Reacción del cloruro cianúrico y los grupos amino.

Aplicación del cloruro cianúrico

Fecha de publicación: 24/10/2020 7:56:57

Antecedentes[1][2]

El cloruro cianúrico es un cristal con un fuerte olor acre a cloro. Corrosivo para la piel, irritante y lagrimal para los ojos. Soluble en etanol absoluto, éter, cloroformo, ácido acético y acrilonitrilo, insoluble en agua fría. Se enfría lentamente al reaccionar con el agua y se hidroliza rápidamente en ácido cianúrico y ácido clorhídrico cuando se calienta. Cuando reacciona con ácido nítrico concentrado y ácido sulfúrico concentrado a temperatura ambiente, se convierte parcialmente en ácido cianúrico y luego reacciona con alcóxido de sodio para obtener triéster de ácido n-cianúrico. También reacciona con amoníaco, aminas y fenoles.

Durante el proceso de almacenamiento, el cloruro cianúrico a menudo libera gas ácido debido a la interpretación del agua de marea, que tiene un fuerte olor acre. Hay tres átomos de cloro activos en la estructura del producto, que pueden reaccionar con varios grupos reactivos como -OR, -SR, -NRR', etc., por lo que se usa ampliamente en la síntesis de pesticidas, agentes blanqueadores fluorescentes y absorbentes de ultravioleta. , estabilizadores de luz, agentes tensioactivos, colorantes y retardantes de llama, etc. Sus aplicaciones involucran pesticidas, lavado, estampado y teñido, fabricación de papel, textiles, plásticos y otras industrias. , y es inseparable de la vida humana.

La principal tarea de China en el desarrollo del cloruro cianúrico es la mejora tecnológica. En la actualidad, las principales tecnologías de síntesis industrial incluyen el método del cianuro de sodio y el método del ácido cianhídrico. El método del cianuro de sodio se utiliza principalmente en China, y el método del ácido cianhídrico, que es tecnológicamente más avanzado, más económico y más fácil de producir. a gran escala, se utiliza principalmente en el extranjero. En la actualidad, las instituciones nacionales de investigación científica deberían unir fuerzas con los fabricantes para superar la tecnología de síntesis de cloruro cianúrico a partir de ácido cianhídrico lo antes posible. Incluso si no se pueden resolver todos los problemas en este momento, aún podemos tomar el camino de combinar la introducción y el desarrollo independiente para allanar el camino para la introducción de tecnología y permitir la industrialización temprana de la ruta de síntesis de cloruro cianúrico a partir de ácido cianhídrico en el país. . En la actualidad, la escala de la planta de cloruro cianúrico de mi país es demasiado pequeña y hay muchos fabricantes con una escala de producción pequeña y una contaminación ambiental grave. Por lo tanto, para acelerar el ajuste de la estructura industrial, las empresas poderosas deben acelerar el ritmo de la producción en gran escala y eliminar los dispositivos de producción en pequeña escala lo antes posible mediante la competencia en el mercado.

Aplicaciones[3][4]

1. Aplicación en la síntesis de pesticidas

En la estructura de consumo del mercado de cloruro cianúrico, los pesticidas de triazina ocupan una posición importante. En mi país, alrededor del 70% de la demanda de cloruro de cianúrico se utiliza para sintetizar pesticidas de triazina, y entre los pesticidas de triazina, los herbicidas de triazina son los principales consumidores. Según las estadísticas, actualmente existen 9 tipos de herbicidas de triazina en el mercado, incluidos atrazina, terbutizina, simazina, atrazina, prometrina, cianazina, terbutamol, oxatriona, benzofeno e isopentilo. Los herbicidas de triazina son en su mayoría productos maduros y sus ventas en el mercado son relativamente estables.

En 2010, las ventas en el mercado mundial de herbicidas de triazina fueron de 603 millones de dólares, de los cuales las ventas de atrazina alcanzaron los 370 millones de dólares, seguidas por la terbutilazina y la prometrina, con ventas de 7.000 millones de dólares y 65 millones de dólares respectivamente. Aunque la atrazina lleva casi 60 años en el mercado y se ve afectada por nuevos herbicidas, ocupará una cierta posición en el futuro mercado de herbicidas debido a su baja toxicidad y bajo coste. Además, con la aplicación y el desarrollo de herbicidas de triazina en campos no agrícolas, algunas variedades antiguas también han recuperado hasta cierto punto nueva vitalidad. Por ejemplo, se puede agregar terbutazina a los revestimientos de las superficies de los barcos como inhibidor del crecimiento de algas, extendiendo en gran medida el ciclo de vida de los productos herbicidas de triazina. Los principales monómeros activos sintetizados a partir del cloruro cianúrico son los siguientes:

2. Aplicación en agentes blanqueadores fluorescentes

Además de los herbicidas, los agentes blanqueadores fluorescentes se utilizan en el cloruro cianúrico. También juega un papel importante. papel importante en la cadena industrial, y con la mejora del nivel de vida de las personas, se han planteado requisitos más altos para la demanda y la calidad de los blanqueadores ópticos. Los agentes blanqueadores fluorescentes absorben principalmente la parte invisible de los rayos ultravioleta del sol y luego emiten luz azul o luz azul violeta visible a simple vista. Mediante el principio de complementariedad óptica, la ropa, el papel, la pintura, la tinta, el papel fotográfico, etc. Más blanca, luminosa y luminosa tras el tratamiento con blanqueador óptico.

