Izosorbid - Isosorbide
|
|
| Nazwy | |
|---|---|
|
Preferowana nazwa IUPAC
(3 R , 3a R , 6 S , 6a R ) -heksahydrofuro [3,2- b ] furan-3,6-diol, |
|
| Inne nazwy
D- izosorbid; 1,4:3,6-Dianhydro- D- sorbitol; 1,4-Dianhydrosorbitol
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| Karta informacyjna ECHA |
100.010.449 
|
| KEGG | |
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
| UNII | |
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| C 6 H 10 O 4 | |
| Masa cząsteczkowa | 146,142 g·mol -1 |
| Wygląd zewnętrzny | Wysoce higroskopijne białe płatki |
| Gęstość | 1,30 w 25°C |
| Temperatura topnienia | 62,5 do 63 °C (144,5 do 145,4 °F; 335,6 do 336,1 K) |
| Temperatura wrzenia | 160 °C (320 °F; 433 K) przy 10 mmHg |
| w wodzie (>850 g/L), alkoholach i ketonach | |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
 zweryfikuj ( co to jest ?)
  |
|
| Referencje do infoboksu | |
Izosorbid to bicykliczny związek chemiczny z grupy dioli i heterocykli zawierających tlen , zawierający dwa skondensowane pierścienie furanowe . Materiał wyjściowy do izosorbidu jest D-sorbitol , które otrzymuje się przez uwodornienie katalityczne z D-glukozy , który z kolei jest produkowany przez hydrolizę w skrobi . Izosorbid jest omawiany jako substancja chemiczna pochodzenia roślinnego, z której można uzyskać biodegradowalne pochodne o różnej funkcjonalności .
Izosorbid cieszy się obecnie dużym zainteresowaniem naukowym i technicznym jako monomeryczny element budulcowy dla biopolimerowych poliwęglanów , poliestrów , poliuretanów i epoksydów .
Produkcja
Uwodornienie glukozy daje sorbitol . Izosorbid otrzymuje się przez katalizowane kwasem odwodnienie D- sorbitolu, w wyniku którego otrzymuje się monocykliczny furanoidowy sorbitan , który z kolei w wyniku dalszego odwodnienia tworzy izosorbid bicyklicznej pochodnej furofuranu.
Reakcja daje około 70 do 80% izosorbidu oprócz 30 do 20% niepożądanych produktów ubocznych, które muszą być kosztowne usuwane przez destylację, rekrystalizację z alkoholi, rekrystalizację ze stopu, przez kombinację tych metod lub przez osadzanie z faza pary. Produkt o wysokiej czystości (> 99,8%) jest niezbędny do stosowania monomeru, gdy należy otrzymać niebarwione polimery o wysokiej masie cząsteczkowej.
Nieruchomości
Izosorbid jest białym, krystalicznym, wysoce hydrofilowym ciałem stałym. Dwie drugorzędowe grupy hydroksylowe w bicyklicznym układzie w kształcie litery V mają różne orientacje, co prowadzi do różnych reaktywności chemicznych. Pozwala to na selektywną monoderywatyzację izosorbidu. Grupa hydroksylowa w pozycji 5 jest zorientowana endo i tworzy wiązanie wodorowe z atomem tlenu w sąsiednim pierścieniu furanowym. To sprawia, że grupa hydroksylowa w pozycji 5 jest bardziej nukleofilowa i bardziej reaktywna niż zorientowana egzo grupa hydroksylowa w pozycji 2; jest jednak bardziej chroniony przed atakiem sterycznie wymagających reagentów.
Bezpieczeństwo
Z LD 50 wartość 25,8 g · kg -1 (szczura doustnie), izosorbid Podobnie jest nietoksyczny jak D-glukoza (również LD 50 25,8 g · kg -1 , szczura doustnie) i jest klasyfikowany przez Food i Drug Administration FDA jako GRAS (" ogólnie uznawany za bezpieczny ").
Posługiwać się
Izosorbid
Ze względu na wyraźną higroskopijność izosorbid jest stosowany jako środek utrzymujący wilgoć, aw medycynie jako diuretyk osmotyczny (w leczeniu wodogłowia ) i jaskry ostrej zamykającego się kąta . Dwie drugorzędowe grupy hydroksylowe sprawiają , że izosorbid jest wszechstronną platformą chemiczną dostępną ze źródeł odnawialnych. Jako diol, izosorbid może być mono- lub biderywatyzowany przy użyciu standardowych metod chemii organicznej , takich jak nitrowanie , estryfikacja , eteryfikacja , tosylowanie itp. i przekształcany w związki o interesujących właściwościach lub w jednostki monomeryczne dla nowych polimerów.
azotany izosorbidu
Przez nitrowanie izosorbidu stężonym kwasem azotowym można otrzymać dwuazotan 2,5- izosorbidu (ISDN). Dwuazotan 2,5-izosorbidu jest odpowiedni (podobnie jak jego główny metabolit, monoazotan 5-izosorbidu, ISMN) w leczeniu dusznicy bolesnej ze względu na działanie rozszerzające naczynia krwionośne .
Estry izosorbidu
Estryfikacja izosorbidu kwasami tłuszczowymi daje dostęp do monoestrów izosorbidu, które ze względu na swoje właściwości jako surfaktant są przydatne jako detergenty w domowych środkach czystości, detergentach do zmywarek i preparatach kosmetycznych. Podobnie łatwo dostępne diestry izosorbidu stosuje się jako dyspergatory dla pigmentów, konserwantów, stabilizatorów polimerów, jako emulgatory w kosmetykach i jako plastyfikatory dla polimerów winylowych (w szczególności polichlorek winylu , PVC). Dioktanian izosorbidu jest diestrem izosorbidu i kwasu oktanowego (uzyskiwanym na przykład z oleju palmowego ), a zatem jest wykonany w całości z elementów budulcowych na bazie biologicznej i był przez jakiś czas stosowany jako Polysorb (R) ID 37 przez Roquette Frères jako szczególnie nie -produkt toksyczny.
Etery izosorbidowe
Etery izosorbidowe (a w szczególności najprostszy przedstawiciel 2,5-dimetyloizosorbid, w skrócie DMI) są coraz częściej stosowane jako odnawialny rozpuszczalnik do preparatów kosmetycznych i farmaceutycznych, jako dodatek elektrolityczny do akumulatorów litowo-jonowych [18] oraz jako dodatek do paliw dla oleju napędowego .
Fosforany izosorbidu
Pochodne kwasu fosforowego izosorbidu są badane jako przyjazna dla środowiska alternatywa dla środków zmniejszających palność zawierających halogeny . Dotychczas 1,2,5,6,9,10-heksabromocyklododekan (HBCD) był szeroko stosowany jako uniepalniacz w ekstrudowanej piance polistyrenowej (XPS) w sektorze budowlanym i izolacyjnym, ale jako SVHC ( substancja bardzo budzące obawy ) zakazano produkcji i stosowania w maju 2013 r. Związki izosorbidowe na bazie fosforu, takie jak bis izosorbidu (fosforan difenylu) [ISTP], są uważane za zamiennik.
.svg)
ISTP jest łatwo dostępny poprzez transestryfikację izosorbidu fosforanem trifenylu w obecności węglanu potasu w temperaturze 150°C. Fosforan izosorbidu-bis-difenylu otrzymany z wydajnością 88% w postaci żółtawego oleju zawiera około 20% dimerów. Wysoka temperatura rozkładu ISTP pozwala na zastosowanie w XPS , chociaż wadą jest wysoki efekt zmiękczania. Trudnopalność jest szczególnie wyraźna w obecności synergetyków zawierających siarkę, takich jak bis(difenylofosfinotionylo)disiarczek (BDPS). Pozwala to na osiągnięcie minimalnego wymogu ochrony przeciwpożarowej (klasa B2) przy zaledwie 3% ISTP.
Polimery z izosorbidu
Izosorbid ma wysoką stabilność termiczną i jest obecnie dobrze dostępny z surowców odnawialnych. To sprawia, że izosorbid jest interesujący jako monomer termoplastycznych (bio)polimerów, takich jak poliestry i poliwęglany, a także materiałów termoutwardzalnych, takich jak poliuretany lub żywice epoksydowe . Grupy hydroksylowe można przekształcić w pierwszorzędowe grupy aminowe przez tosylany i azydki lub przez dodanie akrylonitrylu, a następnie uwodornienie do odpowiednich pochodnych aminopropylowych. Te ostatnie są używane jako materiały do di- rozpoczynający izocyjanianów - do wytwarzania poliuretanów - jak diaminy do wytwarzania poliamidów lub jako utwardzacza do żywic epoksydowych.
Gdy glikol monoetylenowy jako diol zostanie zastąpiony izosorbidem w poliestrowym politereftalanie etylenu (PET), otrzymuje się poliizosorbidotereftalan (PIT), który charakteryzuje się ekstremalną stabilnością termiczną (do 360°C w atmosferze azotu). Jednak z natury niższa reaktywność drugorzędowych grup hydroksylowych w izosorbidzie powoduje w porównaniu z nimi niższe masy cząsteczkowe i wysoką zawartość resztkową kwasu tereftalowego , co prowadzi do niewystarczającej stabilności chemicznej otrzymanych polimerów. Dlatego dzisiejsze poliestry z izosorbidem i glikolem monoetylenowym są badane jako składniki diolowe, które wykazują lepsze właściwości, takie jak mniejsze przebarwienia.
Izosorbid jest szczególnie interesujący jako monomer do poliwęglanów , gdzie mógłby zastąpić bisfenol A , który został zidentyfikowany jako ksenoestrogen . Ograniczeniami poliwęglanów na bazie izosorbidu są ich niezadowalająca odporność na temperaturę i ograniczona udarność, którą można jednak poprawić przez dodanie do izosorbidu komonomerów lub przez mieszanki polimerowe.
W poliuretanach sam izosorbid może służyć jako diol [28] lub jako budulec poliolu [29], a także jako składnik diizocyjanianowy lub jako przedłużacz łańcucha.
W reakcji izosorbidu z epichlorohydryną powstaje eter bis-glicydylowy izosorbidu (bis-epoksyd), który można stosować jako zamiennik analogu bis-epoksydu bisfenolu A. Eter bis-glicydylowy izosorbidu można usieciować do termoutwardzalnych żywic epoksydowych za pomocą odpowiednich środków utwardzających, takich jak poliaminy lub bezwodniki kwasów cyklicznych . Żywice te są stosowane jako kleje, farby lub powłoki do puszek na żywność. Ponadto opisano polioksazolidony, które można otrzymać w reakcji eterów diglicydylowych izosorbidu z diizocyjanianami. Polioksazolidony mogą znaleźć zastosowanie jako sztywne, silnie rozgałęzione i odporne na rozpuszczalniki termoutwardzalne tworzywa sztuczne w przemyśle elektrycznym i elektronicznym.
Isosorbid to wszechstronna substancja chemiczna pozyskiwana z zasobów odnawialnych, która jest obecnie dostępna również w przemysłowych ilościach dziesiątek tysięcy ton rocznie. Zastosowanie izosorbidu jako komonomeru w PET jako surowca do produkcji butelek oraz jako substytut bisfenolu A, zwłaszcza w termoutwardzalnych poliwęglanach, jest obecnie uważane za szczególnie obiecujące.