Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Изосорбид
Isosorbide.svg
Имена
Другие названия
D- изосорбид; 1,4: 3,6-диангидро- D- сорбитол; 1,4-диангидросорбитол
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.010.449 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / C6H10O4 / c7-3-1-9-6-4 (8) 2-10-5 (3) 6 / h3-8H, 1-2H2 / t3-, 4 +, 5-, 6- / м1 / с1 проверятьY
    Ключ: KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMVSA-N проверятьY
  • InChI = 1 / C6H10O4 / c7-3-1-9-6-4 (8) 2-10-5 (3) 6 / h3-8H, 1-2H2 / t3-, 4 +, 5-, 6- / м1 / с1
    Ключ: KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMVBP
  • O [C @@ H] 1 [C @ H] 2OC [C @@ H] (O) [C @ H] 2OC1
Характеристики
С 6 Н 10 О 4
Молярная масса146,142  г · моль -1
ПоявлениеСильно гигроскопичные белые хлопья
Плотность1,30 при 25 ° C
Температура плавления От 62,5 до 63 ° C (от 144,5 до 145,4 ° F; от 335,6 до 336,1 K)
Точка кипения 160 ° C (320 ° F, 433 K) при 10 мм рт.
в воде (> 850 г / л), спиртах и кетонах
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Изосорбид - это бициклическое химическое соединение из группы диолов и кислородсодержащих гетероциклов , содержащее два конденсированных фурановых кольца . Исходный материал для изосорбида является D-сорбита , который получают путем каталитического гидрирования D-глюкозы , которая , в свою очередь , полученного путем гидролиза из крахмала . Изосорбид обсуждается как платформенное химическое вещество на растительной основе, из которого могут быть получены биоразлагаемые производные с различной функциональностью .

Изосорбид в настоящее время представляет большой научный и технический интерес как мономерный строительный блок для биополимерных поликарбонатов , сложных полиэфиров , полиуретанов и эпоксидов .

Производство [ править ]

Гидрирование глюкозы дает сорбит . Изосорбид получают путем катализируемой кислотой дегидратации из D- сорбита , который дает моноциклический furanoid сорбитана , [1] , в свою очередь форм путем дальнейшей дегидратации бициклического производного furofuran изосорбида. [2]

Реакция дает от 70 до 80% изосорбида в дополнение к 30-20% нежелательных побочных продуктов, которые необходимо удалять с большими затратами путем перегонки, перекристаллизации из спиртов, перекристаллизации из расплава [3] с помощью комбинации этих методов или с помощью осаждение из паровой фазы. [4] Продукт высокой чистоты (> 99,8% [4] ) необходим для использования мономера, когда должны быть получены неокрашенные высокомолекулярные полимеры.

Свойства [ править ]

Изосорбид - белое кристаллическое высокогидрофильное твердое вещество. Две вторичные гидроксильные группы в V-образной бициклической системе имеют разную ориентацию, что приводит к разной химической активности. Это позволяет проводить селективную монодериватизацию изосорбида. Гидрокси-группа в 5-положении эндо- ориентирована и образует водородную связь с атомом кислорода в соседнем фурановом кольце. Это делает гидроксигруппу в 5-м положении более нуклеофильной и более реакционной, чем экзо- ориентированная гидроксигруппа в 2-положении; однако он более защищен от воздействия стерически сложных реагентов. [5]

Безопасность [ править ]

При значении LD 50 25,8 г / кг -1 (крыса, перорально [6] ) изосорбид так же нетоксичен, как D-глюкоза (также с LD 50 25,8 г / кг -1 , крыса, перорально [7] ). и классифицируется Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов FDA как GRAS (« общепризнанный безопасный »). [8]

Используйте [ редактировать ]

Изосорбид [ править ]

Из-за выраженной гигроскопичности изосорбид используется как увлажнитель и в медицине как осмотическое мочегонное средство (для лечения гидроцефалии ) и острой закрытоугольной глаукомы . [9] Две вторичные гидроксильные группы делают изосорбид универсальным химическим веществом, доступным из возобновляемых источников. В качестве диола изосорбид может быть моно- или бидериватизирован с использованием стандартных методов органической химии , таких как нитрование , этерификация , этерификация , тозилирование и т.д., и превращен в соединения с интересными свойствами или в мономерные звенья для новых полимеров. [1]

Нитраты изосорбидов [ править ]

Путем нитрования изосорбида концентрированной азотной кислотой можно получить 2,5- изосорбид динитрат (ISDN). 2,5-изосорбид динитрат (как и его основной метаболит 5-изосорбид мононитрат, ISMN [10] ) подходит для лечения стенокардии из-за его сосудорасширяющего действия . [11]

Эфиры изосорбидов [ править ]

