El anhídrido maleico es un compuesto orgánico con la fórmula C2H2 (CO) 2O . Es el anhídrido ácido del ácido maleico . Es un sólido incoloro o blanco con un olor acre. Se produce industrialmente a gran escala para aplicaciones en recubrimientos y polímeros . [5]
El anhídrido maleico se produce por oxidación en fase de vapor de n -butano . El proceso general convierte los grupos metilo en carboxilato y deshidrogena la cadena principal. La selectividad del proceso refleja la robustez del anhídrido maleico, con su sistema de doble enlace conjugado. Tradicionalmente, el anhídrido maleico se producía por oxidación de benceno u otros compuestos aromáticos . A partir de 2006, solo unas pocas plantas más pequeñas continúan utilizando benceno.
En ambos casos, se introducen benceno y butano en una corriente de aire caliente y la mezcla pasa a través de un lecho catalizador a alta temperatura. La relación entre aire e hidrocarburo se controla para evitar que la mezcla se encienda. El pentóxido de vanadio y el trióxido de molibdeno son los catalizadores utilizados para la ruta del benceno, mientras que el fosfato de vanadio se utiliza para la ruta del butano: [5]
El principal proceso competitivo implica la combustión completa del butano, una conversión que es dos veces más exotérmica que la oxidación parcial.
El método tradicional con benceno se volvió poco económico debido a los altos y siempre crecientes precios del benceno y al cumplimiento de las regulaciones sobre emisiones de benceno . Además, en la producción de anhídrido maleico (4 átomos de carbono) se pierde un tercio de los átomos de carbono originales en forma de dióxido de carbono cuando se utiliza benceno (6 átomos de carbono). Los procesos catalíticos modernos parten de una molécula de 4 carbonos y solo unen oxígeno y eliminan agua; el cuerpo base de 4 carbonos de la molécula permanece intacto. En general, el método más nuevo es, por lo tanto, más eficiente en términos de material . [6]
Existen paralelismos con la producción de anhídrido ftálico : mientras que los métodos más antiguos utilizan naftaleno , los métodos modernos utilizan o -xileno como materia prima.
La química del anhídrido maleico es muy rica, lo que refleja su fácil disponibilidad y reactividad bifuncional. Se hidroliza, produciendo ácido maleico , cis -HOOC–CH=CH–COOH. Con alcoholes, se genera el semiéster, p. ej., cis -HOOC–CH=CH–COOCH 3 .
El anhídrido maleico es un sustrato clásico para las reacciones de Diels-Alder . [7] Se utilizó para el trabajo de 1928 sobre la reacción entre el anhídrido maleico y el 1,3-butadieno, por el que Otto Paul Hermann Diels y Kurt Alder recibieron el Premio Nobel en 1950. Es a través de esta reacción que el anhídrido maleico se convierte en muchos pesticidas y productos farmacéuticos. Su patente de 1928 también proporcionó muchos otros ejemplos de reacciones que involucran anhídrido maleico, como la reacción con ciclopentadieno para formar anhídrido nádico . [8]
Reacción de Michael del anhídrido maleico con compuestos activos de metileno o metino, como ésteres de malonato o acetoacetato, en presencia de un catalizador de acetato de sodio. Estos intermediarios se utilizaron posteriormente para la generación de los intermediarios del ciclo de Krebs, los ácidos aconítico e isocítrico. [9]
De manera similar, a temperaturas más altas, las semisales y semiésteres del ácido maleico experimentan la reacción de Michael con compuestos activos de metileno o metino. Estos intermediarios se utilizaron para los mismos intermediarios del ciclo de Krebs, los ácidos aconítico e isocítrico. [10]
El anhídrido maleico se dimeriza en una reacción fotoquímica para formar dianhídrido tetracarboxílico de ciclobutano (CBTA). Este compuesto se utiliza en la producción de poliimidas y como película de alineación para pantallas de cristal líquido . [11]
También es un ligando para complejos metálicos de baja valencia, siendo algunos ejemplos Pt(PPh3 ) 2 ( MA) y Fe(CO) 4 (MA).
