El acrilonitrilo es un compuesto orgánico con la fórmula CH 2 CHCN. Es un líquido volátil incoloro, aunque las muestras comerciales pueden ser amarillas debido a las impurezas. Tiene un olor acre a ajo o cebolla. [4] En cuanto a su estructura molecular , consta de un grupo vinilo unido a un nitrilo . Es un monómero importante para la fabricación de plásticos útiles como el poliacrilonitrilo . Es reactivo y tóxico a dosis bajas. [5] El acrilonitrilo fue sintetizado por primera vez por el químico francés Charles Moureu.(1863-1929) en 1893. [6]
Nombres | |||
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Nombre IUPAC preferido Prop-2-enenitrilo | |||
Otros nombres Acrilonitrilo 2-propenonitrilo Cianoeteno Cianuro de vinilo (VCN) Cianoetileno [1] Propenonitrilo [1] | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
CHEMBL | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.003.152 | ||
Número CE |
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KEGG | |||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
un numero | 1093 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
C 3 H 3 N | |||
Masa molar | 53,064 g · mol −1 | ||
Apariencia | Líquido incoloro | ||
Densidad | 0,81 g / cm 3 | ||
Punto de fusion | −84 ° C (−119 ° F; 189 K) | ||
Punto de ebullición | 77 ° C (171 ° F; 350 K) | ||
solubilidad en agua | 70 g / L | ||
log P | 0,19 [2] | ||
Presión de vapor | 83 mmHg [1] | ||
Peligros | |||
Principales peligros | inflamable reactivo tóxico potencial carcinógeno ocupacional [1] | ||
Ficha de datos de seguridad | ICSC 0092 | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | 4 3 2 | ||
punto de inflamabilidad | -1 ° C; 30 ° F; 272 K | ||
autoignición temperatura | 471 ° C (880 ° F; 744 K) | ||
Límites explosivos | 3-17% | ||
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
LC 50 ( concentración media ) | 500 ppm (rata, 4 h) 313 ppm (ratón, 4 h) 425 ppm (rata, 4 h) [3] | ||
LC Lo ( más bajo publicado ) | 260 ppm (conejo, 4 h) 575 ppm (conejillo de indias, 4 h) 636 ppm (rata, 4 h) 452 ppm (humano, 1 h) [3] | ||
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |||
PEL (permitido) | TWA 2 ppm C 10 ppm [15 minutos] [piel] [1] | ||
REL (recomendado) | Ca TWA 1 ppm C 10 ppm [15 minutos] [piel] [1] | ||
IDLH (peligro inmediato) | 85 ppm [1] | ||
Compuestos relacionados | |||
Nitrilos relacionados | acetonitrilo propionitrilo | ||
Compuestos relacionados | acroleína de ácido acrílico | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Ocurrencia
El acrilonitrilo no se forma naturalmente en la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, puede ocurrir a niveles de hasta 0.11 ppm en sitios industriales. Persiste en el aire hasta por una semana. Se descompone al reaccionar con oxígeno y radicales hidroxilo para formar cianuro de formilo y formaldehído . [7] El acrilonitrilo es nocivo para la vida acuática . [8]
Se ha detectado acrilonitrilo en la atmósfera de Titán , una luna de Saturno . [9] [10] [11] Las simulaciones por computadora sugieren que en Titán existen condiciones tales que el compuesto podría formar estructuras similares a las membranas celulares y vesículas en la Tierra, llamadas azotosomas. [9] [10]
Producción
El acrilonitrilo se produce por amoxidación catalítica de propileno , también conocido como proceso SOHIO . En 2002, la capacidad de producción mundial se estimó en 5 millones de toneladas por año. [5] [12] El acetonitrilo y el cianuro de hidrógeno son subproductos importantes que se recuperan para la venta. [5] De hecho, la escasez de acetonitrilo de 2008-2009 fue causada por una disminución en la demanda de acrilonitrilo. [13]
- 2 CH 3 −CH = CH 2 + 2 NH 3 + 3 O 2 → 2 CH 2 = CH – C≡N + 6 H 2 O
En el proceso SOHIO, el propileno , el amoníaco y el aire (oxidante) pasan a través de un reactor de lecho fluidizado que contiene el catalizador a 400–510 ° C y 50–200 kPa g . Los reactivos pasan a través del reactor solo una vez, antes de enfriarse en ácido sulfúrico acuoso. El exceso de propileno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y dinitrógeno que no se disuelven se ventilan directamente a la atmósfera o se incineran. La solución acuosa consta de acrilonitrilo, acetonitrilo, ácido cianhídrico y sulfato de amonio (del exceso de amoníaco). Una columna de recuperación elimina el agua a granel y el acrilonitrilo y el acetonitrilo se separan por destilación. Históricamente, uno de los primeros catalizadores exitosos fue el fosfomolibdato de bismuto (Bi 9 PMo 12 O 52 ) soportado sobre sílice como catalizador heterogéneo. [14] Desde entonces se han realizado más mejoras. [5]
Rutas industriales emergentes
Se están desarrollando varias rutas de química verde para la síntesis de acrilonitrilo a partir de materias primas renovables, como biomasa lignocelulósica , glicerol (de la producción de biodiésel ) o ácido glutámico (que a su vez se puede producir a partir de materias primas renovables). La ruta lignocelulósica implica la fermentación de la biomasa a ácido propiónico y ácido 3-hidroxipropiónico que luego se convierten en acrilonitrilo por deshidratación y amoxidación . [15] La ruta del glicerol comienza con la pirólisis a acroleína , que se somete a amoxidación para dar acrilonitrilo. [16] La ruta del ácido glutámico emplea descarboxilación oxidativa a ácido 3-cianopropanoico, seguida de una descarbonilación-eliminación a acrilonitrilo. [17] De estos, la ruta del glicerol se considera en general la más viable, aunque los métodos actuales aún no pueden competir con el proceso SOHIO en términos de costo. [15] [16]
