Izocyjanian metylu

związek chemiczny

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.

Izocyjanian metylu
Wzór strukturalny
Wzór strukturalny
Trójwymiarowy model cząsteczki
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)
Multimedia w Wikimedia Commons

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

  1. ↑ 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].
  2. ↑ a b Izocyjanian metylu (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-07].
  3. ↑ a b c Methyl isocyanate: Chemical Datasheet (ang.). Cameo Chemicals. [dostęp 2013-12-09].
  4. ↑ Chronology. Union Carbide Corporation, listopad 2010. [dostęp 2011-10-11].
  5. ↑ 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. 
  6. ↑ Slocombe R. J. & Hardy E. E., "Process of Producing Carbamyl Chlorides", U.S. Patent No. 2,480,088, August 23, 1949.
  7. ↑ Merz W, "Procédé et dispositif de préparation d’isocyanates d’alkyle", French Patent, No. 1,400,863, Farbenfabriken Bayer AG, Germany 1965.
  8. ↑ 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. 
  9. ↑ a b Union Carbide Corporation "Methyl Isocyanate" – Product Information Publication, F-41443, November 1967.
  10. ↑ March J., "Advanced Organic Chemistry", 3rd ed., John Wiley & Sons, New York, 1985, p.802
  11. ↑ "American Conference on Government Industrial Hygienist
  12. ↑ 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

  1. "The Bhopal Saga: Causes and Consequences of the Worlds Largest Industrial Disaster", I. Eckerman, Universities Press India, 2005

Linki zewnętrzneEdytuj

Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Izocyjanian_metylu&oldid=60162394”