Циануровая кислота - Cyanuric acid

Циануровая кислота
Структурные формулы обоих таутомеров
Шаровидная модель таутомера триола
Циануровый (триол) таутомер
Шариковая модель таутомера trione
Изоцианурический (трионный) таутомер
Имена
Предпочтительное название IUPAC
1,3,5-триазинан-2,4,6-трион[1]
Другие имена
1,3,5-Триазин-2,4,6 (1ЧАС,3ЧАС,5ЧАС) -трион[1]
1,3,5-триазинетриол
s-Триазинетриол
s-Триазинетрион
Трикарбимид
Изоциануровая кислота
Псевдоциануровая кислота
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.003.290 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
Номер RTECS
  • XZ1800000
UNII
Характеристики
C3ЧАС3N3О3
Молярная масса129,07 г / моль
Внешностьбелый кристаллический порошок
Плотность1,75 г / см3
Температура плавления 320–360 ° C (608–680 ° F; 593–633 K) разлагается
0,27 г / 100 мл (25 ° C)
-61.5·10−6 см3/ моль
Опасности
Паспорт безопасностиICSC 1313
Родственные соединения
Связанный триазины
Циануровый фторид
Цианур хлорид
Циануров бромид
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Циануровая кислота или же 1,3,5-триазин-2,4,6-триол это химическое соединение с формула (CNOH)3. Как и многие промышленно полезные химические вещества, этот триазин имеет много синонимов. Это белое твердое вещество без запаха используется в качестве прекурсора или компонента отбеливает, дезинфицирующие средства и гербициды. В 1997 году мировое производство составило 160 миллионов килограммов.[2]

Свойства и синтез

Характеристики

Циануровую кислоту можно рассматривать как циклическую тример неуловимых видов циановая кислота, HOCN. Кольцо может легко превращаться между двумя структуры через кето-енольная таутомерия. Таутомер триола, который может иметь ароматный персонаж,[3] преобладает в растворе. В гидроксил (-OH) группы предполагают фенольный персонаж. Депротонирование основанием дает серию цианурата соли:

[C (O) NH]3 ⇌ [C (O) NH]2[ПРОТИВ]− + H+ (pKа = 6.88)[4]
[C (O) NH]2[ПРОТИВ]− ⇌ [C (O) NH] [C (O) N]22− + H+ (pKа = 11.40)
[C (O) NH] [C (O) N]22− ⇌ [C (O) N]33− + H+ (pKа = 13.5)

Циануровая кислота отличается сильным взаимодействием с меламин, образуя нерастворимые цианурат меламина. Это взаимодействие блокирует циануровую кислоту в три-кетотаутомере.

Синтез

Циануровая кислота (CYA) была впервые синтезирована Фридрих Вёлер в 1829 г. путем термического разложения мочевина и мочевая кислота.[5] Текущий промышленный маршрут к CYA влечет за собой термическое разложение мочевины, с выделением аммиака. Преобразование начинается примерно при 175 ° C:[2]

3 ч2N-CO-NH2 → [C (O) NH]3 + 3 NH3

CYA кристаллизуется из воды в виде дигидрата.

Циануровую кислоту можно получить гидролизом сырого или отработанного меламина с последующей кристаллизацией. Кислотные отходы заводов, производящих эти материалы, содержат циануровую кислоту и иногда растворенные аминозамещенные триазины, а именно: Ammeline, аммелид, и меламин. В одном методе сульфат аммония раствор нагревают до «кипения» и обрабатывают стехиометрическим количеством меламина, в результате чего присутствующая циануровая кислота осаждается в виде комплекс меламин-циануровая кислота. Различные потоки отходов, содержащие циануровую кислоту и аминозамещенные триазины, могут быть объединены для утилизации, и в неблагоприятных условиях в потоках отходов может присутствовать нерастворенная циануровая кислота.[6][7]

Промежуточные продукты и примеси

Промежуточные звенья дегидратации включают как изоциановая кислота, биурет, и триурет:

