Этиленкарбонат

Этиленкарбонат (1,3-диоксолан-2-он, гликолькарбонат) — органическое соединение, сложный эфир угольной кислоты и этиленгликоля. Бесцветные кристаллы без запаха. Малотоксичен.

Этиленкарбонат
Общие
Систематическое наименование	1,3-​Диоксолан-​2-​он
Традиционные названия	Этиленкарбонат; гликолькарбонат
Хим. формула	C3H4O3
Физические свойства
Состояние	бесцветные кристаллы
Молярная масса	88,06 г/моль
Плотность	1,3222 г/см³
Поверхностное натяжение	54500 Н/м
Термические свойства
Температура
• плавления	38,5—39 °C
• кипения	248 °C
Критическая точка
• температура	500 °C
• давление	6,2 МПа
Мол. теплоёмк.	135 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• плавления	13,3 кДж/моль
Оптические свойства
Показатель преломления	1,419
Структура
Дипольный момент	4,86 Д
Классификация
Рег. номер CAS	96-49-1
PubChem	7303
Рег. номер EINECS	202-510-0
SMILES	C1COC(=O)O1
InChI	InChI=1S/C3H4O3/c4-3-5-1-2-6-3/h1-2H2 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N
RTECS	FF9550000
ChEBI	178725
ChemSpider	7030
Безопасность
Краткие характер. опасности (H)	H318
Меры предостор. (P)	P280
Сигнальное слово	Опасно
Пиктограммы СГС
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

ПолучениеПравить

• Основным способом получения является взаимодействие этиленоксида с углекислым газом при температуре 150—200 °C и давлении 2—8 МПа в присутствии катализатора. В качестве последнего могут использовать галогениды щелочных металлов или тетраалкиламмония, бис-(трифенилфосфин)-никель:

 

• Конденсация этиленгликоля с различными производными угольной кислоты — диалкилкарбонатами, амидами, галогенангидридами и другими:

${({\text{CH}}_3^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+{\text{C}}_2^{}{\text{H}}_4^{}{(\text{OH})}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+2{\text{CH}}_3^{}\text{OH}$${\ce {(CH3O)2C=O + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2CH3OH}}$ 

${({\text{NH}}_2^{})}_2^{}\text{C}=\text{O}+{\text{C}}_2^{}{\text{H}}_4^{}{(\text{OH})}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+2{\text{NH}}_3^{}$${\ce {(NH2)2C=O + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2NH3}}$ 

${\text{COCl}}_2^{}+{\text{C}}_2^{}{\text{H}}_4^{}{(\text{OH})}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+2\text{HCl}$${\ce {COCl2 + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2HCl}}$ 

• Реакция этиленхлоргидрина с натриевой солью алкилкарбонатов или с концентрированными растворами неорганических карбонатов:

${\text{CH}}_2^{}\text{Cl}-<!--\; -\; -->{\text{CH}}_2^{}\text{OH}+{\text{Na}}_2^{}{\text{CO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+\text{NaCl}+\text{NaOH}$${\ce {CH2Cl-CH2OH + Na2CO3 -> (CH2O)2C=O + NaCl + NaOH}}$ 

Физические свойстваПравить

Этиленкарбонат представляет собой бесцветные кристаллы без запаха. В жидком виде растворяет многие полимеры, полиэфирные волокна и смолы, к примеру, ПВХ, ацетат и нитрат целлюлозы, полиакрилонитрил, полиэтилентерефталат. Растворим в этаноле, диэтиловом эфире, ароматических углеводородах, ацетоне, карбоновых кислотах. Не растворим в сероуглероде, алифатических углеводородах, смешивается с водой в любых соотношениях, однако водные растворы этиленкарбоната неустойчивы вследствие гидролиза данного соединения. Негигроскопичен.

Энтальпия плавления составляет 13,3 кДж/моль, энтальпия испарения равна 56,5 кДж/моль при 130 °C, энтальпия сгорания составляет -1171 кДж/моль.

Зависимость давления паров от температуры

Температура, °C	109	119	135	150	157	164
Давление паров, кПа	0,9	1,5	3,02	5,61	7,2	9,1

Химические свойстваПравить

По химическим свойства этиленкарбонат аналогичен пропиленкарбонату.

