Терефта́левая кислота́ (ТФК, 1,4-бензолдикарбоновая кислота) — двухосновная дикарбоновая ароматическая кислота с пара-расположением карбоксильных групп. Является изомером фталевой и изофталевой кислот.
Получение Основным методом промышленного синтеза терефталевой кислоты является окисление п-ксилола в присутствии каталитической системы, содержащей кобальт, марганец и бром. Данная система обеспечивает практически полное количественное окисление метильных групп ксилола. Растворителем служит уксусная кислота, а окислителем является кислород воздуха. Источником брома могут быть бромоводород, бромид натрия, тетрабромэтан. Поскольку реакционная среда является коррозионноактивной, для синтеза используется титановое оборудование. Реактор работает при температуре и давлении Проводимая реакция весьма экзотермична.
Схема реакции:
В качестве побочного продукта в небольших количествах образуются пара-толуиловая кислота и 4-карбоксибензальдегид. Для их отделения, а также для очистки продукта от окрашенных примесей, смесь подвергают гидрированию в присутствии палладиевого катализатора с последующей кристаллизацией. При этом 4-карбоксибензальдегид превращается в более растворимую в воде п-толуиловую кислоту, а окрашенные примеси превращаются в бесцветные вещества. В процессе кристаллизации осаждают менее растворимую терефталевую кислоту.
Терефталевую кислоту высокой чистоты в промышленности получают путём гидролиза диметилтерефталата. Для этого сложный эфир нагревают с водой до при .
В лабораторных условиях терефталевую кислоту очищают через её натриевую соль, которую кристаллизуют из воды и затем превращают в кислоту подкислением минеральной кислотой.
Физические и химические свойства Терефталевая кислота представляет собой белый кристаллический порошок, плохо растворимый в воде и уксусной кислоте, хорошо растворимый в растворах щелочей.
Проявляет свойства типичной карбоновой кислоты. В частности, при действии водоотнимающих агентов (например, уксусного ангидрида) она превращается в полимерный ангидрид. При взаимодействии со спиртами терефталевая кислота даёт сложные эфиры, с основаниями она даёт соли, а реакция с оксихлоридом фосфора и тионилхлоридом приводит к терефталоилхлориду.
Также терефталевая кислота вступает в реакции электрофильного замещения. Например, известны реакции её галогенирования в серной кислоте и сульфирования до моносульфопроизводного. Перегонка с оксидом кальция приводит к декарбоксилированию с образованием бензола.
Применение Терефталевая кислота главным образом используется для получения насыщенных полиэфиров. Из полиэтилентерефталата производится от общего количества этих полимеров. Годовая потребность в нём в 1992 году составила 12,6·106 т. Из этого количества примерно используется в текстильной промышленности и производстве промышленных волокон, ещё — для получения пищевых контейнеров (например, бутылок для напитков), причём эта доля постоянно растёт. На производство плёнки для фото, видео, аудиозаписей и фотографий используется ещё от этого количества.
К другим областям применения терефталевой кислоты относятся производство полибутилентерефталата, используемого как промышленная электроизоляция, и диоктилтерефталата.
Учёные из Эдинбургского университета при помощи генетически модифицированных бактерий Escherichia coli смогли переработать терефталевой кислоты в ванилинJoanna C. Sadler, Stephen Wallace. Microbial synthesis of vanillin from waste poly(ethylene terephthalate) // The Royal Society of Chemistry, 2021.
Безопасность Терефталевая кислота обладает низкой токсичностью и лишь вызывает обратимое и мягкое раздражение глаз, кожи и дыхательной системы. Значения ЛД50 для неё составляют (крысы), (мыши). При внутрибрюшинном введении эти значения уменьшаются до или, по другим данным, до для крыс. ЛД100 при таком методе введения равно 3.
Вдыхание аэрозолей терефталевой кислоты, по-видимому, не несёт большой опасности. Известно однако, что при достаточной концентрации вещества и наличии окислителя может происходить взрыв. Для терефталевой кислоты минимальное содержание должно составлять при концентрации кислорода .
Примечания
Ссылки
Категория:Ароматические карбоновые кислоты Категория:Двухосновные карбоновые кислоты