Изоцианат что это такое

СОДЕРЖАНИЕ

Структура и склеивание

Производство

RNH ₂ + COCl ₂ → RNCO + 2 HCl

Эти реакции протекают через карбамоилхлорид (RNHC (O) Cl). Из-за опасной природы фосгена производство изоцианатов требует особых мер предосторожности.

Другой путь получения изоцианатов включает добавление изоциановой кислоты к алкенам. Кроме того, алкилизоцианаты образуются в результате реакций замещения с участием алкилгалогенидов и цианатов щелочных металлов.

Три реакции перегруппировки с участием нитренов дают изоцианаты:

Реактивность

С нуклеофилами

При обработке спиртом изоцианат образует уретановую связь:

ROH + R’NCO → ROC (O) N (H) R ‘(R и R’ представляют собой алкильные или арильные группы)

Изоцианаты реагируют с водой с образованием диоксида углерода :

Изоцианаты также реагируют с аминами с образованием мочевины :

R ₂ NH + R’NCO → R ₂ NC (O) N (H) R ‘

Добавление изоцианата к мочевине дает биурет :

R ₂ NC (O) N (H) R ‘+ R «NCO → R ₂ NC (O) NR’C (O) NHR»

Карбодиимиды производятся декарбоксилированием алкила и арилизоцианата с использованием оксидов фосфина в качестве катализатора:

Циклизация

Реакции перегруппировки

Изоцианаты являются обычными промежуточными продуктами при синтезе первичных аминов путем гидролиза :

Общие изоцианаты

Общие приложения

MDI обычно используется при производстве жестких пен и поверхностных покрытий. Пенополиуретановые плиты используются в строительстве для утепления. TDI обычно используется там, где используются эластичные пенопласты, например, в мебели и постельных принадлежностях. И MDI, и TDI используются в производстве клеев и герметиков из-за погодоустойчивых свойств. Изоцианаты, как MDI, так и TDI, широко используются для распыления изоляции из-за скорости и гибкости применения. Пену можно распылять на конструкции и затвердевать на месте или сохранять некоторую гибкость в соответствии с требованиями применения. HDI обычно используется в высокоэффективных покрытиях поверхностей, включая автомобильные краски.

Здоровье и безопасность

И Национальная токсикологическая программа США (NTP), и Международное агентство по изучению рака (IARC) оценили TDI как потенциальный канцероген для человека, а Группа 2B «возможно канцерогенная для человека». MDI кажется относительно безопасным и маловероятным канцерогеном для человека. IARC оценивает MDI как группу 3, «не поддающуюся классификации по его канцерогенности для людей».

Все основные производители MDI и TDI являются членами Международного института изоцианатов, который способствует безопасному обращению с MDI и TDI.

Опасности

Токсичность

Воздействие на кожу может происходить при смешивании, распылении покрытий или нанесении и нанесении покрытий вручную. Известно, что воздействие изоцианатов на кожу приводит к респираторной сенсибилизации. Даже при использовании правильных средств индивидуальной защиты (СИЗ) воздействие может происходить на не полностью покрытые участки тела. Изоцианаты также могут проникать в ненадлежащие СИЗ, что требует частой смены как одноразовых перчаток, так и костюмов, если они подвергаются чрезмерному воздействию.

Воспламеняемость

Контроль опасностей

Устранение и замена направлено на устранение опасности непосредственно от использования в промышленных процессах. Устранение, если возможно, также устраняет необходимость в других средствах контроля. Если исключить невозможно, замена менее опасным изоцианатом также может снизить опасность. Из-за опасности, присущей изоцианатам, в настоящее время ведутся исследования подходящих заменителей. EPA спонсировало работу по поиску подходящих заменителей изоцианатов в полиуретановых покрытиях.

Промышленная гигиена

Наблюдение за гигиеной труда в первую очередь является прерогативой профессиональных медиков. Это может включать консультирование, проверку соответствия респиратора, отслеживание биологического воздействия с использованием индексов биологического воздействия (BEI) и результатов PFT. Уровни биологического мониторинга изоцианатов существуют, но не всегда могут использоваться. Один из примеров программы мониторинга ВМС США основан на тестировании функции легких и скрининговых анкетах.

Сочетание промышленной гигиены и медицинского наблюдения может оказать значительное влияние на заболеваемость профессиональной астмой.

Пределы профессионального воздействия

Пределы воздействия могут быть выражены в виде предельных значений, максимального значения, пределов краткосрочного воздействия (STEL), пределов воздействия на 15 минут или пределов средневзвешенного времени за 8 часов (TWA). Ниже приведен не исчерпывающий образец, так как менее распространенные изоцианаты также имеют определенные ограничения в Соединенных Штатах, а в некоторых регионах существуют ограничения на общий изоцианат, который признает некоторую неопределенность в отношении безопасности смесей химических веществ по сравнению с чистыми химическими веществами. выдержки. Например, хотя OEL для HDI отсутствует, NIOSH имеет REL 5 частей на миллиард для 8-часового TWA и предельное значение 20 частей на миллиард, что соответствует рекомендациям для MDI.

Регулирование

Соединенные Штаты

Управление по охране труда и здоровья (OSHA) является регулирующим органом, отвечающим за безопасность работников. OSHA устанавливает допустимый предел воздействия (PEL) 20 частей на миллиард для ДИ и подробное техническое руководство по оценке воздействия.

Агентство по охране окружающей среды ( EPA ) также участвует в регулировании изоцианатов в отношении окружающей среды, а также лиц, не являющихся рабочими, которые могут подвергаться воздействию.

Европейский Союз

Международные группы

Организация Объединенных Наций через Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ) вместе с Международной организацией труда (МОТ) и Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) сотрудничает в Международной программе химической безопасности (МПХБ) с целью публикации сводных документов по химическим веществам. IPCS опубликовала один такой документ в 2000 году, в котором резюмируется состояние научных знаний о ДИ.

МАИР оценивает данные об опасности химических веществ и присваивает рейтинг риска канцерогенеза. В случае TDI окончательная оценка, возможно, канцерогена для человека (Группа 2B). Окончательная оценка MDI не поддается классификации по его канцерогенности для человека (группа 3).

Источник

Изоцианаты

ИЗОЦИАНАТЫ — органические соединения с общей формулой RN=C=O, где R — органический радикал. Различают: в зависимости от природы радикала, связанного с атомом азота, — алкил-, арил-, гетерил-, ацил-, сульфонилизоцианаты и их производные; в зависимости от числа цианатных групп NCO в молекуле — моно-, ди-, три- и полицианаты. Широко применяемые И. представляют собой бесцветные жидкости, перегоняющиеся без разложения; обладают резким запахом. Слабые основания, высокореакционноспособны: наиболее характерны реакции присоединения нуклеофильных реагентов по связи C=N.

Ароматические И. более активны, чем алифатические. Еще легче реагируют ацил- и сульфонилизоцианаты. И. и диизоцианаты легко гидролизуются в амины. Алифатические И. самопроизвольно полимеризуются, превращаясь в эфиры изоциануровой кислоты.

Основным применением И. является синтез полиуретанов и некоторых синтетических волокон. Входят в состав красок, лаков, пропиток для текстильных материалов. Используются как вулканизирующие агенты резиновых смесей, в бетонных заполнителях.

Содержание изоцианатов в воздухе рабочей зоны

Наименование вещества, № CAS

Сокращения и обозначения: ПДК — предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (по ГН 2.2.5.686—98); п — пары; а — аэрозоль; класс — класс опасности вещества согласно ГОСТ 12.1.007—76; “+” — требуется специальная защита кожи и глаз; А — вещества, способные вызывать аллергические заболевания.

И. вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек — от местного зуда до дерматитов, в т. ч. аллергических. Слезотечение встречается часто, конъюнктивит возникает редко. Обнаруживаются астматические проявления, начиная от незначительно затрудненного дыхания до острых приступов. Приступы астмы может провоцировать воздействие таких внешних факторов, как физическая нагрузка и холодный воздух. Сенсибилизированная астма обычно является IgE-опосредованной.