ЧАС2N-CO-NH2 → HNCO + NH3
ЧАС2N-CO-NH2 + HNCO → H2N-CO-NH-CO-NH2
ЧАС2N-CO-NH-CO-NH2 + HNCO → H2N-CO-NH-CO-NH-CO-NH2

Одна примесь в производстве CYA - это аммелид, особенно если температура реакции превышает 190 ° C: 3 H2N-CO-NH-CO-NH2 → [C (O)]2(CNH2) (NH)2N + 2 NH3 + H2O Первое появление аммеламида происходит до 225 ° C и, как предполагается, также происходит при разложении биурета, но образуется медленнее, чем у CYA.

Меламин, [C (NH2) N]3, образование происходит между 325 и 350 ° C и только в очень малых количествах.[8]

Приложения

Циануровая кислота используется в качестве стабилизатора хлора в бассейны. Он связывается со свободным хлором и медленно высвобождает его, увеличивая время, необходимое для истощения каждой дозы дезинфицирующего средства.

В противоопухолевый лекарственного средства тероксирон, образуется в результате реакции циануровой кислоты с 3 эквивалентами эпихлоргидрин.[9]

Прекурсоры хлорированных циануратов

Циануровая кислота в основном используется как предшественник к N-хлорированные цианураты, которые используются для дезинфекции воды. Дихлорпроизводное получают прямым хлорированием:

[C (O) NH]3 + 2 кл2 + 2 NaOH → [C (O) NCl]2[C (O) NH]

Этот вид обычно превращается в его натриевую соль, дихлор-s-триазинетрион натрия. Дальнейшее хлорирование дает трихлоризоциануровая кислота, [C (O) NCl]3. Эти N-хлорсоединения служат дезинфицирующими средствами и альгицидами для воды в плавательных бассейнах.[2] Он стабилизирует хлор в бассейне и предотвращает быстрое поглощение хлора солнечным светом.

Прекурсоры сшивающих агентов

Благодаря своей трехфункциональности CYA является предшественником сшивающих агентов, особенно для полиуретан смолы и полиизоцианурат термореактивные пластмассы.

Анализ

Проверка концентрации циануровой кислоты обычно проводится с помощью турбидометрического теста, в котором для осаждения циануровой кислоты используется реагент меламин. Относительная мутность прореагировавшего образца определяет концентрацию CYA. Упоминается в 1957 году.[10]Этот тест работает, потому что меламин соединяется с циануровой кислотой в воде, образуя тонкий, нерастворимый, белый осадок (цианурат меламина), который заставляет воду мутнеть пропорционально количеству циануровой кислоты в ней. Совсем недавно был разработан чувствительный метод анализа циануровой кислоты в моче.[11]

Корма для животных

FDA допускает присутствие определенного количества циануровой кислоты в некоторых небелковый азот (NPN) добавки, используемые в кормах для животных и питьевой воде.[12] Циануровая кислота использовалась как NPN. Например, Арчер Дэниэлс Мидленд производит добавку NPN для крупного рогатого скота, которая содержит биурет, триурет, циануровую кислоту и мочевина.[13]

Отзывы о кормах для домашних животных 2007 года

Основная статья: Корм для домашних животных 2007 года отзывается § Меламин и циануровая кислота при болезни домашних животных

Циануровая кислота участвует в Отзывы о кормах для домашних животных 2007 года, загрязнение и отзыв многих марок кормов для кошек и собак с марта 2007 года. Исследования показали, что циануровая кислота, составляющая мочу, вместе с меламином образует плохо растворимые кристаллы, которые могут вызывать почечная недостаточность (см. раздел Анализ выше).

Безопасность

Циануровая кислота классифицируется как «практически нетоксичная».[2] Средняя летальная доза при пероральном приеме 50% (LD50 ) составляет 7700 мг / кг у крыс.[14]

Однако, когда циануровая кислота присутствует вместе с меламин (которое само по себе является еще одним малотоксичным веществом), оно образует нерастворимый и довольно нефротоксичный сложный,[15] как показано на собаках и кошках во время Загрязнение кормов для домашних животных 2007 г. и у детей во время Китайский молочный скандал в 2008 году случаи.

