กรดเทเรฟทาลิก

ชื่อ
ชื่อ IUPAC ที่นิยมใช้ กรดเบนซีน-1,4-ไดคาร์บอกซิลิก
ชื่ออื่นๆ กรดเทเรฟทาลิกกรดพารา -ฟทาลิก TPA PTA BDC
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	100-21-0 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
การอ้างอิงของ Beilstein	1909333
ชอีบี	เชบี:15702 วาย
เคมีเอ็มบีแอล	เคมีเอ็มบีแอล1374420
เคมสไปเดอร์	7208 วาย
บัตรข้อมูล ECHA	100.002.573
หมายเลข EC	202-830-0
อ้างอิง Gmelin	50561
เคกก์	C06337
PubChem CID	7489
หมายเลข RTECS	WZ0875000
มหาวิทยาลัย	6S7NKZ40BQ เอ็น
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID6026080
อินชิ นิ้วChI=1S/C8H6O4/c9-7(10)5-1-2-6(4-3-5)8(11)12/h1-4H,(H,9,10)(H,11,12) วาย คีย์: KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N วาย นิ้วChI=1/C8H6O4/c9-7(10)5-1-2-6(4-3-5)8(11)12/h1-4H,(H,9,10)(H,11,12) รหัส: KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYAF
รอยยิ้ม O=C(O)c1ccc(C(O)=O)cc1
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	C 8 H 6 O 4
มวลโมลาร์	166.132  กรัม·โมล−1
รูปร่าง	ผลึกหรือผงสีขาว
ความหนาแน่น	1.519 กรัม/ซม.3 [ 1 ] : 3.492
จุดหลอมเหลว	300 °C (572 °F; 573 K) ระเหิด[ 1 ] : 3.492
จุดเดือด	สลายตัว
ความสามารถในการละลายในน้ำ	0.017 กรัม/ลิตร ที่ 25 °C [ 1 ] : 5.163
ความสามารถในการละลาย	ตัวทำละลายอินทรีย์ขั้วบวกในเบสน้ำ
ความสามารถในการละลายในกรดอะซิติก	ต่อ 100 กรัม จะได้0.035 กรัม ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (77 องศาฟาเรนไฮต์) 0.3 กรัม ที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส (248 องศาฟาเรนไฮต์) 0.75 กรัม ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส (320 องศาฟาเรนไฮต์) 1.8 กรัม ที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส (392 องศาฟาเรนไฮต์) และ 4.5 ​​กรัม ที่อุณหภูมิ 240 องศาเซลเซียส (464 องศาฟาเรนไฮต์)
ความสามารถในการละลายในไดเมทิลฟอร์มาไมด์	6.7 กรัม ต่อ 100 กรัม ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (77 องศาฟาเรนไฮต์)
ความสามารถในการละลายในไดเมทิลซัลฟอกไซด์	20 กรัมต่อ 100 กรัม ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (77 องศาฟาเรนไฮต์)
ความสามารถในการละลายในกรดฟอร์มิก	0.5 กรัม ต่อ 100 กรัม ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (77 องศาฟาเรนไฮต์)
ความสามารถในการละลายในเมทานอล	ต่อ 100 กรัม จะได้0.1 กรัม ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (77 องศาฟาเรนไฮต์) 2.9 กรัม ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส (320 องศาฟาเรนไฮต์) และ 15 กรัม ที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส (392 องศาฟาเรนไฮต์)
ความดันไอ	1.3 kPa (303 °C (577 °F)) 13.3 kPa (353 °C (667 °F)) 26.7 kPa (370 °C (698 °F)) 53.3 kPa (387 °C (729 °F)) 101.3 kPa (404 °C (759 °F))
ความ เป็น กรด ( pKa )	3.54, 4.34 [ 1 ] : 5.96
ความไวต่อสนามแม่เหล็ก (χ)	−83.5 × 10 −6  cm 3 /mol [ 1 ] : 3.579
โครงสร้าง
โมเมนต์ไดโพล	2.6D [ 2 ]
เทอร์โมเคมี[ 1 ] : 5.37
เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิด(Δ f H ⦵ 298 )	−816.1 กิโลจูล/โมล
อันตราย
การติดฉลากGHS :
ภาพสัญลักษณ์
คำสัญญาณ	คำเตือน
คำเตือนเกี่ยวกับอันตราย	H315 , H319 , H335
คำเตือน	P261 , P264 , P271 , P280 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P321 , P332+P313 , P337+P313 , P362 , P403+P233 , P405 , P501
จุดวาบไฟ	260 °C (500 °F; 533 K) [ 1 ] : 16.29
อุณหภูมิการจุดระเบิดเอง	496 °C (925 °F; 769 K) [ 1 ] : 16.29
ค่าขีดจำกัด (TLV)	10 มก./ม. 3 [ 1 ] : 16.42 (STEL)
ปริมาณหรือความเข้มข้นที่ทำให้เสียชีวิต (LD, LC):
LD 50 ( ขนาดยาเฉลี่ย )	>1 กรัม/กก. (รับประทาน, หนู) [ 3 ]
เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)	เอกสารข้อมูลความปลอดภัยของวัสดุ (MSDS)
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
กรดคาร์บอกซิลิกที่เกี่ยวข้อง	กรดฟทาลิก กรดไอโซฟทาลิก กรดเบนโซอิก กรดพี -โทลูอิก
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง	พี-ไซลีน โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลตไดเมทิลเทเรฟทาเลต
หน้าข้อมูลเพิ่มเติม
กรดเทเรฟทาลิก (หน้าข้อมูล)
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) เอ็น ตรวจสอบ  (คืออะไร   ?) วายเอ็น ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

กรดเทเรฟทาลิกเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีโครงสร้างทางเคมี C ₆ H ₄ (CO ₂ H) ₂และสูตรทางเคมีC ₈ H ₆ O ₄ของแข็งสีขาวนี้เป็นสารเคมีพื้นฐาน ที่ใช้เป็นหลักในการ ผลิต โพลีเอสเตอร์PETซึ่งใช้ในการผลิตเสื้อผ้าและขวดพลาสติกมีการผลิตหลายล้านตันต่อปี^{[ 3 ]}ชื่อสามัญมาจากต้นไม้ที่ผลิตน้ำมันสนPistacia terebinthusและกรดฟทาลิก

กรดเทเรฟทาลิกยังใช้ในการผลิตพลาสติก PBT (โพลีบิวทิลีนเทเรฟทาเลต)อีก ด้วย ^{[ 4 ​​]}

กรดเทเรฟทาลิกถูกแยกออกมาเป็นครั้งแรก (จากน้ำมันสน) โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส Amédée Cailliot (1805–1884) ในปี 1846 ^{[ 5 ]}กรดเทเรฟทาลิกมีความสำคัญทางอุตสาหกรรมมากขึ้นหลังสงครามโลกครั้งที่ 2กรดเทเรฟทาลิกผลิตได้จากการออกซิเดชันของp-ไซลีนด้วยกรดไนตริก 30-40% การออกซิเดชันของ p- ไซลีน ด้วยอากาศจะให้กรดp- โทลูอิก ซึ่งทนต่อการออกซิเดชันด้วยอากาศต่อไป การเอสเทอริฟิเคชันของ กรด p-โทลูอิกเป็นเมทิลp-โทลูเอต (CH ₃ C ₆ H ₄ CO ₂ CH ₃ ) เปิดทางให้เกิดการออกซิเดชันต่อไปเป็นโมโนเมทิลเทเรฟทาเลต ในกระบวนการ Dynamit−Nobel การออกซิเดชันทั้งสองนี้และการเอสเทอริฟิเคชันจะดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์เดียว สภาวะปฏิกิริยายังนำไปสู่การเกิดเอสเทอร์ครั้งที่สอง ซึ่งผลิตไดเมทิลเทเรฟทาเลตซึ่งสามารถไฮโดรไลซ์เป็นกรดเทเรฟทาลิกได้ ในปี พ.ศ. 2498 บริษัท Mid-Century Corporation และ ICI ประกาศการออกซิเดชันของ กรด p- โทลูอิกโดยใช้โบรไมด์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยตรงไปเป็นกรดเทเรฟทาลิก โดยไม่จำเป็นต้องแยกสารตัวกลาง และยังคงใช้อากาศเป็นตัวออกซิไดซ์ บริษัท Amoco (ในชื่อ Standard Oil of Indiana) ได้ซื้อเทคโนโลยีของ Mid-Century/ICI และกระบวนการนี้จึงเป็นที่รู้จักในชื่อของพวกเขา^{[ 6 ]}