• Взаимодействует с нуклеофилами, при этом расщепляясь преимущественно по связи C—O:

${({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+\text{RCOOH}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{RC}(\text{O}){\text{OCH}}_2^{}{\text{CH}}_2^{}\text{OH}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {(CH2O)2C=O + RCOOH -> RC(O)OCH2CH2OH + CO2 ^}}$ 

${({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+\text{ROH}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{ROCH}}_2^{}{\text{CH}}_2^{}\text{OH}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {(CH2O)2C=O + ROH -> ROCH2CH2OH + CO2 ^}}$ 

${({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+{\text{PhNH}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{PhNHCH}}_2^{}{\text{CH}}_2^{}\text{OH}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {(CH2O)2C=O + PhNH2 -> PhNHCH2CH2OH + CO2 ^}}$ 

• Каталитическое гидрирование приводит к этиленгликолю и метанолу:

${({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+3{\text{H}}_2^{}\stackrel{kat}{\to }{\text{CH}}_2^{}\text{OH}-<!--\; -\; -->{\text{CH}}_2^{}\text{OH}+{\text{CH}}_3^{}\text{OH}$${\ce {(CH2O)2C=O + 3H2 ->[kat] CH2OH-CH2OH + CH3OH}}$ 

• Гидролизуется с образованием этиленгликоля. Этот процесс ускоряется в присутствии кислот и щелочей:

${({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+{\text{H}}_2^{}\text{O}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{CH}}_2^{}\text{OH}-<!--\; -\; -->{\text{CH}}_2^{}\text{OH}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {(CH2O)2C=O + H2O -> CH2OH-CH2OH + CO2 ^}}$ 

• Может оксиалкилировать различные соединения, к примеру фенолы. Реакции подобного рода идут с хорошим выходом, если в смесь вводятся феноляты или карбонаты щелочных металлов:

${({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}+{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_5^{}\text{OH}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{HOCH}}_2^{}-<!--\; -\; -->{\text{CH}}_2^{}-<!--\; -\; -->\text{O}-<!--\; -\; -->{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_5^{}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {(CH2O)2C=O + C6H5OH -> HOCH2-CH2-O-C6H5 + CO2 ^}}$ 

• Медленно разлагается до окиси этилена при нагревании до 200—245 °C, в присутствии кислот и щелочей уже при температуре 125 °C:

${({\text{CH}}_2^{}\text{O})}_2^{}\text{C}=\text{O}\stackrel{t}{\to }({\text{CH}}_2^{}{\text{CH}}_2^{})\text{O}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {(CH2O)2C=O ->[t] (CH2CH2)O + CO2 ^}}$ 

ПрименениеПравить

Этиленкарбонат имеет важное практическое значение, так как благодаря своей малой токсичности и высокой диэлектрической проницаемости он используется в качестве апротонного растворителя полимеров в текстильной и химической промышленности. Мало влияет на разрыв цепей при полимеризации, что позволяет проводить в этиленкарбонате реакции полимеризации различных соединений.

Является экстрагентом ароматических углеводородов, а также исходным веществом для синтеза различных пластификаторов, модификаторов, полимеров, мономеров, средств защиты растений. В частности, путём хлорирования этиленкарбоната с последующим дегидрохлорированием триэтиламином синтезируют виниленкарбонат.

ЛитератураПравить

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
• Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. — 3-е изд., перераб.. — М.: Химия, 1981. — 608 с.
• Верховская З.Н. Дифенилолпропан / под ред. И.В. Калечица. — М.: Химия, 1971. — 196 с.
• Дымент О.Н., Казанский К.С., Мирошников А.М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена / под общей ред. О.Н. Дымента. — М.: Химия, 1976. — 376 с.
• Зимаков П.В., Дымент О.Н., Богословский Н.А. и др. Окись этилена. — М.: Химия, 1967. — 320 с.
• Э.А. Пакшвер, К.Е. Перепелкин, В.Д. Фихман и др. Карбоцепные синтетические волокна / под ред. К.Е. Перепелкина. — М.: Химия, 1973. — 589 с.