Альфа-метилстирол

Альфа-метилстирол (α-метилстирол, 2-фенилпропен) — это органическое соединение, ненасыщенный ароматический углеводород (алкенилбензол), изомер стирола. Представляет собой бесцветную или слегка желтоватую жидкость с характерным резким запахом. Является мономером для производства синтетических полимеров и сополимеров, а также сырьём в органическом синтезе.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Альфа-метилстирол — маслянистая жидкость, практически нерастворимая в воде (0,01 г/100 мл при 20 °C), но хорошо растворимая в органических растворителях: этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле, хлороформе. Основные физические константы:

Химические свойства

Альфа-метилстирол является типичным ненасыщенным соединением с двойной связью в боковой цепи. Вступает в реакции полимеризации, сополимеризации, гидрирования, окисления, галогенирования и электрофильного присоединения. В отличие от стирола, метильная группа при α-углеродном атоме создаёт стерические препятствия, что снижает его реакционную способность в радикальной полимеризации по сравнению со стиролом. При полимеризации образует поли-α-метилстирол — термопластичный полимер с температурой стеклования около 170 °C, который, однако, склонен к деполимеризации при нагревании выше 200 °C.

Получение

Промышленный способ получения альфа-метилстирола основан на дегидратации 2-фенилпропанола-2 (диметилфенилкарбинола), который является промежуточным продуктом в кумольном методе производства фенола и ацетона. В этом процессе изопропилбензол (кумол) окисляют до гидропероксида кумола, который затем разлагают в кислой среде на фенол и ацетон. Побочным продуктом этой реакции является альфа-метилстирол, образующийся при дегидратации диметилфенилкарбинола. Выход альфа-метилстирола составляет от 3 до 10 % от массы исходного кумола, в зависимости от условий процесса.

Также возможен синтез альфа-метилстирола каталитической дегидратацией 2-фенилпропанола-2 в присутствии кислотных катализаторов (серная кислота, оксид алюминия) или дегидрированием изопропилбензола.

Применение

Основное применение альфа-метилстирола — производство полимеров и сополимеров. Он используется в качестве мономера для получения:

• Поли-α-метилстирола — прозрачного термопласта с высокой температурой стеклования, применяемого в оптике, электротехнике и для изготовления литьевых изделий. Однако из-за склонности к деполимеризации его применение ограничено.
• Сополимеров акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС-пластики) — альфа-метилстирол может частично заменять стирол для улучшения термической стабильности и снижения усадки при литье.
• Сополимеров с метилметакрилатом — для получения прозрачных ударопрочных материалов.
• Модифицированных эпоксидных смол — как реактивный разбавитель и модификатор.

Кроме того, альфа-метилстирол используется как сырьё в органическом синтезе для получения душистых веществ (например, 2-фенилпропаналя), пластификаторов, ингибиторов коррозии и поверхностно-активных веществ.

Безопасность и токсичность

Альфа-метилстирол относится к веществам 3-го класса опасности (умеренно опасные) по ГОСТ 12.1.007-76. Он обладает раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. При длительном воздействии может вызывать головную боль, головокружение, сонливость, раздражение верхних дыхательных путей. При вдыхании высоких концентраций возможны наркотический эффект и угнетение центральной нервной системы.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м³. ПДК в атмосферном воздухе населённых мест — 0,01 мг/м³ (среднесуточная). При работе с альфа-метилстиролом необходимо использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания (респираторы, противогазы), защитные очки и резиновые перчатки. Помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.

Экологические аспекты

Альфа-метилстирол является летучим органическим соединением (ЛОС) и может попадать в окружающую среду при производстве, транспортировке и использовании. В атмосфере он разлагается под действием солнечного света и гидроксильных радикалов с периодом полураспада около 1–2 суток. В воде он малотоксичен для водных организмов: LC50 для рыб (данио рерио) составляет около 10–20 мг/л за 96 часов. При попадании в почву альфа-метилстирол может мигрировать в грунтовые воды, однако его сорбция на органическом веществе почвы умеренная.

Хранение и транспортировка

Хранят альфа-метилстирол в герметично закрытых стальных или алюминиевых ёмкостях (бочки, цистерны) в прохладных, хорошо вентилируемых помещениях, вдали от источников тепла, открытого огня и окислителей. Для предотвращения самопроизвольной полимеризации в продукт добавляют ингибиторы (например, гидрохинон, трет-бутилпирокатехин) в концентрации 0,001–0,01 %. Транспортируют всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки легковоспламеняющихся жидкостей (класс 3, подкласс 3.2, знак опасности «Легковоспламеняющаяся жидкость»).

Источники

1. ГОСТ 12.1.007-76 «Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
2. Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 1. — С. 114–115.
3. Кнунянц И. Л. (ред.) Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1967. — Т. 1. — С. 178–179.
4. Справочник химика / под ред. Б. П. Никольского. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — С. 456–457.
5. Патент РФ № 2 123 000 «Способ получения альфа-метилстирола». — 1998.
6. Вредные вещества в промышленности. Справочник / под ред. Н. В. Лазарева, Э. Н. Левиной. — Л.: Химия, 1976. — Т. 1. — С. 234–236.