Existen cinco tipos de agentes blanqueadores fluorescentes actualmente en el mercado: estilbeno, benzoxazol, cumarina, naftalimida y pirazolina. Entre ellos, el agente blanqueador fluorescente triazina estilbeno es el más utilizado. En este tipo de productos, el ácido DSD y diversos sustituyentes están unidos entre sí mediante cloruro cianúrico. En la actualidad, se han encontrado más de 50 blanqueadores ópticos de bistriazina aminoestilbeno con valor comercial, incluidos VBU, VBA, CXT, BBU, etc., que representan aproximadamente el 50% del total de blanqueadores ópticos, de los cuales aproximadamente el 90% son solubles en agua. No solo tiene un precio bajo, sino que también tiene una tecnología de procesamiento simple y ha sido ampliamente reconocido por el mercado.

Además, existen productos de cumarina que contienen grupos triazina, como SFG, agente blanqueador 355, agentes blanqueadores mejorados de triazina aminoestilbeno BR, HL y otras variedades. Aunque existen muchas menos variedades que los agentes blanqueadores fluorescentes de triazina estilbeno, tienen aplicaciones específicas en el mercado debido a su mejor rendimiento.

3. Aplicación en estabilizador de luz

El estabilizador de luz es un aditivo de material polimérico y un absorbente ultravioleta eficiente que descompone el peróxido capturando radicales libres, transfiere energía del estado excitado y mejora la calidad. Resistencia al envejecimiento de los polímeros. Generalmente se obtiene uniendo una amina impedida con cloruro cianúrico. Actualmente, GW-944 es el mejor estabilizador de luz de amina impedida. Sobre la base de esta estructura, mediante la sustitución de sustituyentes, se sintetizaron y estudiaron algunos otros estabilizadores de luz estructurales, como el uso del monómero estabilizador de luz de amina impedida 4-hidroxi-tetrametilpiperidina o 4-amino-tetrametilpiperidina. Modificación del anillo de triazina con piridina para mejorar el rendimiento del producto. También es una parte indispensable de la estructura del mercado del cloruro cianúrico.

4. Aplicación en absorbentes de rayos UV

Los absorbentes de rayos ultravioleta son estabilizadores de luz especiales, que incluyen principalmente benzofenona, benzotriazol y triazina. Al absorber la luz ultravioleta, el absorbente de UV entra en el estado excitado desde el estado fundamental y luego salta gradualmente de regreso al estado fundamental, liberando energía en forma de luz visible o radiación térmica. A través de esta fórmula, se puede reducir la oxidación y reducción de radicales libres de materiales poliméricos después de la irradiación ultravioleta, protegiendo así la apariencia y el rendimiento de los materiales poliméricos.

Los absorbentes de ultravioleta de triazina son absorbentes de ultravioleta desarrollados en los últimos años y tienen la mayor eficiencia de absorción. Estos productos suelen contener grupos hidroxilo fenólicos, que forman enlaces de hidrógeno intramoleculares con átomos de nitrógeno tricíclicos y absorben la luz ultravioleta mediante la formación y rotura de enlaces de hidrógeno. Los productos se utilizan ampliamente en alimentos y envases químicos diarios, textiles, fibras, plásticos, recubrimientos y otras industrias, especialmente recubrimientos automotrices, y el efecto es mucho mejor que otros tipos de absorbentes de UV. La síntesis de estos compuestos generalmente requiere al menos un acoplamiento de Grignard y una reacción de alquilación de Friedel-Crafts para conectar el grupo funcional que contiene el grupo hidroxilo fenólico al anillo de triazina y luego obtener productos objetivo con diferentes propiedades a través de diferentes modificaciones de eterificación.

5. Aplicaciones en otros campos

Además de las aplicaciones anteriores, el cloruro cianúrico también se utiliza ampliamente en muchas otras industrias, como los tintes sintéticos reactivos amarillo 145, 167, 176 y tintes reactivos rojos. Utilizando cloruro de cianúrico y fenilfosfinato como materias primas, se sintetizaron varios retardantes de llama, como el propiltriazinatrifenilfosfinato y el éster etílico, así como el eliminador de metales pesados ​​TMT-3Na para la remediación de suelos.

Trabajo preparatorio [5]

Hay muchos métodos de cloruro cianúrico reportados en la literatura, pero los principales métodos de producción industrial son el método del ácido cianhídrico y el método del cianuro de sodio.

1. Método del cianuro de sodio

La mayoría de los países avanzados del mundo adoptan la ruta del proceso del ácido cianhídrico, es decir, el ácido cianhídrico líquido reacciona con el cloro en un reactor para producir gas cianuro después del lavado. y destilación, ingresa a un reactor de polimerización de lecho fijo equipado con un catalizador gaseoso para generar gas cloruro cianúrico, que luego ingresa al condensador para obtener el producto. El gas de cola se trata y se descarga. Hay tres métodos para preparar cloruro cianúrico mezclando cloruro cianúrico: método en fase líquida, método presurizado y método en fase gaseosa a presión normal.

El método en fase líquida es el método industrial original. Debido a que la polimerización se lleva a cabo en fase líquida, el proceso de reacción es fácil de controlar. Sin embargo, el producto contiene impurezas como tetrámeros y hexámeros, que deben refinarse, el rendimiento es bajo y el costo es alto. Método de presión, la temperatura de reacción es de hasta 450 qC, la fuerza de presión es de 1,98 "9,8 m Pa, las condiciones de reacción son duras, el equipo está fuertemente corroído y el posprocesamiento del producto es complejo, lo que limita su desarrollo.

Método en fase gaseosa a presión normal: será completamente Se mezclan en proporción cianuro de hidrógeno seco y cloro (exceso de cloro), se precalientan y se envían a la caldera de polimerización, utilizando carbón activado (o cloruro de cobre o cloruro ferroso de cobre con sílice). gel y zeolita como portador) como catalizador, en condiciones de fase gaseosa. La polimerización se lleva a cabo bajo la condición de controlar la temperatura de reacción a 380°C. El producto de polimerización se seca, se enfría y se cristaliza con aire frío para obtener el producto. La síntesis de cloruro de cianógeno y la polimerización del cloruro de cianógeno se completan en uno o dos reactores. Este último también puede reciclarse. Parte del cloruro de cianógeno se devuelve a la caldera de polimerización para la polimerización, lo que elimina la necesidad de purificar el cloruro de cianógeno. en el método de un solo paso, simplificando así el equipo y acortando el ciclo de reacción el rendimiento es superior al 86% a presión normal. La calidad del producto, el rendimiento, el costo de producción y otros indicadores de este método son mejores que otros métodos. fácil de producir a gran escala, por lo tanto, el método de fase gaseosa a presión atmosférica se ha desarrollado rápidamente en el extranjero y se ha convertido en la principal ruta de síntesis en el extranjero.

Sin embargo, este método también tiene algunas desventajas, como la alta temperatura de producción, ciertos riesgos y la calidad del producto que debe mejorarse.

2. Método del cianuro de sodio

El cianuro de sodio y el cloro gaseoso se sintetizan en cianuro y luego se realiza la polimerización catalítica en fase gaseosa para preparar el cloruro cianúrico. Flujo de proceso específico: la solución de tricianuro de sodio enviada desde el área del tanque se prepara en una solución acuosa al 15%, se mezcla con cloro gaseoso en proporción y ingresa al reactor de cloruro de cianógeno a través de una boquilla especial para generar monómero de cloruro de cianógeno, que pasa a través del primero. enfriador y el primer separador para enfriamiento y deshidratación, y luego a través del segundo enfriador y el segundo separador para enfriamiento y deshidratación, y luego ingresa al secador para mayor deshidratación y secado, luego ingresa al reactor de polimerización para generar cloruro cianúrico gaseoso, que se cristaliza; en aire frío a 0,5°C, el producto de cloruro cianúrico sólido en polvo se genera bajo esta condición.

El líquido residual de la reacción de cloración contiene una cierta cantidad de cianuro y se calienta a 90~100~C en el análisis. caldera y el monómero de cianuro analizado regresa al reactor, el líquido residual analizado se envía al tratamiento de aguas residuales después de que el álcali absorbe el gas de cola a través del colector y la torre de absorción de gas de cola, y el ventilador de gas de cola lo envía a la chimenea; descargar. La tecnología de producción de esta ruta es madura y la calidad del producto es buena, pero los tres desechos están gravemente contaminados y solo es adecuada para la producción en lotes pequeños. La ruta es larga, el rendimiento es bajo y el costo de producción es alto.

Principales materiales de referencia

[1] Diccionario compuesto

[2] Lu·. Síntesis, aplicación y análisis de mercado del cloruro cianúrico [J China Chlor-Alkali, 2002(11):14-16.

Yang, Qiang. Progreso de la aplicación y síntesis de cloruro cianúrico [J]. Productos químicos finos y especiales, 2016 (9): 36-38.

Fu Hongbin. Aplicación de cloruro cianúrico en química fina [J]. Journal of Chengdu Textile College, 2002, 19(2): 19-22.

Qin Weicheng. Síntesis, aplicación y análisis de mercado del cloruro cianúrico [J Chemical Intermediates, 2002 (20): 16-18.