Metylisocyanat

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Metylisocyanat
Isocyanatmetan, metylkarbylamin
Kjemiske egenskaper
Molar masse 57,051 g/mol
Tetthet 923 kg/m3
Smeltepunkt -45 °C
Kokepunkt 39,5 °C
Løselighet Lettløselig i vann

Metylisocyanat (MIC) er en organisk forbindelse med molekylformelen C2H3NO, ordnet som H3C-N=C=O. Andre navn på denne forbindelsen er isocyanatmetan og metylkarbylamin. Metylisocyanat hører til gruppen isocyanater, som er flittig brukt innen kjemisk industri. Metylisocyanat er et mellomprodukt i produksjonen av pesticider med karbamat (slik som karbaryl, karbofuran, metomyl og aldikarb). Det har også blitt brukt i produksjon av gummi og lim. Som et svært giftig og irriterende stoff er metylisocyanat helsefarlig for mennesker, og stoffet kom særlig i søkelyset etter Bhopal-katastrofen som inntraff inntraff 3. desember 1984 i den indiske byen Bhopal. Industrikatastrofen, som regnes som en av historiens verste, tok livet av nesten 8 000 mennesker i løpet av de første dagene og om lag 17 000 mennesker totalt.[1][2][3][4]

Fysiske egenskaper[rediger | rediger kilde]

Metylisocyanat (MIC) er en klar, fargeløs væske med skarp, tåregassaktig lukt. Den er svært brannfarlig, har et kokepunkt på 39,1 °C og et lavt flammepunkt.[5] Den er reaktiv, flyktig og eksplosiv i blanding med luft. Terskelverdien er satt til 0,02 ppm. Metylisocyanat er vannløselig (6-10 deler per 100 deler), men den reagerer med vannet (se Reaksjoner).

Fremstilling[rediger | rediger kilde]

Metylisocyanat fremstilles vanligvis av monometylamin (CH3NH2) og fosgen (CCl2O). Disse substansene reagerer ved en rekke temperaturer, men for storskala produksjon er det en fordel å kombinere disse reaktantene ved høyere temperatur i gassform. En blanding av metylisocyanat og to mol hydrogenklorid dannes, men N-metylkarbamoylklorid (MCC) dannes som en sideeffekt når blandingen kondenserer og etterlater seg en mol av hydrogenklorid som gass.

MMA plus Phosgene diagram.png

Sluttproduktet metylisocyanat fås ved å reagere MCC med et tertiært amin, som for eksempel dimetylanilin eller pyridin,[6] eller ved å separere det ved hjelp av destillasjonsteknikker.[7]

MCC to MIC & HCl.png

Metylisocyanat kan også fremstilles av N-metylformadid og luft. I den sistnevnte prosessen brukes det opp med en gang i en reguleringssløyfe der målet er å produsere metomyl.[8] Det er også blitt hevdet at andre fremstillingsmetoder finnes.[9][10]

Reaksjoner[rediger | rediger kilde]

Metylisocyanat reagerer lett med mange substanser som inneholder NH- eller OH-grupper og noen andre forbindelser. Det reagerer også med seg selv for å danne en trimer eller polymerer med større molekylmasse.

Metylisocyanat reagerer med vann for å danne 1,3-dimetylurea og karbondioksid med utviklingen av varme (325 cal/gr – 325 kalorier per gram MIC som reagerer).

MIC & water to DMU & TMB.png

Ved 25 °C brukes halvparten av MIC i løpet av ni minutter, gitt at reaksjonen skjer i overskudd av vann;[11] hvis varmen ikke fjernes effektiv fra blandingen vil reaksjonshastigheten øke og raskt føre til at MIC begynner å koke. Dersom MIC er i overskudd, dannes 1,3,5-trimethlbiuret sammen med karbondioksid.[5]

Forbindelser som inneholder hydrogen festet til nitrogen, slik som ammoniakk eller primære eller sekundære aminer, vil raskt reagere med metylisocyanat og danne substituerte ureaer. Andre NH-forbindelser som for eksempel amider og ureaer reagerer mye langsommere med MIC.[12]

Alkoholer og fenoler som inneholder en OH-gruppe reagerer sakte med MIC, men reaksjonen kan bli katalysert av trialkylaminer eller dialkyntin dikarboksylat.

MIC plus 1-naphthol to carbaryl.png

Oksimer, hydroksylaminer og enoler reagerer også med metylisocyanat slik at det dannes metylkarbamater.[5] I disse reaksjonene dannes produktene som er omtalt nedenfor (Bruksområder).

Dersom det brukes katalysatorer reagerer MIC med seg selv og danner en fast trimer, trimetylisocyanurat eller en polymer med større molekylmasse.

