Этиленкарбонат

Этиленкарбонат (1,3-диоксолан-2-он, гликолькарбонат) — органическое соединение, сложный эфир угольной кислоты и этиленгликоля. Бесцветные кристаллы без запаха. Малотоксичен.

Получение

• Основным способом получения является взаимодействие этиленоксида с углекислым газом при температуре 150—200 °C и давлении 2—8 МПа в присутствии катализатора. В качестве последнего могут использовать галогениды щелочных металлов или тетраалкиламмония, бис-(трифенилфосфин)-никель:

• Конденсация этиленгликоля с различными производными угольной кислоты — диалкилкарбонатами, амидами, галогенангидридами и другими:

( CH 3 O ) 2 C = O + C 2 H 4 ( OH ) 2 ⟶ ( CH 2 O ) 2 C = O + 2 CH 3 OH {displaystyle {ce {(CH3O)2C=O + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2CH3OH}}}

( NH 2 ) 2 C = O + C 2 H 4 ( OH ) 2 ⟶ ( CH 2 O ) 2 C = O + 2 NH 3 {displaystyle {ce {(NH2)2C=O + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2NH3}}}

COCl 2 + C 2 H 4 ( OH ) 2 ⟶ ( CH 2 O ) 2 C = O + 2 HCl {displaystyle {ce {COCl2 + C2H4(OH)2 -> (CH2O)2C=O + 2HCl}}}

• Реакция этиленхлоргидрина с натриевой солью алкилкарбонатов или с концентрированными растворами неорганических карбонатов:

CH 2 Cl − CH 2 OH + Na 2 CO 3 ⟶ ( CH 2 O ) 2 C = O + NaCl + NaOH {displaystyle {ce {CH2Cl-CH2OH + Na2CO3 -> (CH2O)2C=O + NaCl + NaOH}}}

Физические свойства

Этиленкарбонат представляет собой бесцветные кристаллы без запаха. В жидком виде растворяет многие полимеры, полиэфирные волокна и смолы, к примеру, ПВХ, ацетат и нитрат целлюлозы, полиакрилонитрил, полиэтилентерефталат. Растворим в этаноле, диэтиловом эфире, ароматических углеводородах, ацетоне, карбоновых кислотах. Не растворим в сероуглероде, алифатических углеводородах, смешивается с водой в любых соотношениях, однако водные растворы этиленкарбоната неустойчивы вследствие гидролиза данного соединения. Негигроскопичен.

Энтальпия плавления составляет 13,3 кДж/моль, энтальпия испарения равна 56,5 кДж/моль при 130 °C, энтальпия сгорания составляет -1171 кДж/моль.

Химические свойства

По химическим свойства этиленкарбонат аналогичен пропиленкарбонату.

• Взаимодействует с нуклеофилами, при этом расщепляясь преимущественно по связи C—O:

( CH 2 O ) 2 C = O + RCOOH ⟶ RC ( O ) OCH 2 CH 2 OH + CO 2 ↑ {displaystyle {ce {(CH2O)2C=O + RCOOH -> RC(O)OCH2CH2OH + CO2 ^}}}

( CH 2 O ) 2 C = O + ROH ⟶ ROCH 2 CH 2 OH + CO 2 ↑ {displaystyle {ce {(CH2O)2C=O + ROH -> ROCH2CH2OH + CO2 ^}}}

( CH 2 O ) 2 C = O + PhNH 2 ⟶ PhNHCH 2 CH 2 OH + CO 2 ↑ {displaystyle {ce {(CH2O)2C=O + PhNH2 -> PhNHCH2CH2OH + CO2 ^}}}

• Каталитическое гидрирование приводит к этиленгликолю и метанолу:

( CH 2 O ) 2 C = O + 3 H 2 → k a t CH 2 OH − CH 2 OH + CH 3 OH {displaystyle {ce {(CH2O)2C=O + 3H2 ->[kat] CH2OH-CH2OH + CH3OH}}}

• Гидролизуется с образованием этиленгликоля. Этот процесс ускоряется в присутствии кислот и щелочей:

( CH 2 O ) 2 C = O + H 2 O ⟶ CH 2 OH − CH 2 OH + CO 2 ↑ {displaystyle {ce {(CH2O)2C=O + H2O -> CH2OH-CH2OH + CO2 ^}}}

• Может оксиалкилировать различные соединения, к примеру фенолы. Реакции подобного рода идут с хорошим выходом, если в смесь вводятся феноляты или карбонаты щелочных металлов:

( CH 2 O ) 2 C = O + C 6 H 5 OH ⟶ HOCH 2 − CH 2 − O − C 6 H 5 + CO 2 ↑ {displaystyle {ce {(CH2O)2C=O + C6H5OH -> HOCH2-CH2-O-C6H5 + CO2 ^}}}

• Медленно разлагается до окиси этилена при нагревании до 200—245 °C, в присутствии кислот и щелочей уже при температуре 125 °C:

( CH 2 O ) 2 C = O → t ( CH 2 CH 2 ) O + CO 2 ↑ {displaystyle {ce {(CH2O)2C=O ->[t] (CH2CH2)O + CO2 ^}}}

Применение

Этиленкарбонат имеет важное практическое значение, так как благодаря своей малой токсичности и высокой диэлектрической проницаемости он используется в качестве апротонного растворителя полимеров в текстильной и химической промышленности. Мало влияет на разрыв цепей при полимеризации, что позволяет проводить в этиленкарбонате реакции полимеризации различных соединений.

Является экстрагентом ароматических углеводородов, а также исходным веществом для синтеза различных пластификаторов, модификаторов, полимеров, мономеров, средств защиты растений. В частности, путём хлорирования этиленкарбоната с последующим дегидрохлорированием триэтиламином синтезируют виниленкарбонат.