ในกระบวนการ Amoco ซึ่งได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางทั่วโลก กรดเทเรฟทาลิกจะถูกผลิตโดยการออกซิเดชัน แบบเร่งปฏิกิริยา ของp-ไซลีน : ^{[ 6 ]}

กระบวนการนี้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ - แมงกานีส - โบรไมด์ แหล่งที่มา ของโบรไมด์อาจเป็นโซเดียมโบรไมด์ไฮโดรเจนโบรไมด์หรือเตตระโบรโมอีเทน โบรมีนทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิด อนุมูลอิสระ กรดอะซิ ติก เป็นตัวทำละลาย และอากาศอัดทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ การรวมกันของโบรมีนและกรดอะซิติกมีฤทธิ์กัดกร่อน สูง จึงต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบพิเศษ เช่น เครื่องที่บุด้วยไทเทเนียมส่วนผสมของพี -ไซลีนกรดอะซิติกระบบ ตัวเร่งปฏิกิริยา และอากาศอัดจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์

การออกซิเดชันของp -xylene ดำเนินไปโดยกระบวนการอนุมูลอิสระ อนุมูลโบรมีนจะสลายไฮโดรเปอร์ออกไซด์ของโคบอลต์และแมงกานีส อนุมูลที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่เกิดขึ้นจะดึงไฮโดรเจนออกจากหมู่เมทิล ซึ่งมีพันธะ C–H ที่อ่อนกว่าวงแหวนอะโรมาติก มีการแยกสารตัวกลางหลายชนิดออกมาp -xylene จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดp -toluic ซึ่งมีปฏิกิริยาน้อยกว่า p-xylene เนื่องจากอิทธิพลของ หมู่ กรดคาร์บอกซิลิกที่ดึง อิเล็กตรอน การออกซิเดชันที่ไม่สมบูรณ์จะทำให้เกิด4-carboxybenzaldehyde (4-CBA) ซึ่งมักเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นปัญหา^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

ตัวทำละลายกรดอะซิติกประมาณ 5% สูญเสียไปจากการสลายตัวหรือ "การเผาไหม้" การสูญเสียผลิตภัณฑ์จากการดีคาร์บอกซิเลชันเป็นกรดเบนโซอิกเป็นเรื่องปกติ อุณหภูมิสูงทำให้ความสามารถในการละลายของออกซิเจนลดลงในระบบที่ขาดออกซิเจนอยู่แล้ว ไม่สามารถใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ในระบบแบบดั้งเดิมได้เนื่องจากอันตรายจากส่วนผสมอินทรีย์-O2 ที่ติดไฟได้_{สามารถ}ใช้อากาศในบรรยากาศแทนได้ แต่เมื่อทำปฏิกิริยาแล้วจำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์จากสารพิษและสารทำลายโอโซนเช่นเมทิลโบรไมด์ก่อนที่จะปล่อยออกมา นอกจากนี้ คุณสมบัติกัดกร่อนของโบรไมด์ที่อุณหภูมิสูงทำให้จำเป็นต้องดำเนินการปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์ไทเทเนียมที่มีราคาแพง^{[ 9 ] [ 10 ]}