Естественное явление

Неочищенная медная соль кислоты с формулой Cu (C3N3О3ЧАС2)2(NH3)2, в настоящее время является единственным известным минералом изоцианурат, называемым Иоанневмит. Его нашли в месторождении гуано в Чили. Это очень редко.[16]

Рекомендации

  1. ^ а б Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга). Кембридж: Королевское химическое общество. 2014. с. 733. Дои:10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN  978-0-85404-182-4.
  2. ^ а б c d Клаус Хутмахер, Дитер Мост «Циануровая кислота и циануровхлорид» Энциклопедия промышленной химии Ульмана 2005, Wiley-VCH, Weinheim, doi 10.1002 / 14356007.a08 191
  3. ^ Перес-Манрикес, Лилиана; Кабрера, Армандо; Сансорес, Луис Энрике; Сальседо, Роберто (7 сентября 2010 г.). «Ароматичность циануровой кислоты». Журнал молекулярного моделирования. 17 (6): 1311–1315. Дои:10.1007 / s00894-010-0825-2. ЧВК  3102184. PMID  20820829.открытый доступ
  4. ^ "Константы диссоциации органических кислот и оснований" Справочник CRC по химии и физике, Интернет-версия 2005 г. (85-е изд.)
  5. ^ Вёлер, Ф. (1829) "Ueber die Zersetzung des Harnstoffs und der Harnsäure durch höhere Temperatur", (О разложении мочевины и мочевой кислоты при более высокой температуре), Annalen der Physik und Chemie, 2-я серия, 15 : 619-630.
  6. ^ «Процесс получения чистой циануровой кислоты». 14 июля 1981 г.. Получено 2007-12-10.
  7. ^ «Процесс термического гидролиза под высоким давлением для разложения триазинов в кислых отходах». 22 марта 1977 г.. Получено 2007-12-10.
  8. ^ Шабер, Питер М. и др. «Изучение реакции термического разложения мочевины (пиролиза) и важность для производства циануровой кислоты», Американская лаборатория, август 1999: 13-21. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-09-28. Получено 2007-05-08.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  9. ^ М. Будновски, Angew. Chem., 7, 827 (1968).
  10. ^ «Тест на мутность Merck». Merck. 6 июня 2003 г. Архивировано с оригинал 1 июля 2007 г.. Получено 2007-05-06. (мертвая ссылка 8 апреля 2018 г.)
  11. ^ Панувет П., Уэйд Е.Л., Нгуен СП, Монтесано Массачусетс, Нидхэм Л.Л., Барр Д.Б. Количественное определение остатка циануровой кислоты в моче человека с использованием тандемной масс-спектрометрии с высокоэффективной жидкостной хроматографией. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 2010 878 (28): 2916-2922.
  12. ^ «21ЦФР573.220 Биурет кормовой». Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 1 апреля 2006 г.. Получено 2007-05-06.
  13. ^ «Roughage Buster Plus: ингредиенты». Арчер Дэниэлс Мидленд. Архивировано из оригинал на 2007-02-12. Получено 2007-05-06.
  14. ^ Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, «Промежуточная оценка безопасности / риска меламина и аналогов; доступность», В архиве 16 декабря 2007 г. Wayback Machine Федеральный регистр: 30 мая 2007 г. (том 72, номер 103). Проверено 27 сентября 2008 г.
  15. ^ «Взаимодействие меламина и циануровой кислоты может сыграть определенную роль в болезни и смерти от припоминания корма для домашних животных» В архиве 18 мая 2007 г. Wayback Machine, Американская ветеринарная медицинская ассоциация (AVMA), пресс-релиз, 1 мая 2007 г. Проверено 27 сентября 2008 г.
  16. ^ Миндат, http://www.mindat.org/min-42755.html

внешняя ссылка