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氨基氰

氨基(化学式:NH2CN),也被称为单氰胺,是一种不稳定的无色易溶晶体,易溶于水、乙醇乙醚、苯、、卤代烃等,微溶于二硫化碳,有毒。在122℃时转变成二氰胺(CN)2NH,是碳二亚胺(H2NCNHN=C=NH)的异构体。易聚合,三个相同氨基氰分子可以化合形成一个三聚体化合物三聚氰胺

氨基氰在运输过程中,意外泄漏可能导致直接接触。在用作生产原材料的过程中也可能接触到氨基氰。氨基氰对皮肤和粘膜有极强的刺激和腐蚀性,并能引起皮炎。吸入氨基氰蒸气会导致面部潮热、头痛、呕吐、眩晕、呼吸频率增加、心跳过速和血压升高,呈现出不同于一般氢氰酸中毒的症状。

单氰胺溶液可用作果树的橙剂,以制备无毒除虫剂;晶体单氰胺主要用于医药、保健品等的制备;还可用于饲料添加剂、农药中间体的合成;同时也被用作农用肥料和植物调节剂;此外,它也是制备各种三聚氰胺的原料。

有关信息

IUPAC名Cyanamide, aminomethanenitrile

别名 单氰胺、氨基、氰胺、

氨基氰、氨腈、氰氨

识别

CAS号 420-04-2

PubChem 9864

SMILES N#CN

UN编号 2811

EINECS 206-992-3

RTECS GS5950000

性质

化学式 NH2CN

摩尔质量 42.04 g·摩尔−1

外观 无色晶体

密度 1.0724 g/cm3

熔点 44 °C(317 K)

沸点 260 °C(分解)

(83 °C 于 6.7 Pa)

(140 °C 于 2.5 kPa)

溶解度(水)易溶于水

85 g/100 ml (25 °C)

危险性

警示术语 R:R21, R25, R36/38, R43

安全术语 S:S1/2, S3, S22, S36/37, S45

MSDS icsc 0424

欧盟编号 615-013-00-2

欧盟分类 有毒 (T)

NFPA 704 143

闪点 141 °C

制备

可用氰化钙(Ca(CN)2)与硫酸作用或用溴氰(CNBr)与氨反应,硫脲脱硫化制备。也可以用氰氨化钙二氧化碳和水反应制备。

用途

用作有机合成试剂。用于制备胍类化合物、硫、抗癌药阿糖胞苷、氰氨基甲酸(多菌灵原料)、巴比妥酸、磺胺类药物,还用作还原剂稳定剂促进剂固化剂等。

稳定剂选择

氨基氰的生产过程是由氰胺化钙水解碳化脱钙、过滤除渣等几个环节组成,其主要反应为:

Ca =N - C≡N +H2O +CO2 H2N - C≡N +CaCO3 ↓

为提高产品纯度,加强碳化脱钙和铁铝等杂质除去效果,该反应在pH为9左右时进行,在此条件下氨基氰极易聚合。因此,过滤除渣后的氨基氰溶液必须迅速酸化,使pH降至4~5。这就要求稳定剂应具备下述条件:

1)必须能够提供大量H+以保证溶液pH稳定在4 ~5,且用量小于2% (质量分数) ;

2)不能因稳定剂的加入而改变氨基氰的性质、活性和使用。

通过对甲酸冰醋、磷酸、硝酸盐酸硫酸等几种酸的特点进行比较可以看出:甲酸、乙酸中的羧基容易与氨基氰中氨基形成胺,而且这两种酸熔点偏低,在10 ℃左右储运容易使氨基氰流动性变差。

盐酸、硝酸都有挥发性,硫酸具有氧化脱水性,都不宜用作氨基氰的稳定剂。磷酸为无氧化性不挥发的三元中强酸, H3 PO4 与其提供的H+的质量比为33,低于上述任何一种酸,有利于控制稳定剂在氨基氰中的质量比。此外,磷酸还不影响氨基氰作为制药、农药生产中中间体的作用。因此,选用磷酸作为氨基氰的稳定剂较为理想。用磷酸调节氨基氰溶液pH为4. 5 ±0. 2后,再加入少量NaH2 PO4,使之形成较为稳定的缓冲体系,以保持溶液pH的稳定。

磷酸反应

向质量分数为50%的氨基氰溶液中加入磷酸和适量的NaH2 PO4 进行稳定化处理,溶液pH控制在4. 5 ±0. 2。将样品分为4组分别在5~10, 11~16, 17~22, 25~30 ℃条件下保存70 d,每10 d分别取样进行测定。尿素、双氰胺含量用Agilent 1100液相色谱测定,稳定剂含量采用锑诱导磷兰分光光度法测定。

1 ) 氨基氰溶液维持pH在4. 5 ±0. 2,稳定剂质量分数在1. 38%左右,双氰胺质量分数符合小于2%的要求;

2)在15℃以下储运时,尿素质量分数保持在0. 04%左右,双氰胺质量分数在1. 22%左右,符合液体氨基氰质量指标中的规定

运输

利用H3 PO4和NaH2 PO4缓冲体系做稳定剂,调节氨基氰溶液的pH保持在4. 5 ±0. 2,在15 ℃以下储存运输,可以阻止氨基氰的水解和聚合,有效地保证氨基氰的活性

稳定性

氨基氰的分子结构H2N—C≡N 可以看出,其由氨基和氰基两个活性基团组成,化学性质十分活泼,不仅容易发生取代和加成反应,还极易发生水解和聚合反应。

1 水解反应

从质量分数50%氨基氰溶液25 ℃时水解曲线和聚合曲线可以看出在低于15 ℃的弱酸弱碱溶液中,氨基氰几乎不发生水解,但在25 ℃、pH \u003c 2或pH \u003e 12时,水解反应则很快完成,生成尿素

2 聚合反应

水解反应一样,氨基氰的聚合反应也与溶液酸度和温度关系密切。在pH为8~10、温度大于40 ℃时会迅速聚合成较稳定的双氰胺,且反应不可逆。

室温下,在pH \u003c 3 或pH \u003e 10时,氨基氰水解成尿素的趋势迅速增大,而在pH \u003e 6时聚合速度明显加快。因此溶液pH 控制在4 ~5为宜。pH为4~5、温度控制在15 ℃以下时,氨基氰几乎没有水解和聚合现象发生; 温度控制在20 ℃,质量分数50%氨基氰水溶液在3个月内双氰胺生成率增长约0. 8% ,而温度控制在25 ~30 ℃时, 3个月内双氰胺生成率达8%以上

参见

氰氨化钙

二氰胺

三聚氰胺

参考资料