مالئیک انیدرید

مالئیک انیدرید

1-مقدمه

مالئیک انیدرید یک ترکیب آلی با فرمول C2H2 (CO) 2O می باشد. این ترکیب, انیدرید اسید مالئیک اسید است که نام آیوپاک آن, فوران-2.5-دی اُن می باشد. همچنین این محصول, با نام های سیس-بوتن دی ائویک و 2.5-فوران دی اُن نیز شناخته می شود. این ماده جامد بی رنگ یا سفید با بوی تند است که به صورت صنعتی در مقیاس وسیع برای کاربردهایی در پوشش ها و پلیمرها تولید و استفاده می شود.

با توجه به چرخه ای از 4 الکترون π در آرایه ای از 5 اتم با اوربیتال p ، مدت ها تصور می شد که انیدرید مالئیک ضد آروماتیک است. با این حال ، یک مطالعه ترموشیمیایی به این نتیجه رسیده است که تنها 8 کیلوژول بر مول انرژی بی ثبات کننده می تواند به این اثر نسبت داده شود  و این ماده یک آروماتیک (ضعیف) می باشد.

2-تاریخچه

اولین فرایند تجاری برای تولید مالئیک انیدرید در سال 1928 توسط ""National Aniline and Chemical مورد استفاده قرار گرفت. در تولید آن از فرایند ویس - داونز با استفاده از بنزن به عنوان ماده اولیه استفاده شد. در سال 1930 ، مونسانتو مالئیک انیدرید را از طریق محصول جانبی تولید انیدرید فتالیک به دست آورد.

3-کاربردها

1-3- لاستیک و رزین

حدود نیمی از خروجی انیدرید مالئیک تولیدی جهان در ساخت رزین های پلی استر غیر اشباع (UPR) استفاده می شود. الیاف خرد شده شیشه به UPR اضافه می شوند تا پلاستیک های تقویت شده با فایبرگلاس تولید کنند که در طیف وسیعی از کاربردها مانند قایق های تفریحی ، وسایل حمام ، خودروها ، مخازن و لوله ها استفاده می شود.
مالئیک انیدرید توسط 1،4-بوتاندیول (BDO) هیدروژنه می شود که در تولید پلی اورتان های ترموپلاستیک ، رزین های پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)  و بسیاری از محصولات دیگر استفاده می شود.

2-3-عامل سخت کننده (کیورینگ)

واکنش دیلز-آلدر (Diels-Alder) انیدرید مالئیک و بوتادین و ایزوپرن باعث ایجاد انیدریدهای تتراهیدروفتالیک می شود که می تواند به انیدریدهای هگزاهیدروفتالیک هیدروژنه شود. این گونه ها به عنوان عوامل پخت در رزین های اپوکسی استفاده می شوند.

3-3-روغن ها

 کاربرد دیگر برای مالئیک انیدرید به عنوان افزودنی ها یا ادتیو های روغن های روان کننده است که در روغن های میل لنگ به عنوان بازدارنده های خوردگی استفاده می شود. 

4-3-صنایع غذایی

صنایع غذایی از اسید مالیک استفاده می کنند که مشتق شده از مالئیک انیدرید است و در شیرین کننده های مصنوعی کاربرد دارد.

5-3-محصولات بهداشتی

 محصولات مراقبت شخصی که از انیدرید مالئیک استفاده می کنند شامل اسپری مو ، چسب و لاک هستند. انیدرید مالیک همچنین پیش ساز ترکیباتی است که برای شوینده های تصفیه آب ، حشره کش ها و قارچ کش ها ، داروها و سایر کوپلیمرها استفاده می شود.

4-واکنش ها

1-4-اسید مالئیک و استر

شیمی انیدرید مالئیک بسیار غنی است و منعکس کننده در دسترس بودن و واکنش پذیری دو کاره آن است.یعنی هیدرولیز می شود و اسید مالئیک تولید می کند.  

و هم با الکل ها واکنش می دهد و شبه استرها را پدید می آورد.

2-4-دیلز-آلدر

مالیک انیدرید یک بستر کلاسیک برای واکنشهای دیلز-آلدر (Diels-Alder ) است. این ماده در سال 1928 برای واکنش بین مالیدیک انیدرید و 1،3-بوتادین مورد استفاده قرار گرفت و جایزه نوبل در سال 1950 به اتو پل هرمان دیلس و کورت آلدر اهدا شد. از طریق این واکنش ، انیدرید مالئیک به بسیاری از آفت کش ها تبدیل شد. و خاصیت دارویی نیز پیدا کرد.

