Acido tereftalico, anhidrido ftalico y tereftalato de dimeti.doc

7/25/2019 Acido tereftalico, anhidrido ftalico y tereftalato de dimeti.doc

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ftlico puro. os residuos de alta temperatura de ebullicin se extraen del fondo de la

segunda columna.

#l anhdrido ftlico se produce tambi*n por oxidacin con el aire en fase lquida

usando o-xileno. #l disol"ente es cido ac*tico y se usa como catali$ador una combinacin

de sales de cobalto, manganeso y bromo. espu*s de la reaccin, el cido ftlico se filtra

separndolo del disol"ente y del catali$ador, se deshidrata y se destila. #l rendimiento

totales considerablemente mayor que en el proceso en fase "apor, pero la in"ersin de

capital es ms grande.

a temperatura de solidificacin /010()2 es un buen ndice de la pure$a, as como el

color del material fundido. #ste %ltimo se determina inicialmente a 34'() y despu*s demantenerse durante 3 horas a esta temperatura.

#l anhdrido ftlico se empaca fundido o como peda$os slidos.

Factores sanitarios y de seguridad.

#l anhdrido ftlico es un irritante se"ero para los o!os, las "as respiratorias y la piel,

especialmente cuando est h%medo y puede causar quemaduras. os datos sobre

inflamabilidad deben "igilarse cuando se traba!a con ahdrido ftlico. #l pol"o del cido

ftlico forma me$clas explosi"as con el aire.

Usos.

#l anhdrido ftlico se usa principalmente en plastificantes /di*steres de un alcohol

monohdricos2, resinas de poli*steres no saturados y resinas alqulicas. #l plastificante de

mayor produccin es el ftalato de dioctilo 5di/36etilhexil26ftalato7. as resinas de poli*steres


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no saturados son usualmente polmeros de condensacin del anhdrido ftlico, un cido

dibsico no saturado o anhdrido y glicol. 8n producto con muchos enlaces cru$ados se

hace polimeri$ando la porcin no saturada del policondensado con un monmero de "inilo,

com%nmente el estireno. proximadamente el 349 de la produccin de anhdrido ftlico en

los ##.88 se usa para obtener poli*steres no saturados. as resinas alqudicas se obtienen

de cidos polibsicos o anhdridos, alcoholes, polihdricos, aceites y cidos grasos,

consumen casi el 3'9 de aqu*l. #stas resinas se usan como adhesi"os en el re"estimiento

de superficies.

#l anhdrido ftlico se usa tambi*n en la fabricacin de colorantes como la 36cloro6

antraquinona, a$ul de ftalocianina, amarillo de quinona y caf* de antraceno.

Acido tereftlico y Tereftalato de dietilo.

#l tereftalato de dimetilo y el cido tereftlico de grado polmero son usados como

materia prima para la produccin de poli/tereftalato de etileno2 y otros poli*steres. #l cido

tereftlico tambi*n se produce en grado t*cnico que no es adecuado para la preparacin de

poli/tereftalato de etileno2. a gran produccin comercial de cido tereftlico y tereftalato

de dimetilo hace al cido tereftlico el ms importante cido bencenpolicarboclico.

#n 0:;1, el tereftalato de dimetilo era el principal intermediario en la produccin

mundial de poli/tereftalato de etileno2. Sin embargo, el cido tereftlico de grado polmero

ofrece "enta!as econmicas al productor de aquel compuesto y se espera que este cido se

con"ierta en el principal intermediario en el futuro.

Manufactura.

#l cido tereftlico de grado t*cnico se produce por oxidacin con aire en fase

lquida delp-xileno. pesar de que se han comerciali$ado "arios procesos, la tecnologa

dise-ada por laAmoco Chemicals Corporationes la ms popular. #n el proceso moco, el

cido ac*tico se usa como disol"ente, el bromo se usa como una fuente reno"able de


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radicales libres, y metales multi"alentes como el cobalto y el manganeso se usan como

catali$adores. #l producto de la oxidacin se recupera por centrifugacin y los cristales se

la"an y se secan. #l rendimiento total del proceso es al menos de :'9 molar y la pure$a del

producto est arriba del ::9 en peso.

)asi todo el cido tereftlico de grado polmero es producido a partir del cido de

grado t*cnico, usando la tecnologa de purificacin elaborada por Amoco Chemicals. Sin

embargo, el cido tereftlico de grado polmero tambi*n puede producirse por hidrlisis de

tereftalato de dimetilo y al modificar los procesos que producen el cido de grado t*cnico.