Патофизиология интоксикации не очень ясна. Полагают, что существует первичное раздражение, размышляют и об иммунном механизме. Обнаружены специфические антитела в сыворотке работников, имевших контакт с МФНЦ. Восприимчивость может быть определена с помощью провоцирующих тестов, которые, чтобы избежать нежелательной реакции и дальнейшей сенсибилизации, необходимо проводить с большой осторожностью. Многие аллергические тесты (напр., с ацетилхолином или со стандартными аллергенами), как правило, дают отрицательный результат. Определение жизненной емкости легких является наиболее удобным способом отражения недостаточного дыхания. Обычные функциональные исследования др. органов и систем не выявляют изменений.

При работе с И. необходима вентиляция и защитное оборудование, а также обучение работников правилам техники безопасности и гигиены. Важно расположить местную вентиляцию как можно ближе к источнику паров И. Распад и выделение И. из пенополиуретанов и клеев должны быть учтены в проектах любых промышленных процессов. Медицинский осмотр при приеме на работу с И. позволяет выявлять людей, у которых в прошлом была кожная или дыхательная аллергия. Работники, подвергающиеся воздействию И., должны регулярно проходить медицинское обследование.

Полезное

Смотреть что такое “Изоцианаты” в других словарях:

Изоцианаты — Изоцианаты органические соединения, содержащие функциональную группу N=C=O[1]. Содержание 1 Свойства 2 Синтез 3 Применение … Википедия

ИЗОЦИАНАТЫ — RN C O, эфиры изоциановой кислоты (R органический радикал); бесцветные жидкости, некоторые кристаллические вещества. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном COCL2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в производстве полиуретанов, лаков и… … Большой Энциклопедический словарь

Изоцианаты — эфиры изоциановой кислоты, R N = С = О, где R алифатический, ароматический, алкил ароматический или гетероциклический радикал. И. бесцветные или слабоокрашенные жидкости либо кристаллические вещества (см. таблицу). В зависимости от числа… … Большая советская энциклопедия

изоцианаты — органические соединения общей формулы RN=C=O (R органический радикал); бесцветные жидкости, некоторые кристаллические вещества. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном COCl2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в производстве… … Энциклопедический словарь

ИЗОЦИАНАТЫ — органич. соед. общей ф лы RN=C=O (R органич. радикал); бесцв. жидкости, нск рые кристаллич. в ва. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном СОСl2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в произ ве полиуретанов, лаков и клеёв, гербицидов … Естествознание. Энциклопедический словарь

ИЗОЦИАНАТЫ БЛОКИРОВАННЫЕ — (скрытые изоцианаты), как правило, продукты взаимод. изоцианатов с соед., содержащими активный атом Н (т. наз. блокирующими агентами), общей ф лы RNHC(O)A, где А остаток блокирующего агента НА. Для получения И. б. кроме обычных алифатич.,… … Химическая энциклопедия

АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — А. МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 1. С1 : металлоорганические соединения. Эти соединения обычно получают двумя методами: а) действием активного металла (Na, Li, Mg, Zn) на органический галогенид, например: или б) действием галогенида менее… … Энциклопедия Кольера

ПОЛИУРЕТАНЫ — гетероцепные полимеры, содержащие незамещенные и(или) замещенные уретановые группы ЧN(R)ЧС(О)ОЧ (R = Н, алкил, арил или ацил). Кол во уретановых групп зависит от мол. массы П. и соотношения исходных компонентов. В зависимости от природы последних … Химическая энциклопедия

Источник

Изоцианаты

Содержание

Свойства

Изоцианаты, будучи гетерокумуленами, являются активными электрофилами. При взаимодействии с первичными и вторичными аминами образуют замещённые мочевины, со спиртами — карбаматы (уретаны), гидролизуются водой до аминов и углекислоты.

