислотам. Следы пентаоксида фосфора можно удалить перегонкой над безводным карбонатом калия.

Быстрая методика очистки включает осушение над безводным карбонатом калия в течение 24 часов, дальнейшее осушение молекулярными ситами либо борным ангидридом (24 часа) и перегонку.

ПрименениеПравить

Ацетонитрил применяется как экстрагент для выделения бутадиена из смеси углеводородов, азеотропный агент для выделения толуола, сырьё для фармацевтической промышленности, растворитель.

Применяется также в биохимии как растворитель - важный компонент подвижной фазы для анализа липидного состава биологических образцов (их общелипидных экстрактов) методом высокоэффективной гидрофильной (Hilic) хроматографии. Кроме этого ацетонитрил широко применяется в обращенно-фазовой хроматографии в качестве подвижной фазы как самостоятельно, так и в смесях с другими растворителями, а также водой, благодаря своей низкой вязкости, слабой реакционной активности. Прозрачность в УФ-диапазоне дает возможность применять ацетонитрил в хроматографических системах с детектированием поглощения в УФ-диапазоне.

Ацетонитрил назывался в числе прекурсоров отравляющего вещества «Новичок», входящего в Список 1 веществ, запрещённых Конвенция о химическом оружия.

БезопасностьПравить

Ацетонитрил токсичен, всасывается через кожу.

В концентрации 15% или более является прекурсором (Таблица III), оборот которого в Российской Федерации ограничен.

СсылкиПравить

• Sigma-Aldrich. ИК-спектр ацетонитрила  (неопр.). Дата обращения: 10 ноября 2013.
• Sigma-Aldrich. ЯМР-спектр ацетонитрила  (неопр.). Дата обращения: 10 ноября 2013.