Адипиновая кислота

Адипи́новая кислота́ (гександио́вая кислота) $\text{HOOC}{({\text{CH}}_2^{})}_4^{}\text{COOH}$${\ce {HOOC(CH2)4COOH}}$ — двухосновная предельная карбоновая кислота. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот.

Адипиновая кислота
Общие
Систематическое наименование	гександиовая кислота
Традиционные названия	адипиновая кислота, 1,4-бутандикарбоновая кислота
Хим. формула	C6H10O4
Рац. формула	HO2C(CH2)4CO2H
Физические свойства
Состояние	кристаллическое
Молярная масса	146,14 г/моль
Плотность	1,36 г/см³
Динамическая вязкость	4,54 МПа·с (160 °C)
Термические свойства
Температура
• плавления	153 °C
• кипения	265 (при 100 мм рт. ст.) °C
• разложения	210-240 °C
Энтальпия
• сгорания	−2800 кДж/моль
• плавления	16,7 кДж/моль
• кипения	18,7[уточнить] кДж/моль
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $p{K}_a$$pK_{a}$	K1 3,7⋅10−5; K2 0,53⋅10−5
Растворимость
• в воде	1,44 г/100 г (15 °C); 5,12 г/100 г (40 °C); 34,1 г/100 г (70 °C)
Структура
Дипольный момент	13,47⋅10−30 Кл·м
Классификация
Рег. номер CAS	124-04-9
PubChem	196
Рег. номер EINECS	204-673-3
SMILES	C(CCC(=O)O)CC(=O)O
InChI	InChI=1S/C6H10O4/c7-5(8)3-1-2-4-6(9)10/h1-4H2,(H,7,8)(H,9,10) WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E355
RTECS	AU8400000
ChEBI	30832
ChemSpider	191
Безопасность
NFPA 704	1 2 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Образует соли, большинство из которых растворимо в воде.

Легко этерифицируется в моно- и диэфиры. С гликолями образует полиэфиры. Соли и эфиры адипиновой кислоты называются адипинаты.

При взаимодействии с NH₃ и аминами даёт аммонийные соли, при дегидратации превращающиеся в адипамиды. С диаминами образует полиамиды, с NH₃ в присутствии катализатора при 500—600 °C — адиподинитрил.

ПолучениеПравить

Промышленное получениеПравить

В промышленности адипиновую кислоту получают главным образом двухстадийным окислением циклогексана. На первой стадии (жидкофазное окисление воздухом при 142—145 °C и 0,7 МПа) получают смесь циклогексанона и циклогексанола:

$2{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{12}^{}\underset{-<!--\; -\; -->{\text{H}}_2^{}\text{O}}{\overset{\frac{3}{2}{\text{O}}_2^{},\text{t},\text{p},\text{kat}:\text{Co}{({\text{C}}_{17}^{}{\text{H}}_{35}^{}\text{COO})}_2^{}}{\to }}{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{11}^{}\text{OH}+{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{10}^{}\text{O},$${\ce {2C6H12->[{\ce {3/2O2,\ t,\ p,\ kat:\ Co(C17H35COO)2}}][{\ce {-H_{2}O}}]C6H11OH\ +C6H10O,}}$ 

которая разделяется ректификацией.

Циклогексанон используют для производства капролактама.

Циклогексанол окисляют 40—60 %-ной ${\text{HNO}}_3^{}$${\ce {HNO3}}$  при 55 °C (катализатор — метаванадат аммония ${\text{NH}}_4^{}{\text{VO}}_3^{}$${\ce {NH4VO3}}$ ); выход адипиновой кислоты при этом способе производства составляет ~95 %:

${\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{11}^{}\text{OH}+2{\text{O}}_2^{}\underset{-<!--\; -\; -->{\text{H}}_2^{}\text{O}}{\overset{{\text{HNO}}_3^{},\text{kat}:{\text{NH}}_4^{}{\text{VO}}_3^{}}{\to }}\text{HOOC}{({\text{CH}}_2^{})}_4^{}\text{COOH}$${\ce {C6H11OH\ +2O2->[{\ce {HNO3,\ kat:\ NH4VO3}}][{\ce {-H_{2}O}}]HOOC(CH2)4COOH}}$ .

Перспективным способом производства адипиновой кислоты является гидрокарбонилирование бутадиена.