Usos
El acrilonitrilo se utiliza principalmente como monómero para preparar poliacrilonitrilo , un homopolímero o varios copolímeros importantes , como estireno-acrilonitrilo (SAN), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), acrilonitrilo estireno acrilato (ASA) y otros cauchos sintéticos como acrilonitrieno. (NBR). La hidrodimerización del acrilonitrilo produce adiponitrilo , que se utiliza en la síntesis de ciertas medias de nailon :
- 2 CH 2 = CHCN + 2 e - + 2 H + → NCCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CN
También se utilizan pequeñas cantidades como fumigante . El acrilonitrilo y sus derivados, como el 2-cloroacrilonitrilo, son dienófilos en las reacciones de Diels-Alder . El acrilonitrilo también es un precursor en la fabricación industrial de acrilamida y ácido acrílico . [5]
Efectos en la salud
El acrilonitrilo es altamente inflamable y tóxico en dosis bajas. Sufre una polimerización explosiva . El material en combustión libera humos de cianuro de hidrógeno y óxidos de nitrógeno . Está clasificado como carcinógeno de Clase 2B (posiblemente carcinógeno) por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC), [18] y los trabajadores expuestos a altos niveles de acrilonitrilo en el aire son diagnosticados con cáncer de pulmón con mayor frecuencia que el resto de la población. [19] El acrilonitrilo aumenta el cáncer en pruebas de dosis altas en ratas y ratones machos y hembras [20] e induce la apoptosis en las células madre mesenquimales del cordón umbilical humano . [21]
Se evapora rápidamente a temperatura ambiente (20 ° C) para alcanzar concentraciones peligrosas; La irritación de la piel , la irritación de las vías respiratorias y la irritación de los ojos son los efectos inmediatos de esta exposición. [8] Las vías de exposición de los seres humanos incluyen emisiones , gases de escape de automóviles y humo de cigarrillo que pueden exponer al sujeto humano directamente si inhala o fuma. Las vías de exposición incluyen la inhalación, la vía oral y, hasta cierto punto, la absorción dérmica (probada con humanos voluntarios y en estudios con ratas). [22] La exposición repetida causa sensibilización de la piel y puede causar daño al sistema nervioso central y al hígado . [8]
Hay dos procesos principales de excreción de acrilonitrilo. El método principal es la excreción en la orina cuando el acrilonitrilo se metaboliza al conjugarse directamente con glutatión . El otro método es cuando el acrilonitrilo se convierte enzimáticamente en óxido de 2-cianoetileno que producirá productos finales de cianuro que finalmente forman tiocianato , que se excreta a través de la orina. [22] Por tanto, la exposición puede detectarse mediante extracciones de sangre y muestras de orina. [18]
Referencias
- ^ a b c d e f g h Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0014" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ "Acrilonitrilo_msds" .
- ^ a b "Acrilonitrilo" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ "Pautas de manejo médico para el acrilonitrilo" . Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades . Consultado el 10 de junio de 2020 .
- ^ a b c d e Brazdil, James F. "Acrilonitrilo". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a01_177.pub3 .
- ^
- Moureu, C. (1893). "Contribution à l'étude de l'acide acrylique et de ses dérivés" [Contribución al estudio del ácido acrílico y de sus derivados]. Annales de chimie et de physique . 7º. 2 : 145–212. Véanse especialmente las págs. 187-189 ("Nitrile acrylique ou cyanure de vinyle (Propène-nitrile)").
- Moureu, C. (1893). "Nitrilo acrílico, cianuro de vinilo (propène-nitrilo)" [ Nitrilo acrílico, cianuro de vinilo (propenonitrilo)]. Bulletin de la Société Chimique de France . 3er. 9 : 424–427.
- ^ Grosjean, Daniel (diciembre de 1990). "Química atmosférica de contaminantes tóxicos. 3. Alifáticos insaturados: acroleína, acrilonitrilo, anhídrido maleico". Revista de la Asociación de Gestión de Residuos y Aire . 40 (12): 1664–1669. doi : 10.1080 / 10473289.1990.10466814 .
- ^ a b c "CDC - Acrilonitrilo - Tarjetas internacionales de seguridad química" . www.cdc.gov . NIOSH . Consultado el 31 de julio de 2015 .
- ^ a b Wall, Mike (28 de julio de 2017). "Titán de la luna de Saturno tiene moléculas que podrían ayudar a hacer membranas celulares" . Space.com . Consultado el 29 de julio de 2017 .
- ^ a b Palmer, Maureen Y .; et al. (28 de julio de 2017). "Detección de ALMA y potencial astrobiológico del cianuro de vinilo en Titán" . Avances científicos . 3 (7): e1700022. Código bibliográfico : 2017SciA .... 3E0022P . doi : 10.1126 / sciadv.1700022 . PMC 5533535 . PMID 28782019 .
- ^ Kaplan, Sarah (8 de agosto de 2017). "Esta extraña luna de Saturno tiene algunos ingredientes esenciales para la vida" . The Washington Post . Consultado el 8 de agosto de 2017 .
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- ^ a b Hoja de datos de acrilonitrilo: Documento de apoyo (CAS No. 107-13-1) . epa.gov
enlaces externos
- Inventario Nacional de Contaminantes - Acrilonitrilo
- Comparación de los posibles riesgos de cáncer de la exposición humana a carcinógenos de roedores
- Acrilonitrilo - Sistema integrado de información de riesgos , Agencia de Protección Ambiental de EE . UU.
- CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos - Acrilonitrilo
- Tabla OSHA Z-1 para contaminantes del aire