واکنش مایکل، انیدرید مالئیک با متیلن فعال یا ترکیبات متین مانند استرهای مالونات یا استواستات استر در حضور کاتالیزور استات سدیم انجام می شود. این واسطه ها بعداً برای تولید واسطه های چرخه کربس اسیدهای آکونیتیک و ایزوسیتریک استفاده شد.

3-4-فوتوشیمی

انیدرید مالئیک در یک واکنش فتوشیمیایی دیمر می شود و سیکلوبوتان تتراکربوکسیلیک دی انیدرید (CBTA) را تشکیل می دهد. این ترکیب در تولید پلی آمیدها استفاده می شود.

4-4-شیمی معدنی

همچنین این ترکیب یک لیگاند برای کمپلکس های فلزی با ظرفیت کم است ، به عنوان مثال Pt (PPh3) 2 (MA) و Fe (CO) 4 (MA) از جمله ی این کمپلکس ها هستند که در شیمی معدنی کاربرد دارند.

5-روش تولید

انیدرید مالئیک از طریق اکسیداسیون فاز بخار n-بوتان تولید می شود. فرایند کلی به این صورت است که گروه های متیل را به کربوکسیلات تبدیل می کند و زنجیر اصلی را دی هیدروژنه می کند. گزینش پذیری فرآیند نشان دهنده استحکام انیدرید مالئیک به علت سیستم پیوند دوگانه (کانژوگه) آن است. 
به طور سنتی انیدرید مالئیک با اکسیداسیون بنزن یا سایر ترکیبات آروماتیک تولید می شد.
در هر دو روش بالا ، بنزن و بوتان در یک جریان هوای گرم وارد فرایند می شوند و مخلوط در دمای بالا از بستر کاتالیزور عبور می کند. پنتاکسید وانادیوم و تری اکسید مولیبدن کاتالیزورهای مورد استفاده در فرایند حاوی بنزن هستند ، در حالی که فسفات وانادیوم برای فرایند حاوی بوتان استفاده می شود.

روش سنتی استفاده از بنزن به دلیل بالا بودن قیمت بنزن و رعایت مقررات مربوط به انتشار بنزن ، غیر اقتصادی شده است و سازمان های بهداشت و درمان با آن مقابله می کنند. علاوه بر این ، در تولید انیدرید مالئیک( 4 اتم کربن) یک سوم اتم های کربن اصلی و هنگام استفاده از بنزن (6 اتم کربن) به عنوان دی اکسید کربن از بین می رود. فرآیندهای کاتالیزوری امروزی تر از یک مولکول 4 کربنی شروع می شود و فقط اکسیژن را متصل می کند و آب را حذف می کند و بدنه 4 کربنه مولکول اولیه دست نخورده باقی می ماند. به طور کلی ، روش جدیدتر, از نظر مواد و راندمان کارآمدتر است. 

6-تحقیقات جدید

یکی از کاربردهای نسبتا جدیدی که در آن از این ماده استفاده می شود, جلوگیری از پوسیدگی چوب با استفاده از مالئیک انیدرید می باشد. در همین زمینه مقاله ای با عنوان "بررسی خواص مکانیکی و مقاومت در برابر پوسیدگی چوب اصلاح شده با مالئیک انیدرید و متیل متاکریلات" در نشریه تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران به چاپ رسیده است. 

7-روش نگهداری

با توجه به واکنش این ماده با آب و تولید اسید, وجود رطوبت زیاد در هوا سبب اسیدی شدن محیط می شود و استنشاق در آن محیط سبب عارضه های بسیار می شود, در نتیجه در کنار بسته بندی دقیق و مستحکم, از بین بردن رطوبت هوا و استفاده از مواد نم گیر در محیط توصیه می شود.
این ماده در صورت مواجهه با گرما و شعله می تواند شعله ور شود, در نتیجه قرار گرفتن در معرض شعله و نور مستقیم خورشید می تواند برای این ماده خطرساز باشد.

8-ایمنی

این ترکیب خطرات زیست محیطی نسبتاً کمی دارد ، این ویژگی مهمی برای برخی از کاربردها است اما قرار گرفتن در معرض انیدرید مالئیک ممکن است باعث تحریک دستگاه تنفسی ، چشم ها ، مخاط و پوست شود. 
انیدرید مالیک ماده شیمیایی کم خطری نیست زیرا انیدرید مالئیک به سرعت هیدرولیز می شود و اسید مالئیک را در حضور آب ایجاد می کند. اسید مالئیک در شرایط هوازی در فاضلاب و همچنین در خاک نیز تجزیه پذیر است. این امر می تواند در راه های تنفسی و در هر قسمتی که مولکول آب وجود دارد رخ دهد و سلامتی را به خطر بیاندازد.