#n el proceso de purificacin moco, el cido de grado t*cnico se disuel"e en agua a

34'() y la solucin se expone a un catali$ador de hidrogenacin como un metal noble consoporte de carbn. a etapa de hidrogenacin con"ierte tanto cuerpos de color a productos

incoloros como la principal impure$a de la materia prima, el cido &6forilben$oico, a cido

p-toluico. #ntonces el producto se recupera por cristali$acin, centrifugacin y desecacin.

#l cido tereftlico resultante de grado polmero tiene una concentracin de cido &6

formilben$oico por deba!o de 34 ppm. #l rendimiento total del proceso es superior al :rimero, elp-xileno se oxida usando cobalto como

catali$ador para producir cido p-toluico y la esterificacin con metanol de monometil el

cual es esterificado hasta el di*ster. os reactores y dos corrientes de recirculacin se

utili$an y el producto es purificado por destilacin. #l rendimiento total del proceso basado

en elp-xileno alimentado es de ;


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?tra forma de obtener tereftalato de dimetilo es por la esterificacin en fase lquida

del cido tereftlico de grado t*cnico. >ueden usarse catali$adores metlicos como el $inc,

molibdeno, antimonio y esta-o con exceso de metanol. a con"ersin a tereftalato de

dimetilo est limitada por el equilibrio@ el rendimiento total del proceso se aproxima a :A9

molar.

a produccin combinada en ##.88. de cido tereftlico y tereftalato de dimetilo

alcan$ un mximo de 1.1B0'At /con base en tereftalato de dimetilo2 en 0:


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poli/tereftalato de etilo2 el polimero adecuado para empacar alimentos incluyendo botellas

para bebidas. #l cido tereftlico y el tereftalato de dimetilo tambi*n se usan para producir

resinas termoplsticas para ingeniera y especialmente fibras.

ACIDO T!R!FTALICO

#l cido tereftlico /cidop-bencenodicarboxlico2, )AH&/)??H23, peso molecular

0AA.01 forma agu!as incoloras o un slido amorfo. Hace pocos a-os que se halla en el

mercado como compuesto qumico industrial.

"ro#iedades f$sicas y %u$icas

lgunas de las propiedades ms importantes del cido tereftlico sonE p.f. 1''()

/sublimacin2, &34() /tubo cerrado2E densidad 0.40'. #s soluble en cido sulf%rico

concentrado, piridina y dimetilformamida /MD2. #s poco soluble en alcohol etlico caliente

e insoluble en *ter, acetona, cloromorfo, agua y cido ac*tico.

Reacciones.

#l cido tereftlico muestra sus reacciones caractersticas de un cido dicarboxlico,

limitadas por su escasa solubilidad y su ele"ado punto de fusin. )omo poda esperarse, se

producen tambi*n reacciones de sustitucin del anillo.

!sterificaci&n.

#l cido tereftlico reacciona con los alcoholes alifticos sencillos en presencia de

catali$adores de la esterificacin, como el cido sulf%rico concentrado, una reaccin de un


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solo paso en la cual el di*ster es obtenido del cido libre es la preparacin del tereftalato di6

n6butlico. 8n exceso de 06butanol y 49 de cido sulf%rico de :49 /basado en el cido

tereftlico2 se calientan con reflu!o durante A6; horas de modo que se expulse por

destilacin la me$cla a$eotrpica butanol6agua /a :3.4()2 . )uando la me$cla de reaccin se

aclara y la temperatura del "apor sube hasta 00


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Se han preparado gran n%mero de sales metlicas del cido tereftlico por su

utilidad potencial como catali$adores, pigmentos, secantes, modificadores de resinas

alqudicas, etc. as sales de amonio, de metales alcalinos y de magnesio son solubles en

agua. as sales de calcio, bario, plomo, aluminio, cinc, cobre, cobalto, manganeso y hierro

f*rrico no son solubles en agua. a sal de cobre tiene color a$ul claro, la de cobalto es

morada y la de hierro f*rrico tiene color de herrumbre. +odas las otras sales mencionadas

son incoloras.

Foraci&n de nitrilos.

#l tereftalonitrilo, p-)AH&/)F23, se obtiene por la reaccin del cido con la

bencenosofonamida. Se cree que la diamina podra obtenerse por la hidrogenacin del

nitrilo.

Hidrogenaci&n.

>or la hidrogenacin del cido tereftlico en presencia de amalgama de sodio, se

forman los cidos dihidrotereftlico y tetrahidrotereftlico. >or hidrogenacin cataltica en

condiciones ms se"eras,,puede obtenerse el deri"ado hexahidro.

Halogenaci&n.

#l cloro, el bromo y el yodo reaccionan con el cido tereftlico en solucin en cido

sulf%rico fumante. dems del cido tetrahalogenado, se produce tambi*n algo de benceno

hexahalogenado.


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Nitraci&n.

os agentes nitradores fuertes con"iertn el cido tereftlico en el deri"ado

mononitro, que puede ser reducido al aminocido correspondiente. #l aminocido, por

dia$oacin e hidrlisis, da cido hidroxitereftlico.

(ulfonaci&n.

#l cido sulf%rico fumante a 3''63A'() con"ierte el cido tereftlico en cido

sulfotereftlico. #sta reaccin es interesante porque el grupo cido sulfnico comunica

solubilidad en el agua al cido y a muchos de sus deri"ados que de otra manera son

insolubles.

Fa)ricaci&n

#n 0:43, la #..du >ont de Femours )o. era en los #stados 8nidos el %nico

productor de cido tereftlico y su *ster dimetlico. a calidad t*cnica se obtena por

oxidacin delp-xileno. )omo se producira tereftalato dimetlico en estado muy puro /::I

92 por hidrlisis sencilla poda obtenerse el cido tereftlico de una pure$a ele"ada.

#n general, los m*todos de preparacin descritos en la literatura utili$an p-xileno u

otros 0,&6dialquilbencenos de peso molecular ba!o como la materia prima principal. #n

"arias sntesis se uili$an materiales de partida productos intermedios de reaccin deri"ados

de esos alquilbencenos sencillos. +odos los m*todos descritos son en fase lquida o

Jh%medosJ y no se emplea la oxidacin cataltica en fase "apor seme!ante a la de la

produccin del anhdrido ftlico. a susceptibilidad del p-xileno y sus homlogos a la

oxidacin de la cadena lateral es bastante menor que la de las estructuras correspondientes


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de modo que las condiciones suficientemente fuertes para iniciar la reaccin causan la

destruccin del anillo y la combustin completa.

a oxidacin delp-xileno con permanganato de potasio o cido ntrico para obtener

cido tereftlico se ha descrito en la bibliografa ms antigua. Keferencias ms recientes a

m*todos que utili$ar elp-xileno como materia prima citan como oxidantes el cido ntrico,

sulfato mangnico en cido sulf%rico de A'9 y oxgeno o un gas que contenga oxgeno con

otros catali$adores a una presin superior a la atmosf*rica en presencia de bases@ con oxidos

metlicos, sales metlicas y una sal metlica de acetilacetona /3,&6pentanociona2@ con

catali$adores que contienen cobalto y hexacloroctano@ con tetraetilplomo y otros

tetraalquilplomos@ a presiones altas con una fase acuosa lquida y xido de un metal pesado

como catali$ador@ en fase lquida a presin superior a la atmosf*rica con catali$adores y sindestilacin.

e manera anloga, para las sntesis que utili$an un producto de oxidacin

intermedio como material de partida, se encuentran algunas referencias antiguas al uso de

los oxidantes usuales /cido crmico, permanganato alcalino, litargirio, hidrxido de sodio2

y a la oxidacin andica en solucin alcalina. as t*cnicas y las condiciones recientemente

descritas en la literatura son las siguientesE p-xililenoglicol /p-xileno6alfa,alfa6diol2 y un

hidroxido de unmetal alcalino se calientan ba!o hidrgeno a presin con un catali$ador de

cadmio@ se trata dicloruro dep-xilileno /alfa, alfa6dicloro6xileno2 con un hidrxido sdico

acuoso a 1''6&''(), ba!o presin para mantener la fase lquida@ se tratan cido p-toluico e

hidrxido de sodio en medios acuoso a 34'61''() con oxgeno y xido de plata@ se hace

pasar aire a tra"*s de una me$cla de reaccin en fase lquida a 04'63


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Ms de uno de los procedimientos antes mencionados son apropiados para su

explotacin industrial y la demanda potencial de cido tereftlico es suficientemente grande

para que uno o "arios procedimientos alcancen una explotacin en competencia con los

procedimientos industriales ya usados.

As#ectos !con&icos

#l cido tereftlico de calidad t*cnica se ofreca en 0:43 al precio de ;4 centa"os de

dlar la libra, y el tereftalato dimetlico de alta pure$a a 0.34 dlares la libra. tales precios,

no es probable que se utilicen tales cantidades de estos productos, sobre todo cuando el

cido tereftlico puede ser sustituido por cido adpico o ctrico o por anhdrido maleico o

ftlico.