Восстановление изоцианатов алюмогидридом лития ведёт к метиламинам:

RNCO + [H] RNHCH₃

1,2-циклоприсоединение изоцианатов к алкенам используется для синтеза напряжённых N-замещённых бета-лактамов, являющихся, в частности, структурным фрагментом антибиотиков пенициллинового ряда. Для получения незамещённых лактамов применяется N-хлорсульфонилизоцианат, способный присоединяться даже к простейшим незамещённым алкенам и лёгкости удаления хлорсульфонильной группы. В реакции с 1,3-диенами N-хлорсульфонилизоцианат способен образовывать и продукты 1,4-циклоприсоединения.

Изоцианаты способны к димеризации с образованием уретдионов (1,2-азетидин-2,4-дионов), реакция катализируется триалкилфосфинами и, с меньшей эффективностью, третичными аминами (например, пиридином). Реакция обратима, при нагреве уретдионы разлагаются с образованием исходных изоцианатов:

Изоцианаты также могут тримеризоваться с образованием три-N-замещенных циануровых кислот. Эта реакция катализируется слабыми основаниями (ацетатом калия, триэтиламином и т. п.).

Взаимодействие иминофосфоранов с изоцианатами по типу реакции Виттига является одним из методов синтеза карбодиимидов:

R-N=PPh₃ + R’-NCO R’-N=C=N-R + Ph₃P=O

Синтез

Наиболее распространённый метод синтеза изоцианатов — реакция аминов с фосгеном (фосгенирование аминов), реакция идёт в среде инертного растворителя через промежуточное образование карбамоилхлоридов:

RNH₂ + COCl₂ RNHCOCl + HCl RNHCOCl RNCO + HCl

Этот метод является и основным промышленным методом синтеза изоцианатов.

В случае синтеза промышленно важных диизоцианатов, использующихся в производстве полиуретанов (толуилендиизоцианат, дифенилметандиизоцианат) фосгенирование ведут в две стадии:

Другой метод синтеза изоцианатов, использующийся в промышленности — термическое разложение карбаматов:

R’NHCOOR R’NCO + ROH

Карбаматы, в свою очередь, могут быть получены реакцией соответствующего амина с мочевиной и спиртом:

R’NH₂ + NH₂CONH₂ + ROH R’NHCOOR + 2NH₃

Такой «бесфосгенный» метод в промышленности используется для синтеза алифатических изоцианатов, в частности, гексаметилендиизоцианата.

В лабораторной практике вместо газообразного и опасного в обращении фосгена может быть использован оксалилхлорид: он реагирует с аминами и амидами с образованием соответствующих изоцианатов, отщепляя окись углерода:

RNH₂ + (COCl)₂ RNCO + CO + 2 HCl

Изоцианаты, гидролизующиеся in situ до аминов, также образуются в качестве промежуточных продуктов в перегруппировках Гофмана, Курциуса и Лоссена и могут быть выделены при проведении реакции в инертных растворителях:

RCONH₂ + Hal₂ RCONHHal RCNO + HHal (Реакция Гофмана) RCOCl + NaN₃ RCN₃ RCNO + N₂ (Реакция Курциуса) RCONHOR’ + OH − R’CNO + RCOO − (Реакция Лоссена)

Изоцианиты также могут быть синтезированы присоединением изоциановой кислоты к алкенам, легче всего реагируют алкены с терминальной двойной связью и электрондонорным заместителем при двойной связи, например, виниловые эфиры:

RO-CH=CH₂ + HNCO RO-CH(CH₃)-N=C=O

R—N≡C + [O] RN=C=О

Применение

Основное промышленное применение изоцианатов — использование их в сочетании с многоатомными спиртами для дальнейшего синтеза полиуретанов. Метилизоцианат используется в синтезе пестицидов.

Объем мирового рынка изоцианатов в 2000 году составлял 4,4 миллиона тонн, из которых 61,3 % приходилось на метилендифенилдиизоцианат (МДИ), 34,1 % на толуилендиизоцианат (ТДИ), 3,4 % на гескаметилендиизоцианат (ГДИ) и 1,2 % на изофоронилдиизоцианат (ИФДИ).