การใช้คาร์บอนไดออกไซด์ช่วยแก้ปัญหาหลายอย่างของกระบวนการทางอุตสาหกรรมดั้งเดิม เนื่องจาก CO2 _เป็นสารยับยั้งเปลวไฟที่ดีกว่าN2 สภาพแวดล้อม _ของ CO2 จึงช่วยให้สามารถใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ได้โดยตรงแทนอากาศ ซึ่งช่วยลดอันตรายจากการติดไฟได้ นอกจากนี้ ความสามารถในการละลายของออกซิเจนโมเลกุลในสารละลายยังเพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมของ CO2 _{เนื่องจากมีออกซิเจน}ในระบบมากขึ้นคาร์บอนไดออกไซด์ยิ่งยวด ( Tc = 31 °C) จึงมีการออกซิเดชันที่สมบูรณ์มากขึ้น มีผลพลอยได้น้อยลง การผลิต คาร์บอนมอนอกไซด์ลดลง การดีคาร์บอกซิเลชันน้อยลง และมีความบริสุทธิ์สูงกว่ากระบวนการเชิงพาณิชย์^{[ 9 ] [ 10 ]}

ใน ตัวกลาง น้ำวิกฤตยิ่งยวดการออกซิเดชันสามารถเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมีประสิทธิภาพโดย MnBr ₂ร่วมกับ O ₂ บริสุทธิ์ ที่อุณหภูมิปานกลางถึงสูง การใช้น้ำวิกฤตยิ่งยวดแทนกรดอะซิติกเป็นตัวทำละลายช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุน อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของระบบปฏิกิริยาดังกล่าวถูกจำกัดด้วยเงื่อนไขที่เข้มงวดกว่ากระบวนการทางอุตสาหกรรม (300–400 °C, >200 บาร์) ^{[ 11 ]}

เช่นเดียวกับกระบวนการขนาดใหญ่ใดๆ มีการตรวจสอบสารเติมแต่งหลายชนิดเพื่อหาผลดีที่อาจเกิดขึ้นได้ มีรายงานผลลัพธ์ที่น่าสนใจดังต่อไปนี้^{[ 6 ]}

• คีโตนทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์(III) ที่ออกฤทธิ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คีโตนที่มีหมู่ α-เมทิลีนจะถูกออกซิไดซ์เป็นไฮโดรเปอร์ออกไซด์ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถออกซิไดซ์โคบอลต์(II) ได้ 2- บิวทาโนนมักถูกนำมาใช้
• เกลือ เซอร์โคเนียมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา Co-Mn-Br และยังช่วยปรับปรุงการเลือกสรรอีกด้วย^{[ 6 ]}
• เอ็น-ไฮดรอกซีฟทาลิไมด์เป็นสารที่อาจใช้ทดแทนโบรไมด์ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงได้ ฟทาลิไมด์ทำงานโดยการสร้างอนุมูลออกซิล
• กัวนิดีนยับยั้งการออกซิเดชันของหมู่เมทิลแรก แต่ช่วยเร่งการออกซิเดชันของกรดโทลูอิกซึ่งปกติจะเกิดขึ้นช้า

กรดเทเรฟทาลิกยังสามารถสร้างได้จากโทลูอีนโดยปฏิกิริยา Gattermann-Kochซึ่งให้4-เมทิลเบนซาลดีไฮด์การออกซิเดชันของสารหลังนี้จะให้กรดเทเรฟทาลิก^{[ 12 ]}

กรดเทเรฟทาลิกสามารถเตรียมได้ในห้องปฏิบัติการโดยการออกซิได ซ์อนุพันธ์ พารา -ไดซับสติทิวเตดของเบนซีน หลายชนิด รวมถึงน้ำมันยี่หร่าหรือส่วนผสมของไซมีนและคูมินอลด้วยกรดโครมิก

แม้ว่าจะไม่มีนัยสำคัญในเชิงพาณิชย์ แต่ก็ยังมีสิ่งที่เรียกว่า " กระบวนการ เฮนเคล " หรือ "กระบวนการราเอคเค" ซึ่งตั้งชื่อตามบริษัทและผู้ถือสิทธิบัตรตามลำดับ เส้นทางนี้เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนกลุ่มคาร์บอกซิเลต โพแทสเซียมเบน โซเอต จะเกิดการแตกตัวเป็นโพแทสเซียมเทเรฟทาเลตและเบนซีนหรือโพแทสเซียมฟทาเลตจะจัดเรียงตัวใหม่เป็นเทเรฟทาเลต^{[ 13 ] [ 14 ]} สามารถใช้ ฟทาลิกแอนไฮไดรด์เป็นวัตถุดิบได้ จากนั้นโพแทสเซียมสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้^{[ 15 ]}

แทบทุกแหล่งผลิตของกรดเทเรฟทาลิกและ ไดเมทิลเทเรฟทาเลตทั่วโลกถูกนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ^{[ 3 ]}ความต้องการกรดเทเรฟทาลิกที่น้อยกว่าแต่ก็มีความสำคัญนั้นมีอยู่ในการผลิตโพลีบิวทิลีนเทเรฟทาเลตและพอลิเมอร์ทาง วิศวกรรมอื่นๆ อีกหลายชนิด ^{[ 16 ]}เคฟลาร์เป็นพอลิเอไมด์ที่ได้จากกรดเทเรฟทาลิก พอลิ(เอสเทอร์เอไมด์) เป็นพอลิเมอร์อีกประเภทหนึ่งที่มีคุณสมบัติแปลกใหม่^{[ 17 ]}

• ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตสารเพิ่มความยืดหยุ่นเช่นไดออกทิลเทเรฟทาเลตและไดบิวทิลเทเรฟทาเลต
• ในอุตสาหกรรมยา ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตยาบางชนิด
• เป็นส่วนประกอบที่นิยมใช้ในการสังเคราะห์โครงสร้างโลหะอินทรีย์ (metal-organic frameworks )
• เพื่อสร้างเกลือเทเรฟทาเลตของเบสอิสระของยาบางชนิด เช่นออกซิโคโดน
• ในฐานะสารบดบังหลักในระเบิดควัน ทางทหารบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งระเบิดควัน M83 ของอเมริกาและระเบิดควัน M90 ที่ใช้บนยานพาหนะ ซึ่งก่อให้เกิดควันสีขาวหนาทึบ (เป็นผลมาจากการควบแน่นของกรดเทเรฟทาลิกที่ระเหย) มันทำหน้าที่เป็นสารบดบังในสเปกตรัม ที่มองเห็นได้และ ใกล้อินฟราเรด^{[ 18 ]}

ในComamonas thiooxydansสายพันธุ์ E6 ^{[ 19 ]}กรดเทเรฟทาลิกจะถูกย่อยสลายทางชีวภาพเป็นกรดโปรโตคาเทชูอิกซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติทั่วไป ผ่านเส้นทางปฏิกิริยาที่เริ่มต้นโดยเทเรฟทาเลต 1,2-ไดออกซิเจเนสเมื่อรวมกับPETaseและMHETase ที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ เส้นทางที่สมบูรณ์สำหรับ การย่อยสลาย พลาสติก PETสามารถออกแบบได้^{[ 20 ]}

• Tedder, J. M.; Nechvatal, A.; Tubb, A. H., บรรณาธิการ (1975). เคมีอินทรีย์พื้นฐาน: ตอนที่ 5 ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม . ชิเชสเตอร์ สหราชอาณาจักร: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-85014-4.
• บัตรความปลอดภัยทางเคมีระหว่างประเทศ 0330