Ацетонитрил
Ацетонитри́л (нитрил уксусной кислоты, этаннитрил, метилцианид) — органическое химическое соединение с формулой CH3CN. Представляет собой бесцветную жидкость со слабым эфирным запахом. Широко используется в органической химии в качестве растворителя.
| Ацетонитрил[1][2] | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Общие | |||
| Сокращения | ACN | ||
| Традиционные названия | Нитрил уксусной кислоты | ||
| Хим. формула | C2H3N | ||
| Рац. формула | CH3CN | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | бесцветная жидкость | ||
| Молярная масса | 41,05 г/моль | ||
| Плотность | 0,787515 г/см³ | ||
| Поверхностное натяжение | 26,64·10-3 Н/м | ||
| Динамическая вязкость | 0,35·10-3 Па·с | ||
| Энергия ионизации | 1177 кДж/моль | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | –44 °C | ||
| • кипения | 81,6 °C | ||
| • вспышки | 6 °C | ||
| • самовоспламенения | 524 °C | ||
| Пределы взрываемости | 3—16 % | ||
| Критическая точка | |||
| • температура | 272,4 °C | ||
| • давление | 47,7 атм | ||
| Мол. теплоёмк. | 91,5 Дж/(моль·К) | ||
| Энтальпия | |||
| • образования | -40,6 кДж/моль | ||
| • плавления | 8,17 кДж/моль | ||
| • кипения | 29,8 кДж/моль | ||
| • сублимации | 32,9 кДж/моль | ||
| Давление пара | 73 ± 1 мм рт.ст.[3] | ||
| Химические свойства | |||
| Диэлектрическая проницаемость | 38,8 | ||
| Оптические свойства | |||
| Показатель преломления | 1,3441 | ||
| Структура | |||
| Дипольный момент | 3,924 Д | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 75-05-8 | ||
| PubChem | 6342 | ||
| Рег. номер EINECS | 200-835-2 | ||
| SMILES | |||
| InChI | |||
| RTECS | AL7700000 | ||
| ChEBI | 38472 | ||
| Номер ООН | 1648 | ||
| ChemSpider | 6102 | ||
| Безопасность | |||
| Предельная концентрация | 10 мг/м³ | ||
| ЛД50 | 2460 мг/кг (мыши, перорально) | ||
| Краткие характер. опасности (H) |
H225, H302+H312+H332, H319 |
||
| Меры предостор. (P) |
P210, P280, P305+P351+P338 |
||
| Пиктограммы СГС |
  |
||
| NFPA 704 | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
Физические свойства
Ацетонитрил смешивается с водой, этиловым спиртом, диэтиловым эфиром, ацетоном, CCl4 и другими органическими растворителями. Он образует азеотропные смеси с водой (т. кип. 76,5 °C, 83,7 % ацетонитрила), бензолом (73,0 °C, 34 %), CCl4 (65 °C, 17 %), этанолом (72,5 °C, 44 %), этилацетатом (74,8 °C, 23 %), многими алифатическими углеводородами[4].
Ацетонитрил используется для растворения масел, жиров, лаков, эфиров целлюлозы, различных синтетических полимеров и неорганических солей[4].
Получение
В промышленности ацетонитрил получают реакцией уксусной кислоты с небольшим избытком аммиака при 300—400 °C в присутствии катализатора.
Выход в данном процессе составляет 90—95 %. Ацетонитрил образуется также как побочный продукт в синтезе акрилонитрила при окислительном аммонолизе пропилена[4].
В лабораторных условиях для синтеза ацетонитрила удобно применять реакцию дегидратации ацетамида под действием пентаоксида фосфора[4].
Лабораторная очистка
Основными примесями в продажном ацетонитриле являются вода, ацетамид, ацетат аммония и аммиак. Осушение ацетонитрила под действием безводных сульфата кальция и хлорида кальция неэффективно. Удалить большую часть воды из ацетонитрила можно встряхиванием с силикагелем или молекулярными ситами. Дальнейшее осушение, а также удаление уксусной кислоты, проводят при добавлении гидрида кальция до окончания выделения водорода. Далее ацетонитрил подвергают фракционной перегонке[5].
Другой способ удаления воды из ацетонитрила заключается в перегонке над небольшим количеством пентаоксида фосфора (0,5—1 % м/о). Избыток P2O5 приводит к образованию оранжевого полимера. Данный метод не подходит в тех случаях, когда ацетонитрил предполагается использовать в реакциях с участием веществ, весьма чувствительных к кислотам. Следы пентаоксида фосфора можно удалить перегонкой над безводным карбонатом калия[5].
Быстрая методика очистки включает осушение над безводным карбонатом калия в течение 24 часов, дальнейшее осушение молекулярными ситами либо борным ангидридом (24 часа) и перегонку[5].
Применение
Ацетонитрил применяется как экстрагент для выделения бутадиена из смеси углеводородов, азеотропный агент для выделения толуола, сырьё для фармацевтической промышленности, растворитель[4].
Применяется также в биохимии как растворитель - важный компонент подвижной фазы для анализа липидного состава биологических образцов (их общелипидных экстрактов) методом высокоэффективной гидрофильной (Hilic) хроматографии. Кроме этого ацетонитрил широко применяется в обращенно-фазовой хроматографии в качестве подвижной фазы как самостоятельно, так и в смесях с другими растворителями, а также водой, благодаря своей низкой вязкости, слабой реакционной активности. Прозрачность в УФ-диапазоне дает возможность применять ацетонитрил в хроматографических системах с детектированием поглощения в УФ-диапазоне.
Ацетонитрил назывался в числе прекурсоров отравляющего вещества «Новичок»[6], входящего в Список 1 веществ, запрещённых Конвенция о химическом оружия.
Безопасность
Ацетонитрил токсичен, всасывается через кожу[4].
В концентрации 15% или более является прекурсором (Таблица III), оборот которого в Российской Федерации ограничен.
Примечания
- Dean J. A. Lange's Handbook of Chemistry. — 15th Ed. — McGraw-Hill, Inc, 1999. — ISBN 0-07-016384-7.
- Sigma-Aldrich. Acetonitrile, anhydrous. Дата обращения: 9 ноября 2013.
- http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0006.html
- Химическая энциклопедия. В пяти томах. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 231.
- Armarego W. L. F., Chai C. L. L. Purification of Laboratory Chemicals. — 6th Ed. — Elsevier, 2009. — С. 91—92. — ISBN 978-1-85617-567-8.
- Gertz, Bill Russia dodges chemical arms ban. Архивировано 23 апреля 2018 года.THE WASHINGTON TIMES. 4 февраля 1997 года
Ссылки
- Sigma-Aldrich. ИК-спектр ацетонитрила. Дата обращения: 10 ноября 2013.
- Sigma-Aldrich. ЯМР-спектр ацетонитрила. Дата обращения: 10 ноября 2013.