См. также

Литература

Примечания

Полезное

Смотреть что такое “Изоцианаты” в других словарях:

ИЗОЦИАНАТЫ — RN C O, эфиры изоциановой кислоты (R органический радикал); бесцветные жидкости, некоторые кристаллические вещества. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном COCL2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в производстве полиуретанов, лаков и… … Большой Энциклопедический словарь

Изоцианаты — эфиры изоциановой кислоты, R N = С = О, где R алифатический, ароматический, алкил ароматический или гетероциклический радикал. И. бесцветные или слабоокрашенные жидкости либо кристаллические вещества (см. таблицу). В зависимости от числа… … Большая советская энциклопедия

изоцианаты — органические соединения общей формулы RN=C=O (R органический радикал); бесцветные жидкости, некоторые кристаллические вещества. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном COCl2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в производстве… … Энциклопедический словарь

ИЗОЦИАНАТЫ — органич. соед. общей ф лы RN=C=O (R органич. радикал); бесцв. жидкости, нск рые кристаллич. в ва. Получают реакцией первичных аминов RNH2 с фосгеном СОСl2. Диизоцианаты OCN(R)nNCO применяют в произ ве полиуретанов, лаков и клеёв, гербицидов … Естествознание. Энциклопедический словарь

ИЗОЦИАНАТЫ БЛОКИРОВАННЫЕ — (скрытые изоцианаты), как правило, продукты взаимод. изоцианатов с соед., содержащими активный атом Н (т. наз. блокирующими агентами), общей ф лы RNHC(O)A, где А остаток блокирующего агента НА. Для получения И. б. кроме обычных алифатич.,… … Химическая энциклопедия

АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — А. МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 1. С1 : металлоорганические соединения. Эти соединения обычно получают двумя методами: а) действием активного металла (Na, Li, Mg, Zn) на органический галогенид, например: или б) действием галогенида менее… … Энциклопедия Кольера

ПОЛИУРЕТАНЫ — гетероцепные полимеры, содержащие незамещенные и(или) замещенные уретановые группы ЧN(R)ЧС(О)ОЧ (R = Н, алкил, арил или ацил). Кол во уретановых групп зависит от мол. массы П. и соотношения исходных компонентов. В зависимости от природы последних … Химическая энциклопедия

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Структура и склеивание

Производство

RNH ₂ + COCl ₂ → RNCO + 2 HCl

Эти реакции протекают через карбамоилхлорид (RNHC (O) Cl). Из-за опасной природы фосгена производство изоцианатов требует особых мер предосторожности.

Другой путь получения изоцианатов включает добавление изоциановой кислоты к алкенам. Кроме того, алкилизоцианаты образуются в результате реакций замещения с участием алкилгалогенидов и цианатов щелочных металлов.

Три реакции перегруппировки с участием нитренов дают изоцианаты:

Реактивность

С нуклеофилами

При обработке спиртом изоцианат образует уретановую связь:

ROH + R’NCO → ROC (O) N (H) R ‘(R и R’ представляют собой алкильные или арильные группы)

Изоцианаты реагируют с водой с образованием диоксида углерода :

Изоцианаты также реагируют с аминами с образованием мочевины :

R ₂ NH + R’NCO → R ₂ NC (O) N (H) R ‘

Добавление изоцианата к мочевине дает биурет :

R ₂ NC (O) N (H) R ‘+ R «NCO → R ₂ NC (O) NR’C (O) NHR»

Карбодиимиды производятся декарбоксилированием алкила и арилизоцианата с использованием оксидов фосфина в качестве катализатора:

Циклизация

Реакции перегруппировки

Изоцианаты являются обычными промежуточными продуктами при синтезе первичных аминов путем гидролиза :

Общие изоцианаты

Общие приложения

MDI обычно используется при производстве жестких пен и поверхностных покрытий. Пенополиуретановые плиты используются в строительстве для утепления. TDI обычно используется там, где используются эластичные пенопласты, например, в мебели и постельных принадлежностях. И MDI, и TDI используются в производстве клеев и герметиков из-за погодоустойчивых свойств. Изоцианаты, как MDI, так и TDI, широко используются для распыления изоляции из-за скорости и гибкости применения. Пену можно распылять на конструкции и затвердевать на месте или сохранять некоторую гибкость в соответствии с требованиями применения. HDI обычно используется в высокоэффективных покрытиях поверхностей, включая автомобильные краски.

