Izocyjanian metylu
Izocyjanian metylu (MIC, izocyjanometan), H3C-N=C=O – organiczny związek chemiczny, najprostszy możliwy izocyjanian organiczny. Jest półproduktem przy wytwarzaniu pestycydów z grupy karbaminianów (takich jak karbaryl, karbofuran, metomyl czy aldikarb). Używany jest także do produkcji gumy oraz związków adhezyjnych.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 Trójwymiarowy model cząsteczki | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny | C2H3NO | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Inne wzory | CH3NCO | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Masa molowa | 57,5 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd | bezbarwna ciecz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | 624-83-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | izotiocyjanian allilu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ma własności silnie toksyczne i drażniące. W 1984 r. jego duże ilości zostały uwolnione do atmosfery przez zakłady należące do koncernu Union Carbide w Bhopalu, co spowodowało śmierć ponad 18 000 osób[4][5].
Związek ten został po raz pierwszy otrzymany w 1888 r. z kwasu cyjanowego i metanolu.
Właściwości fizyczneEdytuj
W temperaturze pokojowej jest bezbarwną cieczą o silnie nieprzyjemnym zapachu. Temperatura wrzenia wynosi 39,1 °C. Jest wysoce łatwopalny, temperatura zapłonu wynosi −7 °C. Jest rozpuszczalny w wodzie w ilości 6-10 części na 100, jednak ulega następnie hydrolizie.
SyntezaEdytuj
Współcześnie izocyjanian metylu jest produkowany z metyloaminy i fosgenu. Reakcja biegnie w szerokim zakresie temperatur, jednak w produkcji wielkoskalowej syntezuje się go w wysokiej temperaturze w fazie gazowej. Produkty reakcji są następnie chłodzone, w wyniku czego powstały chlorek N-metylokarbaminiowy (MCC, methylcarbamic chloride) ulega kondensacji.
MCC istnieje w równowadze z izocyjanianem metylu.
W celu przesunięcia tej równowagi w prawo, chlorowodór usuwany jest ze środowiska przez przepłukiwanie dowolną zasadą (np. dimetyloanilina, pirymidyna)[6] lub poprzez destylację mieszaniny[7].
ReakcjeEdytuj
MIC reaguje z wieloma substancjami zawierającymi grupy zasadowe, np. N-H lub O-H. Ulega także kondensacji do polimerów zbudowanych z 3 lub większej ilości wyjściowych cząsteczek.
Izocyjanian metylu pod wpływem wody rozkłada się na mocznik oraz dwutlenek węgla z wytworzeniem ciepła (325 cal na gram MIC).
W temp. 25 °C, pod wpływem wody, połowa MIC ulega reakcji w czasie 9 minut[8]. Jeśli wydzielone ciepło nie zostanie odebrane z ośrodka reakcji, tempo reakcji zaczyna wzrastać doprowadzając MIC do wrzenia. Jeżeli MIC znajduje się w przewadze w stosunku do wody, produktem reakcji jest biuret (dimocznik) oraz dwutlenek węgla[9].
Proste związki zawierające wiązanie N-H, takie jak amoniak lub I, II-rzędowe aminy reagują gwałtownie z MIC, tworząc podstawione pochodne mocznika. Inne związki posiadające wiązania N-H, takie jak amidy lub moczniki, reagują z MIC bardzo powoli[10].
Alkohole i fenole, zawierające grupę O-H, reagują powoli z MIC, jednak bieg reakcji może zostać przyspieszony przy zastosowaniu odpowiednich katalizatorów.
Wiele związków jak np. fosfina czy chlorek żelaza i inne związki zawierające metal katalizują powstanie cyklicznego trimeru MIC, z wytworzeniem dużej ilości ciepła. Tworzenie polimerów obserwowane jest przy obecności trilakilowych pochodnych amin. Tworzenie trimerów jest reakcją egzotermiczną (298 cal/g MIC), co może powodować wrzenie mieszaniny reakcyjnej. Z tego też powodu MIC nie powinien być przechowywany w powszechnie stosowanych w przemyśle stalowych zbiornikach[9].
ZagrożeniaEdytuj
Izocyjanian metylu jest związkiem silnie toksycznym. Bezpieczne stężenie w powietrzu według niektórych źródeł to 0,02 ppm[11]. MIC powoduje zaburzenia pracy układu oddechowego przy stężeniu powyżej 0,4 ppm, objawiając się kaszlem, bólem klatki piersiowej, dusznościami, astmą, podrażnieniem oczu, nosa, gardła, a także podrażnieniem skóry. Wyższe stężenia, powyżej 21 ppm mogą powodować obrzęk płuc, wewnętrzne krwotoki, zapalenie płuc oraz śmierć[12].
Efekty toksyczne były obserwowane w czasie katastrofy w Bhopalu, w której uwolniło się do atmosfery 43 000 kg izocyjanianu metylu i innych szkodliwych gazów w silnie zaludnionej strefie 3 grudnia, 1984, zabijając około 20 tys. osób, a u 120 tysięcy powodując różnego typu dolegliwości.
PrzypisyEdytuj
- ↑ a b c d Izocyjanian metylu (ZVG: 11520) (ang. • niem.) w bazie GESTIS, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). [dostęp 2013-12-09].
- ↑ a b Izocyjanian metylu (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-07].
- ↑ a b c Methyl isocyanate: Chemical Datasheet (ang.). Cameo Chemicals. [dostęp 2013-12-09].
- ↑ Chronology. Union Carbide Corporation, listopad 2010. [dostęp 2011-10-11].
- ↑ E. Broughton. The Bhopal disaster and its aftermath: a review.. „Environ Health”. 4 (1), s. 6, 2005. DOI: 10.1186/1476-069X-4-6. PMID: 15882472.
- ↑ Slocombe R. J. & Hardy E. E., "Process of Producing Carbamyl Chlorides", U.S. Patent No. 2,480,088, August 23, 1949.
- ↑ Merz W, "Procédé et dispositif de préparation d’isocyanates d’alkyle", French Patent, No. 1,400,863, Farbenfabriken Bayer AG, Germany 1965.
- ↑ Castro, Enrique A., Moodie, Roy B., Sansom, Peter J.. The kinetics of hydrolysis of methyl and phenyl lsocyanates. „Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2”, s. 737-742, 1985. DOI: 10.1039/P29850000737.
- ↑ a b Union Carbide Corporation "Methyl Isocyanate" – Product Information Publication, F-41443, November 1967.
- ↑ March J., "Advanced Organic Chemistry", 3rd ed., John Wiley & Sons, New York, 1985, p.802
- ↑ "American Conference on Government Industrial Hygienist
- ↑ G. Kimmerle, A. Eben. Zur Toxicität von Methylisocyanat und dessen quantitativer Bestimmung in der Luft. „Arch Toxikol”. 20, s. 235-41, 1964. PMID: 14230785.
BibliografiaEdytuj
- "The Bhopal Saga: Causes and Consequences of the Worlds Largest Industrial Disaster", I. Eckerman, Universities Press India, 2005
Linki zewnętrzneEdytuj
- NIOSH Safety and Health Topic: Isocyanates, from the website of the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)
- http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/f?./temp/~JTfkyc:1, Methyl Isocyanate from NLM's Hazardous Substances Databank