Изосорбид - Isosorbide
|
|
| Имена | |
|---|---|
|
Предпочтительное название IUPAC
(3 R , 3a R , 6 S , 6a R ) -Гексагидрофуро [3,2- b ] фуран-3,6-диол |
|
| Другие имена
D- изосорбид; 1,4: 3,6-диангидро- D- сорбитол; 1,4-диангидросорбитол
|
|
| Идентификаторы | |
|
3D модель ( JSmol )
|
|
| ЧЭМБЛ | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.010.449 
|
| КЕГГ | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Характеристики | |
| С 6 Н 10 О 4 | |
| Молярная масса | 146,142 г · моль -1 |
| Появление | Сильно гигроскопичные белые хлопья |
| Плотность | 1,30 при 25 ° C |
| Температура плавления | От 62,5 до 63 ° C (от 144,5 до 145,4 ° F; от 335,6 до 336,1 K) |
| Точка кипения | 160 ° C (320 ° F, 433 K) при 10 мм рт. |
| в воде (> 850 г / л), спиртах и кетонах | |
|
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
 проверить ( что есть ?)
  |
|
| Ссылки на инфобоксы | |
Изосорбид - это бициклическое химическое соединение из группы диолов и кислородсодержащих гетероциклов , содержащее два конденсированных фурановых кольца . Исходный материал для изосорбида является D-сорбита , который получают путем каталитического гидрирования D-глюкозы , которая , в свою очередь , полученного путем гидролиза из крахмала . Изосорбид обсуждается как платформенное химическое вещество на растительной основе, из которого могут быть получены биоразлагаемые производные с различной функциональностью .
Изосорбид в настоящее время представляет большой научный и технический интерес как мономерный строительный блок для биополимерных поликарбонатов , сложных полиэфиров , полиуретанов и эпоксидов .
Производство
Гидрирование глюкозы дает сорбит . Изосорбид получают путем катализируемой кислотой дегидратации из D- сорбита , который дает моноциклический furanoid сорбитана , который в свою очередь форм путем дальнейшей дегидратации бициклическое производное furofuran изосорбида.
Реакция дает около 70-80% изосорбида в дополнение к 30-20% нежелательных побочных продуктов, которые необходимо удалять с большими затратами путем перегонки, перекристаллизации из спиртов, перекристаллизации из расплава, сочетанием этих методов или осаждением из паровая фаза. Продукт высокой чистоты (> 99,8%) необходим для использования мономера, когда должны быть получены неокрашенные высокомолекулярные полимеры.
Характеристики
Изосорбид - белое кристаллическое высокогидрофильное твердое вещество. Две вторичные гидроксильные группы в V-образной бициклической системе имеют разную ориентацию, что приводит к разной химической активности. Это позволяет проводить селективную монодериватизацию изосорбида. Гидрокси-группа в 5-положении эндо- ориентирована и образует водородную связь с атомом кислорода в соседнем фурановом кольце. Это делает гидроксигруппу в 5-м положении более нуклеофильной и более реакционной, чем экзо- ориентированная гидроксигруппа в 2-положении; однако он более защищен от воздействия стерически сложных реагентов.
Безопасность
При значении LD 50 25,8 г · кг -1 (крыса, перорально) изосорбид так же нетоксичен, как D-глюкоза (также с LD 50 25,8 г · кг -1 , крыса, перорально) и классифицируется Управлением по пищевым продуктам. и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов FDA как GRAS (« общепризнано как безопасное »).
Использовать
Изосорбид
Из-за выраженной гигроскопичности изосорбид используется в качестве увлажнителя и в медицине как осмотическое мочегонное средство (для лечения гидроцефалии ) и острой закрытоугольной глаукомы . Две вторичные гидроксильные группы делают изосорбид универсальным химическим веществом, доступным из возобновляемых источников. В качестве диола изосорбид может быть моно- или бидериватизирован с использованием стандартных методов органической химии , таких как нитрование , этерификация , этерификация , тозилирование и т.д., и превращен в соединения с интересными свойствами или в мономерные звенья для новых полимеров.
Изосорбидные нитраты
Путем нитрования изосорбида концентрированной азотной кислотой можно получить 2,5- изосорбид динитрат (ISDN). 2,5-изосорбид динитрат (как и его основной метаболит 5-изосорбид мононитрат, ISMN) подходит для лечения стенокардии из-за его сосудорасширяющего действия .
Сложные эфиры изосорбидов
Этерификация изосорбида жирными кислотами дает доступ к моноэфирам изосорбида, которые используются в качестве моющих средств в бытовых чистящих средствах, средствах для мытья посуды и косметических препаратах из-за их свойств как поверхностно-активного вещества. Также доступные диэфиры изосорбидов используются в качестве диспергаторов для пигментов, консервантов, стабилизаторов полимеров, в качестве эмульгаторов для косметики и в качестве пластификаторов для виниловых полимеров (в частности, поливинилхлорида , ПВХ). Изосорбид диоктаноат представляет собой сложный диэфир изосорбида и октановой кислоты (полученный , например, из пальмового масла ) и, следовательно, полностью изготовленный из строительных блоков на биологической основе, и в течение некоторого времени использовался Roquette Frères как полисорб (R) ID 37 в качестве особо неактивного вещества. -токсичный продукт.