Здоровье и безопасность

И Национальная токсикологическая программа США (NTP), и Международное агентство по изучению рака (IARC) оценили TDI как потенциальный канцероген для человека, а Группа 2B «возможно канцерогенная для человека». MDI кажется относительно безопасным и маловероятным канцерогеном для человека. IARC оценивает MDI как группу 3, «не поддающуюся классификации по его канцерогенности для людей».

Все основные производители MDI и TDI являются членами Международного института изоцианатов, который способствует безопасному обращению с MDI и TDI.

Опасности

Токсичность

Воздействие на кожу может происходить при смешивании, распылении покрытий или нанесении и нанесении покрытий вручную. Известно, что воздействие изоцианатов на кожу приводит к респираторной сенсибилизации. Даже при использовании правильных средств индивидуальной защиты (СИЗ) воздействие может происходить на не полностью покрытые участки тела. Изоцианаты также могут проникать в ненадлежащие СИЗ, что требует частой смены как одноразовых перчаток, так и костюмов, если они подвергаются чрезмерному воздействию.

Воспламеняемость

Контроль опасностей

Устранение и замена направлено на устранение опасности непосредственно от использования в промышленных процессах. Устранение, если возможно, также устраняет необходимость в других средствах контроля. Если исключить невозможно, замена менее опасным изоцианатом также может снизить опасность. Из-за опасности, присущей изоцианатам, в настоящее время ведутся исследования подходящих заменителей. EPA спонсировало работу по поиску подходящих заменителей изоцианатов в полиуретановых покрытиях.

Промышленная гигиена

Наблюдение за гигиеной труда в первую очередь является прерогативой профессиональных медиков. Это может включать консультирование, проверку соответствия респиратора, отслеживание биологического воздействия с использованием индексов биологического воздействия (BEI) и результатов PFT. Уровни биологического мониторинга изоцианатов существуют, но не всегда могут использоваться. Один из примеров программы мониторинга ВМС США основан на тестировании функции легких и скрининговых анкетах.

Сочетание промышленной гигиены и медицинского наблюдения может оказать значительное влияние на заболеваемость профессиональной астмой.

Пределы профессионального воздействия

Пределы воздействия могут быть выражены в виде предельных значений, максимального значения, пределов краткосрочного воздействия (STEL), пределов воздействия на 15 минут или пределов средневзвешенного времени за 8 часов (TWA). Ниже приведен не исчерпывающий образец, так как менее распространенные изоцианаты также имеют определенные ограничения в Соединенных Штатах, а в некоторых регионах существуют ограничения на общий изоцианат, который признает некоторую неопределенность в отношении безопасности смесей химических веществ по сравнению с чистыми химическими веществами. выдержки. Например, хотя OEL для HDI отсутствует, NIOSH имеет REL 5 частей на миллиард для 8-часового TWA и предельное значение 20 частей на миллиард, что соответствует рекомендациям для MDI.

Регулирование

Соединенные Штаты

Управление по охране труда и здоровья (OSHA) является регулирующим органом, отвечающим за безопасность работников. OSHA устанавливает допустимый предел воздействия (PEL) 20 частей на миллиард для ДИ и подробное техническое руководство по оценке воздействия.

Агентство по охране окружающей среды ( EPA ) также участвует в регулировании изоцианатов в отношении окружающей среды, а также лиц, не являющихся рабочими, которые могут подвергаться воздействию.

Европейский Союз

Международные группы

Организация Объединенных Наций через Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ) вместе с Международной организацией труда (МОТ) и Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) сотрудничает в Международной программе химической безопасности (МПХБ) с целью публикации сводных документов по химическим веществам. IPCS опубликовала один такой документ в 2000 году, в котором резюмируется состояние научных знаний о ДИ.

МАИР оценивает данные об опасности химических веществ и присваивает рейтинг риска канцерогенеза. В случае TDI окончательная оценка, возможно, канцерогена для человека (Группа 2B). Окончательная оценка MDI не поддается классификации по его канцерогенности для человека (группа 3).

Источник