الإيزوسيانات

ايزوسيانات

Isocyanate - Isocyanate

الإيزوسيانات

صفوان الأيوبي

الخواص الفيزيائية

استحضار مشتقات الإيزوسيانات

الخواص الكيميائية

الاستعمالات

الإيزوسيانات isocyanate مجموعة وظيفية functional group صيغتها . ويدعى المركّب العضوي الذي يحويها إيزوسيانات (مثل إيزوسيانات المتيل). ومركّب الإيزوسيانات الذي يحوي مجموعتي إيزوسيانات يدعى دي إيزوسيانات diisocyanate. والإيزوسيانات مشتقة من حمض الإيزوسيانيك ، وهي صِنو (توتومير) tautomer للسيانات.

يُحصَل على أملاح الإيزوسيانات اللاعضوية بأكسدة أملاح حمض سيان الماء HCN، وذلك بصهرها في الهواء أو بوجود مواد مؤكسِدة.

تنحل إيزوسيانات المعادن القلوية؛ وإيزوسيانات المعادن القلوية الترابية في الماء. وأشهر أملاح هذه الفئة إيزوسيانات البوتاسيوم التي تحضر بتسخين مركّب حديدي سيان البوتاسيوم مع مادة مؤكسِدة مثل ثنائي أكسيد المنغنيز شريطة عدم الوصول إلى درجة الانصهار. وُتستعمل هذه الأملاح مواد أولية في كثير من الاصطناعات. أما إيزوسيانات المعادن الأخرى؛ فهي عديمة الانحلال في الماء،

تمت أول عملية اصطناع عضوي لمركّب إيزوسياني عام 1848 من قبل الألماني فورتس A.Wurtz أما أول عملية صناعية لتحضير الإيزوسيانات بدءاً من الأمينات الأولية والفوسجين؛ فقد اكتشفها الألماني هنتشل Hentschel عام 1884. أصبحت مركّبات الدي إيزوسيانات مهمّة تجارياً في أعوام الثلاثينيّات من القرن العشرين عندما قام فريق بايرBayer باكتشاف عملية بلمرة هذه الإيزوسيانات ثنائية الوظيفة مع مركّبات البولي يول polyols (أي الكحولات التي تحوي زمرتي هدروكسيل أو أكثر مثل الغليسيرين) لينجم عنها مركّبات البولي يوريتان polyurethanes. والبولي يوريتان هو بوليمر (متماثر) يتألف من تكرار للوحدات حيث R تمثل زمرة ألكيل.

تمّ في الأعوام 1934- 1939 تصنيع أكثر من 270 مركّباً من مشتقات الإيزوسيانات، بيد أن ثلاثة مركبات فقط - هي تولوين دي إيزوسيانات و4،4- دي فينيل ميتان دي إيزوسيانات

وهكساميتيلين دي إيزوسيانات وُجد لها استخدام واسع في الصناعة.

وفي عام 1945 تم تصنيع الإيزوسيانات البوليمرية polymeric Methylene Diphenyl Dii. socyanate

(PMDI) بدءاً من أمينات متعددة الجزيئات oligomeric amines التي يتم استحصالها من تفاعل الأنيلين مع الفورم ألدهيد.

الخواص الفيزيائية

معظم المركّبات الإيزوسيانية سوائل شفافة أو مواد صلبة ذات درجة انصهار منخفضة، لذا يجب تجنب تسخينها لدرجات حرارة أعلى من 100-120˚س لتفادي تفككها حرارياً؛ علماً أن تنقيتها تتم بالتقطير. والمركّبات الإيزوسيانية الطيارة مواد مسيلة للدموع ولها خواص سُمِّية بالاستنشاق. أما المشتقات البوليمرية (IDMP)؛ فهي سوائل غامقة اللون، وتتعلق لزوجتها بمحتواها من وظيفة الدي إيزوسيانات. ويلخص الجدول (1) بعض الخواص الفيزيائية لمركّبات مشتقة من الإيزوسيانات الأحادية أو الثنائية المستخدمة تجارياً.

الجدول (1) الإيزوسيانات العضوية الأكثر استخداماً وخواصها الفيزيائية.

استحضار مشتقات الإيزوسيانات

يمكن تحضير هذه المشتقات بعدة طرائق، بيد أن التفاعل المعتمد صناعياً هو تفاعل الفوسجين مع الأمينات الأولية (المعادلة 1).

على الصعيد المخبري، تمت محاولات عديدة للتخلص من الفوسجين الذي يصعب استخدامه لكونه غازاً. فعلى سبيل المثال تمت مفاعلة مادة ثلاثي كلورومتيل كلوروفورمات trichloromethyl chloroformate (ثنائي الفوسجين diphosgene)، أو مادة _ثلاثي كلورومتيل كربونات bis-trichloromethyl carbonate (ثلاثي الفوسجين)، مع الأمينات للحصول على الإيزوسيانات، ويمكن الحصول عليها بمعالجة حمض الإيزوسيانيك أو حمض السيان بهاليدات الألكيل (المعادلة2) أو كبريتات الألكيل (المعادلة3):

كما يمكن استحضار الإيزوسيانات بدءاً من الأمينات العطرية أو مركّبات النترو بتفاعلها مع CO بوجود حفّاز (وسيط) catalyst من البلاتين (المعادلة 4).

بيد أن هذه الطريقة لم تنتشر صناعياً.