Debido a su ciclo de 4 electrones π en una matriz de 5 átomos con orbitales p, durante mucho tiempo se creyó que el anhídrido maleico exhibía antiaromaticidad . Sin embargo, un estudio termoquímico concluyó que solo se pueden atribuir 8 kJ/mol de energía de desestabilización a este efecto, lo que lo convierte en un antiaromático débil en el mejor de los casos. [12]
El anhídrido maleico tiene muchas aplicaciones. [5]
Alrededor del 50% de la producción mundial de anhídrido maleico se utiliza en la fabricación de resinas de poliéster insaturado (UPR). Las fibras de vidrio troceadas se añaden a las UPR para producir plásticos reforzados con fibra de vidrio que se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como embarcaciones de recreo , accesorios de baño, automóviles, tanques y tuberías.
El anhídrido maleico se hidrogena a 1,4-butanodiol (BDO), que se utiliza en la producción de poliuretanos termoplásticos , fibras de elastano/spandex, resinas de tereftalato de polibutileno (PBT) y muchos otros productos.
La reacción de Diels-Alder del anhídrido maleico y el butadieno y el isopreno produce los respectivos anhídridos tetrahidroftálicos que pueden hidrogenarse para dar los correspondientes anhídridos hexahidroftálicos. Estas especies se utilizan como agentes de curado en resinas epóxicas . Otro mercado para el anhídrido maleico son los aditivos para aceites lubricantes, que se utilizan en aceites para cárteres de motores de gasolina y diésel como dispersantes e inhibidores de corrosión. Los cambios en las especificaciones de los lubricantes y los motores más eficientes han tenido un efecto negativo en la demanda de aditivos para aceites lubricantes, lo que ha dado lugar a perspectivas de crecimiento estancadas para el anhídrido maleico en esta aplicación.
Existen varias aplicaciones menores para el anhídrido maleico. Entre los productos de cuidado personal que lo consumen se encuentran los aerosoles para el cabello, los adhesivos y los abrillantadores de pisos. El anhídrido maleico también es un precursor de compuestos utilizados en detergentes para el tratamiento del agua, insecticidas y fungicidas, productos farmacéuticos y otros copolímeros.
El grupo del anhídrido maleico se encuentra en varios productos naturales, algunos de los cuales muestran una prometedora actividad terapéutica o pesticida. [13]
Fuente : Kirk & Othmer
Solid State Chemicals, Ltd. inició la producción de pastillas de anhídrido maleico sólido en EE. UU. en 2014.
Capacidad mundial de anhídrido maleico por región
Datos en: kilotoneladas por año
Fuente : Kirk & Othmer [ cita completa necesaria ]
El anhídrido maleico líquido se comercializa en vagones cisterna y/o contenedores cisterna de acero inoxidable, aislados y provistos de sistemas de calefacción para mantener la temperatura a 65-75 °C. Los vagones cisterna deben estar homologados para el transporte de anhídrido maleico fundido.
El anhídrido maleico líquido/fundido es un material peligroso según RID/ADR.
Los pellets de anhídrido maleico sólido se transportan en camiones. El embalaje suele ser en bolsas de polietileno de 25 kg.
Este compuesto presenta riesgos ambientales de riesgo relativamente bajo, una característica importante para algunas aplicaciones. En los seres humanos , la exposición al anhídrido maleico puede causar irritación en el tracto respiratorio , los ojos , las mucosas expuestas y la piel . El anhídrido maleico también es un sensibilizador cutáneo y respiratorio. [14]
El anhídrido maleico es una sustancia química de bajo perfil de riesgo. El anhídrido maleico se hidroliza rápidamente para formar ácido maleico en presencia de agua y, por lo tanto, es poco probable que haya exposición ambiental al anhídrido maleico. El ácido maleico es biodegradable en condiciones aeróbicas en lodos de depuradora , así como en el suelo y el agua .
En diciembre de 2013, se descubrió que un proveedor de la ciudad de Tainan (Taiwán ) que vendía almidón alimentario para su uso en mercados nocturnos contenía anhídrido maleico. Se investigó al proveedor en relación con las 300 toneladas de almidón contaminado; una inspección anterior en noviembre había encontrado 32 toneladas. [15]