己二酸(Adipic Acid)是一种
有机化合物,俗称肥酸,
分子式为C6H10O4,
白色晶体,酸性很弱。微溶于水,溶于
乙醇、
乙醚、
丙酮等。己二酸能够发生
酯化反应、
氨化反应,并能与二元胺或
二醇缩聚成
有机高分子化合物聚合物等。工业上主要采用3种工艺生产己二酸,即环己工艺、
环己烯工艺和
苯酚工艺。己二酸在工业上是具有重要应用价值的
二元羧酸,其主要用途包括
尼龙、非尼龙产品。除此之外己二酸还应用于生物医药、农药、食品酸化剂、不饱和聚树脂等领域。
结构
己二酸中,
羧基呈sp2杂化,三条
杂化轨道处于同一平面,键角大约为120°,其中一条杂化轨道与羧基上的氧成键,一条与
烃基碳呈键,羧基碳上还剩一条p轨道,与羧基上的氧的p轨道经侧面
重叠形成键。
理化性质
物理性质
己二酸为白色结晶型无臭固体,
结构简式为 HOOCCH2CH2CH2CH2COOH,密度1.36g/cm3,
摩尔质量为146.14g/
摩尔,
熔点151-154 °C,
沸点265 °C,闪点196°C,微溶于水,溶于
乙醇、
乙醚、
丙酮等。
化学性质
己二酸性质稳定,低毒,酸性很弱,属于
可燃物,其粉尘可能与空气形成爆炸性
混合物。己二酸能够发生
酯化反应、
氨化反应,并能与二元胺或
二醇缩聚成
有机高分子化合物聚合物等。
酯化
己二酸与醇类物质作用时,生成单酯和双酯。
氨化
己二酸与氨作用,先生成己二酸单
酰胺,后面相应地生成-
己腈酸和
己二腈;使用镍钴
催化剂又可以将己二还原为
己二胺。
缩合
在225°C下己二酸慢慢分解为
环戊酮,300°C下己二酸定量转换为环戊。
卤代
己二酸与
氯化亚砜作用时,会生成己二酸酰氯;后者与氯或溴作用可生成2-氯或2-溴及2,5-二卤代
衍生物。碘代衍生物一般不能直接生成,一般通过溴代酯与
碘化钠的
置换反应得到。
生产工艺
KA油法
用
脂肪酸钴或锰盐作
催化剂,于120~140℃和18~24
大气压下通入空气,先将环己烷氧化生成KA油,再用60%左右的
硝酸,在铜盐和钒盐催化剂存在下进一步氧化生成己二酸。
KA油法工艺技术成熟,应用广泛,碳资源利用率较高,主要副产物有
琥珀酸和
戊二酸,产品易分离,纯度高,但是该工艺过程复杂,反应条件苟刻,能量消耗较高,合成KA油单程转化率较低,严重制约了该工艺的发展。
环己烯法
在催化剂作用下,
苯发生部分加氢反应生成环己稀,苯的转化率和环己稀的选择性分别达到40%和80%以上。在沸石分子筛
催化作用下,环己稀水合生成
环己醇,环己稀的转化率和环己醇的选择性分别为10%和99%以上。最后,环己醇经
硝酸氧化生成己二酸。
与传统的KA油法相比,环己烯法的优势在于提高了产品
收率,反应过程具有较高的工艺安全性,并且降低了
氢气的消耗量。
苯酚法
苯酚法是先将苯酚
氢化生成环己醇,再经硝酸氧化,先生成
环己酮,最后得到己二酸。
此法优势在于技术成熟、产品纯度高、设备耗材少。
丁二烯烃法
为扩大原料来源,可用
丁二烯为原料,与氯进行1,4加成,得到1,4-二氯-2-丁烯,然后与
氰化钠反应,得到二
氰化物,
水解、加氢,得到己二酸。
生物法
利用
大肠杆菌可以将D-葡萄糖转化成顺、顺-粘康酸,然后再加氢生成己二酸。在此基础上,又提出用从好氧脱硝菌株中分离出来的一种基因簇对酶进行编码,从而得到
环己醇转化成己二酸的合成酶,该合成酶在合适的生长条件下将环己醇选择性转化成己二酸。
D-葡萄糖可以在酶的
催化下转变为
儿茶酚,儿茶酚进一步转化为顺,顺己二烯二酸(实验室条件下可以用AB2834为
催化剂合成DHS;DHS脱水产生
原儿茶酸。原儿茶酸去
506-87-6基生成儿茶酚,儿茶酚在儿茶酚过氧化酶的催化作用下转化为顺,顺
己二烯二酸),顺,顺己二烯二酸再经
氢化制备己二酸。
采用酶催化法,可以避免使用对环境有危害的化学品,不产生大气污染物,而且反应条件温和。
用途
己二酸的主要用途是和
己二胺缩聚生产
聚酰胺类
合成纤维聚己二酰己二胺。等物质量的己二酸和己二胺先合成
尼龙-66盐,之后在
氮气下于200-250°C进行缩聚,进而生成PA66塑料。
己二酸也用于生产各种酯类,其中大部分作为
塑化剂,一小部分用作高级润滑油。己二酸的高级酯可作
聚氯乙稀及其
共聚物、天然和
合成橡胶、
PS塑料和
纤维素衍生物的塑化剂,这类己二酸酯与聚合物有良好相容性与耐低温性能。大量己二酸酯用于食品包装,薄膜和绝缘用的PVC材料;己二酸合成的许多酯是非常重要的合成
润滑剂;己
二酸还用于生产许多线型
聚酯,已二酸聚酯最重要的用途是生产聚
氨基甲酸酯弹性体。
己二酸还用于各种食品和饮料的酸化剂(其作用超过
柠檬酸和
酒石酸等其他酸化剂),皮革工业中的
鞣剂,清洁剂生产中的pH调节剂,
饮用水消毒药丸中的造粒剂,烟气
硫化中的添加剂,洗碗机片剂的
涂层以及化学品中的添加剂等。
安全事宜
安全标志
GHS分类
毒理学资料
大鼠经口 LD50 5.05 g/kg。
ADI(Acceptable Daily Intake 每日允许摄入量)为 0~0.005 g/kg(游离酸根)。
弗朗西斯·凯尔西(Food and Drug Administration
国家食品药品监督管理总局)将其认定为一般公认安全物质。
燃爆危险
己二酸是一种可燃烧的物质,当该物质以粉末或颗粒状与空气混合可能发生
粉尘爆炸。若该物质发生火灾可用水喷灭或者使用
二氧化碳和
泡沫灭火器灭火。
环境危害
己二酸对水体和大气会造成污染,对鱼类和
藻类有轻微至中度毒性。
急救措施
吸入己二酸会导致人咳嗽、
呼吸困难、咽喉疼痛,此时需将人移至新鲜空气处,就医。
皮肤接触己二酸会使皮肤发红,此时需脱掉被污染的衣服,用大量水清洗。
眼睛接触己二酸会使人眼睛发红,此时用大量水清洗,就医。
贮存运输
己二酸性质稳定,低毒,不
潮解,应贮存于阴凉、通风、干燥、清洁的仓库内。运输时应防雨防尘,装卸时不准抛掷和使用铁器,以免破损。