وتمّ على المستوى الصناعي تطوير عدة طرائق لا تنطلق من الفوسجين والأمينات، يذكر منها استخدام تفكك هوفمان Hofmann للأميدات، لتحضير سيكلو هكسيل دي إيزوسيانات. وقد طورت شركة دوبون DuPont طريقة لإنتاج مِتيل إيزوسيانات تعتمد على أكسدة مركب مِتيل فورم أميد

يتم تصنيع مركّبات (PMDI) في أثناء تكاثف الأنيلين مع الفورم ألدهيد بوجود حمض كلور الماء بغية تشكيل أمينات متعددة الجزيئات، ومن ثم يتم مفاعلتها مع الفوسجين من دون الحاجة إلى عمليات تنقية لاحقة.

ويمكن الحصول على السيانات (وهي إسترات حمض السيانيك HOCN) بتفاعل الفينول مع كلوروسيان (المعادلة5). وبتسخينها تتحول إلى الإيزوسيانات (المعادلة6).

بلغ استهلاك الدي إيزوسيانات (أو ثنائي إيزوسيانات) عام 2000 - عالمياً- 4.4 مليون طن، منها 61.3% من ميتلين دي فينيل 4 4- دي إيزوسيانات (اختصاراً MDI)، الذي يتفاعل مع البوليولات؛ وذلك للحصول على بوليمرات البولي يوريتان الواسعة الاستعمال، و%34.1 تولوين دي إيزوسيانات (TDI) Toluene Diisocyanate و3.4% هكسامتيلين دي إيزوسيانات وإيزوفورون دي إيزوسيانات و%1.2 دي إيزوسيانات متنوعة.

الخواص الكيميائية

المركّبات الإيزوسيانية فعّالة كيميائياً، فهي تتفاعل مع الكحولات والأمينات والماء، بتفاعلها مع الكحولات يتكوّن اليوريتان (المعادلة7).

حيث , ألكيل أو أريل.

وعندما تتفاعل دي إيزوسيانات مع مركّب يحوي زمرتي هدروكسيل أو أكثر مثل الديول أو البولي يول يتكوّن بولي يوريتان polyurethane.

تتفاعل الإيزوسيانات العضوية مع الأمينات (المعادلة8).

تتفاعل ضروب الإيزوسيانات مع الماء(المعادلة9).

وهي تتفاعل مع المركّبات المحتوية على روابط مضاعفة مثل C=C أو C=N أو C=O، وتتكون مركّبات حلقية (المعادلة 10).

وتتحول الإيزوسيانات (المعادلة11) عند درجات الحرارة العالية إلى تريمرات، هي 1 , 3 , - 5 ثلاثي ألكيل -,1 5, 3 ثلاثي آزين تريون _2 , 4, 6.

الاستعمالات

تستعمل الإيزوسيانات أحادية الوظيفة مثل إيزوسيانات المتيل أو البوتيل أو الفينيل، إضافة إلى مونو ودي كلوروفينيل إيزوسيانات على نحو أساسي موادَّ أولية في تصنيع الكربامات carbamates ومبيدات الأعشاب herbicides ومبيدات الحشرات insecticides.

وتستعمل الإيزوسيانات الثنائية ومتعددة الوظيفة على نحو شبه حصري في تفاعلات البلمرة؛ إذ ينحصر الاستهلاك الأعظمي لمركّبات (TDI, MDI, PMDI) في إنتاج البولي يوريتان بأنواعه المختلفة. فعلى سبيل المثال يتم إنتاج المواد الرغوية المرنة flexible foams من نوع بولي يوريتان يوريا من تفاعل (TDI) مع البولي يول ثلاثي الوظيفة، أما المواد الرغوية القاسية rigid foams من نوع بولي يوريتان أو بولي إيزوسيانورات؛ فيتم إنتاجها من تفاعل (PMDI) مع بولي إستر بولي يول.

أمكن أيضاً استخدام الإيزوسيانات الثنائية ومتعددة الوظيفة الخطية مثل (MDI, PMDI) في تحضير بوليمرات وبلاستيك حراري من فصيلة البولي يوريتان. وقد تم تطوير هذه العملية لإجراء تفاعل البلمرة خلال القولبة بالحقن (RIM)Reaction Injection Molding حيث تسمح هذه العملية بتصنيع منتجات نهائية تخصصية؛ ولاسيما في مجال صناعة السيارات.

تستعمل بعض اليوريتانات مواد دوائية مثل ميبروبامات meprobamate. يستعمل بعضها لصنع مبيدات حشرات مثل الكرباريل carbaryl. وفي ديسمبر/ كانون الأول عام 1984 تسرب غاز إيزوسيانات الميتل من مصنع كيميائي في بوبال Bhopal (مدينة في أواسط الهند) ما أدى إلى موت 3800 شخص. وكانت هذه الحادثة أكبر كارثة تحدث في الصناعة بتاريخ العالم.

إن الإيزوسيانات ذات الوزن الجزيئي المنخفض مسيلة للدموع، ويجب الاحتراس من استنشاقها؛ إذ يسبب استنشاقها وذمة رئوية pulmonary edema. كما تخرّش الإيزوسيانات الجلد، وتسبب الإكزيما الأرجية allergic eczema والربو القصبي bronchial asthma. أما التأثير السمّي عن طريق الابتلاع فضعيف. لذا يجب أخذ الاحتياطات الضرورية للحيلولة دون الأضرار الناجمة عن أبخرة الإيزوسيانات في الصناعة.

التصنيف : الكيمياء اللاعضوية

النوع : الكيمياء اللاعضوية

المجلد: المجلد الرابع

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية