Cesko.wiki Isokyanát
Author
Albert FloresIsokyanátová funkční skupina Isokyanáty jsou látky, které obsahují isokyanátovou funkční skupinu -N=C=O, která je navázána na řetězec R se vzorcem R−N=C=O. Každá organická sloučenina, která obsahuje isokyanátovou funkční skupinu, může být pojmenována jako isokyanát.
Isokyanáty mohou mít i více isokyanátových skupin. Nejznámější jsou diisokyanáty, které se používají v reakcích s polyoly (vícesytnými alkoholy) k výrobě polyuretanů.
Vzhledem k relativně vysoké reaktivitě jsou isokyanáty nebezpečné pro živé tkáně. Jsou jedovaté a při jejich inhalaci nebo doteku s nimi může dojít k syndromu hypersenzitivity plic nebo k jiným poškozením tkání. +more Respirační onemocnění způsobená izolyanáty jsou jednou z nemocí z povolání. Pracovníci, kteří jsou pravidelně vystaveni isokyanátům, se musí účastnit pravidelných zdravotních prohlídek.
Vznik isokyanátu
Isokyanáty R-N=C=O vznikají reakcí aminů R-NH2 s fosgenem COCl2. Syntéza probíhá ve dvou krocích přes karbamylchlorid, který se vyskytuje jako meziprodukt. +more V každém dílčím kroku se molekula chlorovodíku odštěpuje: Vznik isokynátu.
Chemické reakce
Izokyanáty R-N=C=O jsou chemicky vysoce reaktivní sloučeniny. Reagují s alkoholy na uretany, s aminy na deriváty močoviny. +more S vodou reagují na karbamidové kyseliny, ty jsou však chemicky nestabilní a rozpadají se na oxid uhličitý a aminy. S karboxylovými kyselinami reagují ve dvou krocích na sloučeniny s amidovou skupinou -NH-CO-. Nejdůležitějšími reakcemi izokyanátové skupiny jsou reakce adiční a polyadiční.
Reakce s alkoholem za vzniku uretanu:
: \mathrm{R{-}NCO + R'{-}OH \longrightarrow R{-}NHC(O)O{-}R'}
Reakce s aminem za vzniku derivátu močoviny:
: \mathrm{R{-}NCO + R'{-}NH_2 \longrightarrow R{-}NHC(O)NH{-}R'}
Reakce s vodou za vzniku karbamidové kyseliny, která je nestálá a rozpadá se na aminy a kysličník uhličitý:
\mathrm{R{-}NCO + H_2O \longrightarrow [R{-}NHCOOH]}
\mathrm{[R{-}NHCOOH] \longrightarrow R{-}NH_2 + CO_2}
Reakce s karboxylovými kyselinami na sloučeniny s amidovou skupinou -NH-CO-:
\mathrm{R{-}NCO + HO(CO){-}R' \longrightarrow R{-}NH(CO)R' + CO_2}
\mathrm{R{-}NH(CO)R' + R{-}NCO \longrightarrow RNH{-}(CO){-}NHR(CO)R'}
Průmyslové využití
Ukázka použití polyuretanů jako izolačního materiálu ve stavebnictví. +more Isokyanáty jsou nejčastěji využívány k výrobě polyuretanů. Využívá se polyadiční reakce diisokyanátů s dioly (vícesytnými alkoholy) za vzniku technicky univerzálních polyuretanů. Ty se vyrábějí pěnové nebo termoplastické a mají široké průmyslové využití. Do roku 2002 vzrostla celosvětová spotřeba polyuretanů na 9 milionů tun a do roku 2007 na 12 milionů tun. Roční tempo růstu spotřeby polyuretanů je 5%.
Hlavními zástupci diisokyanátů pro průmyslové využití jsou:
* Toluen-2,4-diisokyanát (TDI) * Diisokyanát difenylmethanu nebo methylen difenyl diisokyanát (MDI) * Hexamethylen diisokyanát (HDI, HMDI) * Polymerní diisokyanát difenylmethanu (PMDI) * meta-tetramethylxylylen diisokyanát (TMXDI) * Isoforon diisokyanát (IPDI) * 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan (H12MDI)
Jedovatost isokyanátů
Isokyanáty poškozují buněčné membrány lidských buněk. Při vdechováním jejich výparů dochází k podráždění sliznice a kůže. +more Mohou způsobit alergickou reakci typu izokyanátové astma, které se projevuje podobně jako klasické alergické astma. Poškozují oční rohovku, mohou vyvolat kopřivku, kontaktní ekzém nebo toxickou dermatitidu na kůži.