Этерификация изосорбида жирными кислотами дает доступ к моноэфирам изосорбида, которые используются в качестве моющих средств в бытовых чистящих средствах, средствах для мытья посуды и косметических препаратах из-за их свойств как поверхностно-активного вещества. [12] Также легко доступные диэфиры изосорбидов [13] используются в качестве диспергаторов для пигментов, консервантов, стабилизаторов полимеров, в качестве эмульгаторов для косметики и в качестве пластификаторов для виниловых полимеров (в частности, поливинилхлорида , ПВХ). Изосорбид диоктаноат [14] представляет собой сложный диэфир изосорбида и октановой кислоты (получен из пальмового масла, Например) , и , следовательно , полностью из био-строительных блоков и была использована в качестве Полисорб (R) ID 37, Рокетской Frères в течение некоторого времени в качестве особенно нетоксичного продукта. [15]

Изосорбидные эфиры [ править ]

Простые изосорбидные эфиры (и, в частности, простейший представитель, 2,5-диметилизосорбид, сокращенно DMI), все чаще используются в качестве возобновляемого растворителя для косметических и фармацевтических препаратов [16] в качестве добавки к электролиту для литий-ионных аккумуляторов [17] [18 ]. ] и как добавка к топливу для дизельного топлива . [18]

Изосорбидные фосфаты [ править ]

Производные изосорбида фосфорной кислоты исследуются в качестве экологически чистой альтернативы галогенсодержащим антипиренам . До сих пор 1,2,5,6,9,10-гексабромциклододекан (ГБЦД) широко использовался в качестве антипирена в экструдированном пенополистироле (XPS) в строительстве и изоляционном секторе, но он был как SVHC ( вещество очень высокая проблема ), производство и применение запрещены в мае 2013 года. Изосорбидные соединения на основе фосфора, такие как изосорбид бис (дифенилфосфат) [ISTP], рассматриваются в качестве замены.

ISTP легко доступен путем переэтерификации изосорбида трифенилфосфатом в присутствии карбоната калия при 150 ° C. Изосорбид-бис-дифенилфосфат, полученный с выходом 88% в виде желтоватого масла, содержит около 20% димеров. [19] Высокая температура разложения ISTP позволяет использовать его в XPS , хотя высокий эффект размягчения является недостатком. Огнестойкость особенно выражена в присутствии серосодержащих синергистов, таких как бис (дифенилфосфинотионил) дисульфид (BDPS). Это позволяет достичь минимального требования противопожарной защиты (класс B2) всего с 3% ISTP. [20]

Полимеры из изосорбида [ править ]

Изосорбид обладает высокой термической стабильностью и к настоящему времени широко доступен из возобновляемого сырья. Это делает изосорбид интересным в качестве мономера для термопластичных (био) полимеров, таких как полиэфиры и поликарбонаты, а также для термореактивных материалов, таких как полиуретаны или эпоксидные смолы . [1] Гидрокси-группы можно превратить в первичные аминогруппы [1] с помощью тозилатов и азидов или путем добавления акрилонитрила с последующим гидрированием до соответствующих аминопропилпроизводных. [21] Последние используются в качестве исходных материалов для ди- изоцианатов - для получения полиуретанов - в качестве диаминовдля приготовления полиамидов или в качестве отвердителя эпоксидных смол.

Когда моноэтиленгликоль в качестве диола заменяется изосорбид в полиэфирной полиэтилентерефталата (ПЭТ), polyisosorbide терефталат (ИПН) получают, который характеризуется чрезвычайной термической стабильностью (до 360 ° С в атмосфере азота). Однако по своей природе более низкая реакционная способность вторичных гидроксильных групп в изосорбиде вызывает по сравнению с этим более низкие молекулярные массы и высокое остаточное содержание терефталевой кислоты , что приводит к недостаточной химической стабильности получаемых полимеров. Поэтому современные полиэфиры с изосорбидом и моноэтиленгликолем рассматриваются как диольные компоненты, которые демонстрируют улучшенные свойства, такие как меньшее обесцвечивание. [22] [23]

Изосорбид представляет особый интерес в качестве мономера для поликарбонатов , [24] [25] , где она могла бы заменить бисфенол А , который был идентифицирован как ксеноэстрогеном . Ограничениями поликарбонатов на основе изосорбидов являются их неудовлетворительная термостойкость и ограниченная ударопрочность, которая может быть улучшена путем добавления сомономеров к изосорбиду или с помощью смесей полимеров. [26]

В полиуретанах изосорбид сам по себе может служить диолом [27] [28] или строительным блоком для полиола [28] [29], а также для диизоцианатного компонента [29] или как удлинитель цепи. [30]

При взаимодействии изосорбида с эпихлоргидрином образуется бис-глицидиловый эфир изосорбида [31] (бис-эпоксид), который может использоваться в качестве замены аналога бис-эпоксида бисфенола А. Бис-глицидиловый эфир изосорбида может быть сшит с термореактивными эпоксидными смолами с помощью подходящих отвердителей, таких как полиамины или ангидриды циклических кислот . Эти смолы используются в качестве клея, красок или покрытий для пищевых банок. [32] Кроме того, описаны полиоксазолидоны, которые могут быть получены реакцией диглицидиловых эфиров изосорбида с диизоцианатами. [33] Полиоксазолидоны могут найти применение в качестве жестких, сильно разветвленных и устойчивых к растворителям термореактивных пластиков в электротехнической и электронной промышленности.