Лабораторные методики синтезаПравить

Адипиновую кислоту с неплохим выходом можно получить, окисляя циклогексанол или циклогексанон оксидом хрома (VI), дихроматом калия или дихроматом натрия в присутствии серной кислоты:

$3{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{11}^{}\text{OH}+8{\text{CrO}}_3^{}+12{\text{H}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->$${\ce {3C6H11OH + 8 CrO3 + 12 H2SO4 ->}}$ 

$⟶<!--\; ⟶\; -->3\text{HOOC}-<!--\; -\; -->{({\text{CH}}_2^{})}_4^{}-<!--\; -\; -->\text{COOH}+4{\text{Cr}}_2^{}{({\text{SO}}_4^{})}_3^{}+15{\text{H}}_2^{}\text{O},$${\ce {-> 3 HOOC-(CH2)4-COOH + 4 Cr2(SO4)3 + 15 H2O,}}$ 

$3{\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{11}^{}\text{OH}+4{\text{K}}_2^{}{\text{Cr}}_2^{}{\text{O}}_7^{}+16{\text{H}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->$${\ce {3 C6H11OH + 4 K2Cr2O7 + 16 H2SO4 ->}}$ 

$⟶<!--\; ⟶\; -->3\text{HOOC}-<!--\; -\; -->{({\text{CH}}_2^{})}_4^{}-<!--\; -\; -->\text{COOH}+4{\text{Cr}}_2^{}{({\text{SO}}_4^{})}_3^{}+4{\text{K}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}+19{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {-> 3 HOOC-(CH2)4-COOH + 4 Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 19 H2O}}$ .

Дихромат калия использовать неудобно из-за его малой растворимости — так как в растворе окислителя содержится много воды, в которой адипиновая кислота растворяется.

Органическое вещество следует приливать к окислителю по каплям, поскольку при этой реакции выделяется много тепла.

Другие возможные способы полученияПравить

Адипиновую кислоту можно получить также следующими способами:

• Окислением циклогексана 50—70 %-ной ${\text{HNO}}_3^{}$${\ce {HNO3}}$  при 100—200 °C и давлении 0,2—1,96 МПа или тетраоксидом азота ${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_4^{}$${\ce {N2O4}}$  при 50 °C:

${\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{12}^{}+2,5{\text{O}}_2^{}\stackrel{t,{\text{HNO}}_3^{}/{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_4^{}}{\to }\text{COOH}{({\text{CH}}_2^{})}_4^{}\text{COOH}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {C6H12 + 2,5 O2 ->[t,\ {\ce {HNO3/N2O4}}] COOH(CH2)4COOH + H2O}}$ .

• Окислением циклогексанона озоном или HNO₃:

${\text{C}}_6^{}{\text{H}}_{10}^{}\text{O}\stackrel{{\text{O}}_3^{}/{\text{HNO}}_3^{}}{\to }\text{COOH}{({\text{CH}}_2^{})}_4^{}\text{COOH}$${\ce {C6H10O ->[{\ce {O3/HNO3}}] COOH(CH2)4COOH}}$ .

• Из тетрагидрофурана по схеме:

 

• Карбонилированием тетрагидрофурана в ангидрид адипиновой кислоты, из которого взаимодействием с водой получают кислоту, в качестве катализатора используется тетракарбонил никеля:

${({\text{CH}}_2^{})}_4^{}\text{O}+2\text{CO}+{\text{H}}_2^{}\text{O}\stackrel{t,p,\text{Ni}{(\text{CO})}_4^{}}{\to }\text{COOH}{({\text{CH}}_2^{})}_4^{}\text{COOH}$${\ce {(CH2)4O\ +2CO\ +H2O->[t,\ p,\ {\ce {Ni(CO)4}}]COOH(CH2)4COOH}}$ .

СвойстваПравить

Декарбоксилируется при 300—320 °C. Энтальпия сгорания (ΔH⁰_сгор) −2800 кДж/моль.

ПрименениеПравить

Адипиновая кислота — сырьё в производстве полигексаметиленадипинамида (~90 % всей производимой кислоты), её эфиров, полиуретанов

Используется в качестве пищевой добавки E355 для придания кислого вкуса пищевым продуктам (в частности, в производстве безалкогольных напитков).

Является основным компонентом различных средств для химического удаления накипи.

Используется также для удаления остаточного клеящего материала после заполнения швов между керамическими облицовочными плитками.

Мировое производствоПравить

Мировое производство адипиновой кислоты — свыше 2,6 млн т/год (по состоянию на 2012 год).

См. такжеПравить

• Кислоты
• Пищевые добавки

ЛитератураПравить

• Кнунянц И. Л. и др. Химическая энциклопедия. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 : А — Дарзана. — 623 с. — 100 000 экз.
• Имянитов Н. С., Рахлина Е. Н. Новый способ производства адипиновой кислоты // Химическая промышленность. — 1987. — № 12. — С. 708—711.

СсылкиПравить

• Адипиновая кислота // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.