Изосорбидные эфиры
Простые изосорбидные эфиры (и, в частности, простейший представитель, 2,5-диметилизосорбид, сокращенно DMI), все чаще используются в качестве возобновляемого растворителя для косметических и фармацевтических препаратов, в качестве добавки к электролиту для литий-ионных аккумуляторов [18] и в качестве добавки к топливу. для дизеля .
Изосорбидные фосфаты
Производные изосорбида фосфорной кислоты исследуются в качестве экологически чистой альтернативы галогенсодержащим антипиренам . До сих пор 1,2,5,6,9,10-гексабромциклододекан (ГБЦД) широко использовался в качестве антипирена в экструдированном пенополистироле (XPS) в строительстве и изоляционном секторе, но он был как SVHC ( вещество очень высокая проблема ), производство и применение запрещены в мае 2013 года. Изосорбидные соединения на основе фосфора, такие как изосорбид бис (дифенилфосфат) [ISTP], рассматриваются в качестве замены.
.svg)
ISTP легко доступен путем переэтерификации изосорбида трифенилфосфатом в присутствии карбоната калия при 150 ° C. Изосорбид-бис-дифенилфосфат, полученный с выходом 88% в виде желтоватого масла, содержит около 20% димеров. Высокая температура разложения ISTP позволяет использовать его в XPS , хотя высокий эффект размягчения является недостатком. Огнестойкость особенно выражена в присутствии серосодержащих синергистов, таких как бис (дифенилфосфинотионил) дисульфид (BDPS). Это позволяет достичь минимального требования противопожарной защиты (класс B2) всего с 3% ISTP.
Полимеры из изосорбида
Изосорбид обладает высокой термической стабильностью и к настоящему времени широко доступен из возобновляемого сырья. Это делает изосорбид интересным в качестве мономера для термопластичных (био) полимеров, таких как полиэфиры и поликарбонаты, а также для термореактивных материалов, таких как полиуретаны или эпоксидные смолы . Гидроксигруппы можно превратить в первичные аминогруппы с помощью тозилатов и азидов или путем добавления акрилонитрила с последующим гидрированием в соответствующие производные аминопропила. Последние используются в качестве исходных материалов для ди- изоцианатов - для получения полиуретанов - в качестве диаминов для получения полиамидов или в качестве отвердителя для эпоксидных смол.
Когда моноэтиленгликоль в качестве диола заменяется изосорбид в полиэфирной полиэтилентерефталата (ПЭТ), polyisosorbide терефталат (ИПН) получают, который характеризуется чрезвычайной термической стабильностью (до 360 ° С в атмосфере азота). Однако по своей природе более низкая реакционная способность вторичных гидроксильных групп в изосорбиде вызывает по сравнению с этим более низкие молекулярные массы и высокое остаточное содержание терефталевой кислоты , что приводит к недостаточной химической стабильности получаемых полимеров. Поэтому современные полиэфиры с изосорбидом и моноэтиленгликолем рассматриваются как диольные компоненты, которые демонстрируют улучшенные свойства, такие как меньшее обесцвечивание.
Изосорбид представляет особый интерес как мономер для поликарбонатов , где он может заменить бисфенол А , который был идентифицирован как ксеноэстроген . Ограничениями поликарбонатов на основе изосорбидов являются их неудовлетворительная термостойкость и ограниченная ударопрочность, которая может быть улучшена путем добавления сомономеров к изосорбиду или с помощью смесей полимеров.
В полиуретанах изосорбид сам по себе может служить диолом [28] или строительным блоком для полиола [29], а также для диизоцианатного компонента или как удлинитель цепи.
При взаимодействии изосорбида с эпихлоргидрином образуется бис-глицидиловый эфир изосорбида (бис-эпоксид), который можно использовать в качестве замены аналога бис-эпоксида бисфенола А. Бис-глицидиловый эфир изосорбида может быть сшит с термореактивными эпоксидными смолами с помощью подходящих отвердителей, таких как полиамины или ангидриды циклических кислот . Эти смолы используются в качестве клея, красок или покрытий для пищевых банок. Кроме того, описаны полиоксазолидоны, которые могут быть получены реакцией диглицидиловых эфиров изосорбида с диизоцианатами. Полиоксазолидоны могут найти применение в качестве жестких, сильно разветвленных и устойчивых к растворителям термореактивных пластиков в электротехнической и электронной промышленности.
Изосорбид - это универсальный платформенный химический продукт, получаемый из возобновляемых ресурсов, который теперь также доступен в промышленных количествах, составляющих десятки тысяч тонн в год. Использование изосорбида в качестве сомономера в ПЭТ в качестве сырья для бутылок и в качестве заменителя бисфенола А, особенно в термореактивных поликарбонатах, в настоящее время считается особенно перспективным.