Sin embargo, estos precios eran, al parecer, suficientemente ba!os para los poli*steres

de alto peso mlecular de la reaccin con el glicol etil*nico pudieran competir en forma de

fibras con otras fibras textiles sint*ticas de los tipos poliamida /nylon2 y poliacrilonitrilo

/dynel, orln, acriln, etc.2 y en forma de pelcula con otras pelculas sint*ticas para ciertos

usos.

Fo es de esperar que ba!e el precio del cido tereftlico en forma seme!ante a como

ba! el del anhdrido ftlico en sus primeros a-os, Sin embargo, las fuentes de

abastecimiento potencialmente grandes dep-xileno en la industria del petrleo, la posibilidad

de que se descubran nue"os m*todos de produccin que utilicen esta materia prima, y la

creciente demanda de los productos deri"ados de *l, sugieren que en un futuro prximo, el

cido tereftlico pueda alcan$ar un precio de un ni"el aproximadamente igual, por e!emplo,

al del cido adpico.

)omo en el caso del ismero orto, en el cual el cido ftlico es de importancia

secundaria comparado con el anhdrido ftlico, es posible que el cido tereftlico como tal

cido tenga importancia comercial secundaria por comparacin con su deri"ado el

tereftalato dimetlico, que es ms mane!able.


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!s#ecificaciones

as %nicas especificaciones disponibles sobre el cido tereftlico son los "alores

medios para el producto comercial indicados en la tabla. #s esencialmente insoluble en *ter,

acetona y cloromorfo@ poco soluble en alcohol etlico caliente@ soluble en cido sulf%rico

concentrado y caliente, en piridina, en lcalis y en dimetil formamida /A.ont2 y terilene /imperial

)hemical ndustries2. #Ste gran polmero contiene la unidad estructural recurrente

6?)H3)H3??))AH&)?6 y puede obtenerse por la reaccin del etilenoglicol con cido

tereftlico libre o con tereftalato de dimetilo. Se tiene entendido que tanto la u >ont como

la mperial )hemical ndustries utili$an el *stere dimetlico como materia inicial. )uando el

cido libre se calienta a reflu!o con etilenglicol o el tereftalato de dimetilo se calienta con el

glicol en presencia de catali$adores de la alcoholisis, el producto inicial obtenido es el

tereftalato di/36hidroxietlico2. #n la produccin de la resina de polmeros ele"ados, este

monmero se calienta a 31'63:'() al "aco con catali$ador o sin *l, para formar un

polmero de la "iscosidad deseada. #l exceso de glicol despu*s de la alcoholisis se elimina

con!untamente con el glicol liberado por el enlace de las mol*culas monmeras para formar

el gran polmero.

as excelentes propiedades fsicas, pticas y qumicas de la pelcula mylar hacen que

sea %til para empaquetar, como soporte de pelcula fotogrfica, etc. a fibra dacrn tiene

una densidad de 0.1; y un punto de fusin de 3&:(). Kesiste a los agentes de blanqueo y a


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otros oxidantes, tiene ele"ada resistencia a arrugarse, tanto h%meda como seca, no es

disuelta por los disol"entes orgnicos usuales y tiene gran resistencia a la hidrlisis, inslita

en un poli*ster. #sta estabilidad se ha atribuido al grado ele"ado de orientacin y al estrecho

apretamiento molecular en la fibra.

os *steres del cido terftlico con alcoholes alifticos sencillos son superiores como

plastificantes en "arios respectos a los anlogos ftlicos correspondientes.

>oseen me!ores cualidades de en"e!ecimiento con el calor y la lu$, una temperatura

ms ba!a para hacerse frgiles y "elocidades ms ba!as de p*rdida de plastificantes por

e"aporacin o lixi"iacin.

Se ha sugerido tambi*n el uso del cido tereftlico como componente de resinasalqudicas modificadas con aceites. +ambi*n en este uso, si se compara con el deri"ado orto,

el producto final tiene propiedades me!oradas.

#l cido tereftlico ofrece inter*s para la preparacin de colorantes y medicamentos.

os *steres aminoalqulicos cuaterni$ados tienen notable accin curariforme. os puntos de

fusin ms altos y las solubilidades menores que muestran en general los deri"ados del cido

tereftlicocomparados con sus anlogos del cido ftlico pueden resultar "enta!osos en

numerosas aplicaciones.

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