Изосорбид - это универсальный платформенный химический продукт, получаемый из возобновляемых ресурсов, который теперь также доступен в промышленных количествах, составляющих десятки тысяч тонн в год. Использование изосорбида в качестве сомономера в ПЭТ в качестве сырья для бутылок [34] и в качестве заменителя бисфенола А, особенно в термореактивных поликарбонатах, в настоящее время считается особенно перспективным.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d М. Роуз, Р. Палковиц , Изосорбид как возобновляемый химический элемент платформы для универсального применения - Quo Vadis? , В: ChemSusChem 2012, 5, 167–176 DOI : 10.1002 / cssc.201100580 .
  2. ^ США 9120806 , Дэвид Джеймс Шрек, Марион МакКинли Брэдфорд, Най Atwood Клинтон, Пол Обри, «Dianhydrosugar производственный процесс», выданный 2015-09-01, назначается Советом по содействию Iowa Corn 
  3. ^ США 6670033 процесса и продукты очистки anhydrosugar спиртов, Майкл А. Хаббард, Майкл Wohlers, Helmut Б. Witteler, Эдвард Г. Зей, Джордж Kvakovszky, Томас Х. Шокли, Ларри Ф. Шарбоне, Норберт Kohle, Jochen Rieth» ", выдано 30 декабря 2003 г., присвоено EI du Pont de Nemours and Company 
  4. ^ Б США 6867296 , Kamlesh Кумар Бхатия, «Восстановление и очистка ANHYDRO сахарных спиртов из потока пара», выданном 2005-03-15, назначен Э.И. дю Пон де Немур энд Компани 
  5. ^ Г. Flèche, М. Huchette (1986), "Изосорбид Получение, свойства и химии.", Крахмал - Stärke (на немецком языке ), 38 (1), стр 26-30,. DOI : 10.1002 / star.19860380107
  6. ^ Datenblatt. «Изосорбид» . Акрос . Проверено 6 января 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  7. ^ Datenblatt. «D-глюкоза» (PDF) . Карл Рот  [ де ] . Проверено 24 августа 2010 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  8. ^ X. Feng et al., Термический анализ характеристик изосорбидсодержащих термореактивных пластиков, Изосорбидная эпоксидная смола в качестве замены BPA для промышленности термореактивных пластиков J. Therm. Анальный. Калорим., 109 , 1267–1275 (2012), DOI: 10.1007 / s10973-012-2581-2
  9. ^ CID 12597 от PubChem
  10. ^ Ремингтон: Наука и практика фармации , 21-е издание, стр. 1359, ред. DB Troy, Lippincott Williams & Wilkins, 2006, ISBN 0-7817-4673-6 . 
  11. ^ Pharmakologie und Toxikologie: Für Studium und Praxis. Herausgegeben von Claus J. Estler, Harald Schmidt, Schattauer Verlag, 6. Aufl., 2007, ISBN 978-3-7945-2295-8 . 
  12. ^ Заявкапатент ВОИС WO / 2010/115565, Изосорбида моноэфиров и их использование в бытовых целях , invent1: С. Breffaдр Assign1:. Cognis IP Management GmbH, veröffentlicht я 14. Oktober 2010
  13. ^ Deutksche заявке DE 10 2007 028 702A1, Verfahren цур Herstellung фон Dianhydrohexitol-Diestern , invent1: М. Грасс, М. Woelk-Faehrmann, Assign1: Evonik Oxeno GmbH, offengelegt я 24. Dezember 2008
  14. ^ США 2012220507 , М. Грассы, HG Беккер, «2,5-производные фуран дикарбоксилата, и их использование в качестве пластификаторов», выданная 2012-8-30, назначенный Evonik Oxeno GmbH 
  15. ^ Healthy Building Network, Пластификаторы без фталатов в ПВХ : PDF
  16. ^ Grant Industries: О диметилизосорбиде Архивированных 2012-09-07 в Wayback Machine
  17. ^ US-Patentanmeldung US 2010/0183913 Литиевый элемент с катодом из дисульфида железа и улучшенным электролитом , изобретение1: М. Слайгер и др., Assign1: Procter & Gamble Co., veröffentlicht am 22. Juli 2010
  18. ^ US-Patentanmeldung US 2010 / 0064574A1 Топливные композиции дизельного цикла, содержащие диангидрогекситолы и родственные продукты , изобретатель1: Р.М. де Алмейда, К.Р. Клотц Рабелло, присвоение1: Petróleo Brasileiro SA-Petrobras, veröffentlicht am 18. März 2010.