MIC to trimer.png

Natriummetoksid, trietylfosfin, jernklorid og visse andre metallforbindelser katalyserer dannelsen av MIC-trimeren, mens reaksjonen der det dannes en polymer med større molekylmasse katalyseres av visse trialkylaminer. Siden reaksjonen der det dannes en MIC-trimer er eksoterm (298 cal/1 gr MIC), kan den føre til voldsomme koking av MIC. Polymeren med stor molekylmasse hydrolyserer i varmt vann og det dannes trimetylcyanurat. Siden katalytiske metallsalter kan bli dannet fra urenheter i vanlig MIC og stål, må ikke dette produktet lagres i ståltønner eller -tanker.[5]

Bruksområder[rediger | rediger kilde]

Metylisocyanat er et mellomprodukt i produksjonen av karbamat-baserte pesticider, slik som karbaryl, karbofuran, metomyl og aldikarb. Forbindelsen har også blitt brukt i fremstillingen av gummi og lim.

Farer[rediger | rediger kilde]

Metylisocyanat (MIC) er svært giftig. Terskelverdien satt av American Conference on Government Industrial Hygienist var 0,02 ppm. MIC kan skade kroppen ved innånding, svelging og kontakt i så små mengder som 0,4 ppm. Den kan føre til blant annet hoste, brystsmerter, dyspné, astma, irritasjon i øyne, nese og strupe samt hudskader. Utsettes man for større mengder (>21 ppm) MIC kan det resultere i pulmonalt ødem eller lungeødem, emfysem og blødninger, bronkial lungebetennelse og død. Selv om lukten av metylisocyanat med en konsentrasjon på 5 ppm ikke kan merkes av de fleste mennesker, gir dens potente tåregassaktige egenskaper en god pekepinn på forbindelsens tilstedeværelse (ved en konsentrasjon på 2-4 ppm blir vedkommendes øyne irritert, og ved 21 ppm kan vedkommende ikke lenger tåle tilstedeværelsen av metylisocyanat i luften).[13]

Forholdsregler må tas når man lagrer metylisocyanat på grunn av forbindelsens lette eksotermiske polymerisering (se Reaksjoner) og dens lignende følsomhet for vann. Bare rustfritt stål eller glass kan trygt brukes; MIC må oppbevares ved temperaturer under 40 °C (104 °F) og helst ved 4 °C (39 °F).

Forbindelsens toksiske effekt kom til syne i Bhopal-katastrofen, da rundt 42 tonn metylisocyanat og andre gasser lakk ut fra reservoarer under bakken ved en fabrikk tilhørende Union Carbide India Limited (UCIL) den 3. desember 1984 og spredte seg over et tett befolket område, noe som umiddelbart drepte tusener mennesker og tok livet av ytterligere titusener i de etterfølgende ukene og månedene.

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ The Bhopal disaster and its aftermath: a review. Environmental Health.
  2. ^ Eckerman, Ingrid (2001). Chemical Industry and Public Health — Bhopal as an example.
  3. ^ Eckerman, Ingrid (2004). The Bhopal Saga - Causes and Consequences of the World's Largest Industrial Disaster. India: Universities Press. ISBN 81-7371-515-7. 
  4. ^ Rosenberg, Jennifer. At 1984 - Huge Poison Gas Leak in Bhopal, India. About.com. Besøkt 10. juli 2008.
  5. ^ a b c d Union Carbide Corporation "Methyl Isocyanate" Product Information Publication, F-41443, november 1967.
  6. ^ Slocombe R. J. & Hardy E. E., "Process of Producing Carbamyl Chlorides" U. S. Patent No. 2,480,088, 23. august 1949.
  7. ^ Merz W, "Procédé et dispositif de préparation d'isocyanates d'alkyle" French Patent No. 1,400,863 assigned to Farbenfabriken Bayer AG, Germany 1965.
  8. ^ Chemical Week, "A fleeting existence for toxic-gas molecules" s. 9, 12. juni 1985.
  9. ^ Giesselmann G., Guenther K., Fuenten W., "Methyl Isocyanate", German Patent No. 2,828,259, 10. januar 1980 (sitert i Chemical Abstracts 92: 214882n).
  10. ^ Chemical Week, "A safer method for making carbamates" s. 136, no. 20, 1985b.
  11. ^ Enrique A. Castro, Roy B. Moodie and Peter J. Sansom (1985). «The kinetics of hydrolysis of methyl and phenyl lsocyanates». J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1985: 737. doi:10.1039/P29850000737.
  12. ^ March J. (1985). Advanced Organic Chemistry (3rd utgave). New York: John Wiley & Sons. ss. 802. 
  13. ^ Kimmerle G, and Eben A., "Zur Toxicität von Methylisocyanat und dessen quantitativer Bestimmung in der Luft", Achiv fur Toxikologie, no. 20, 235–241, 1964.

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]