  19. ^ Europäische Patentanmeldung ЕР 2574615: Verfahren Zur Herstellung фон Zucker (тио) phosphaten , invent1: гл. Fleckenstein, H. Denecke, assign1: BASF SE, veröffentlicht am 3 апреля 2013 г.
  20. ^ J. Wagner: Halogenfreie Flammschutzmittelmischungen für Полистирол-Schäume (PDF, 15,5 MB), Inauguraldissertation, Universität Heidelberg, июнь 2012.
  21. ^ US-Patentanmeldung US 2010 / 0130759A1 Новые функциональные соединения с ядром изосорбидного или изосорбидного изомеров, процесс производства и применение этих соединений , изобр.1: J.-P. Gillet, assign1: Arkema Inc., veröffentlicht am 27. Mai 2010
  22. ^ US-Patentanmeldung US 2006 / 0173154A1 Процесс получения полимера поли (этилен- соизосорбид ) терефталата с низкой окраской , изобретение1: L. Charbonneau, assign1: EI du Pont de Nemours and Company, veröffentlicht am 3 августа 2006 г.
  23. ^ Bersot, JC; и другие. (2011). «Повышение эффективности синтеза поли (этилентерефталат-соизосорбид терефталат) с использованием биметаллических каталитических систем». Макромол. Chem. Phys . 212 (19): 2114–2120. DOI : 10.1002 / macp.201100146 .
  24. ^ MA Hani et al .: Поликонденсация изосорбида и различных диолов посредством определения характеристик дифосгена с помощью комбинации MALDI и ЯМР (PDF; 1,7 МБ), Recent Res. Devel. Organic Chem., 11 (2007): 1–11, ISBN 978-81-7895-294-9 
  25. ^ US-Patentanmeldung US 2011 / 0077377A1 Метод получения изосорбидных поликарбонатов , изобрет.1: H.-P. Brack et al., Assign1: Sabic Innovative Plastics IP BV, veröffentlicht am 31. März 2011
  26. ^ US-Patentanmeldung US 2011 / 0160422A1 Поликарбонаты на основе изосорбидов, способ изготовления и изделия из них , изобрет.1: JH Kamps et al., Assign1: Sabic Innovative Plastics IP BV, veröffentlicht am 30. Juni 2011
  27. ^ PCT-Patent WO 2012/163845 Компонент из волокнистого композита и способ его производства , изобретатель1: S. Lindner et al., Assign1: Bayer IP GmbH, veröffentlicht am 6. декабря 2012 г.
  28. ^ X. Feng et al., Сахарные химикаты для экологически устойчивого применения, в современной науке о полимерных материалах, Серия симпозиумов ACS, Vol. 1061, Глава 1, стр. 3–27, ISBN 978-0-8412-2602-9 
  29. ^ Франк Bachmann, Йоахим Реймер, Марк Ruppenstein, Йоахим Тхий (2001), «Синтез новых полиуретанов и полимочевин путем полиприсоединение реакций Dianhydrohexitol сконфигурировано диизоцианатов», макромолекулярная химия и физика (на немецком языке ), 202 (17), стр. 3410- 3419, DOI : 10.1002 / 1521-3935 (20011101) 202: 173.0.CO; 2-QCS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  30. ^ US-Patentanmeldung US 2011/0015366 A1 Новые удлинители цепей для составов полиуретановых эластомеров , изобретение1: G. da Costa et al., Veröffentlicht am 20. января 2011 г.
  31. ^ Патент США 7,619,056B2 Термореактивные эпоксидные полимеры из возобновляемых источников , изобретатель1: AJ East et al., Assign1: Технологический институт Нью-Джерси, erteilt am 17 ноября 2009 г.
  32. ^ Прессрелиз NEWARK, 24 февраля 2010: NJIT патент может быть в состоянии заменить BPA; Сделать потребительские товары безопаснее
  33. ^ US-Patentanmeldung US 2010 / 0298520A1 Полиоксазолидоны, полученные из диангидрогекситолов , изобретено1: AJ East et al., Assign1: Технологический институт Нью-Джерси, veröffentlicht am 25 ноября 2010 г.
  34. ^ Информационный бюллетень проекта СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО: Новое непрерывное производство изосорбида из сорбита (PDF; 314 kB), Совет по продвижению кукурузы штата Айова, сентябрь 2001 г.