イソホロン 化学特性,用途語,生産方法
外観
無色～うすい黄色, 澄明の液体
種類
イソホロンは主に研究開発用の試薬製品や、産業用の有機溶剤として販売されています。試薬製品では、5mL , 25mL , 100mL , 500mL , 1Lなどの容量の種類があり、実験室で取り扱いやすい容量で提供されています。室温で保管可能な試薬製品です。
産業溶剤としては、工場等へ向けて大型の荷姿で販売されています。荷姿には、1L缶、4L缶、18L缶、ドラム缶、コンテナ、タンクローリーなどがあります。
性質
イソホロンは、引火点90℃、自然発火点462℃である可燃性液体です。通常の取扱いにおいては安定であるとされていますが、火災時の燃焼により、、などの有害ガスが発生します。
強酸化剤、酸化剤、強塩基と反応するため、保管においてはこれらの物質との混触を避けるべきです。なお、イソホロンは、水溶液を日光に晒すと[2+2]光環化付加反応を起こして二量体化します。
溶解性
エタノール及びアセトンに混和するが、水に溶けにくい (1.2g/100ml, 20℃)。
解説
イソホロン (Isophorone) とは、化学式C9H14Oで表され、環状ケトン構造を持つ有機化合物です。
天然ではクランベリー類に含まれています。CAS登録番号は78-59-1です。分子量は138.21、融点は-8.1℃、沸点は215.2℃であり、常温では無色からうすい黄色の澄明な液体です。
臭いは特異臭と形容されます。密度は0.92g/mLです。・・エーテルに極めて溶けやすく、水にはほとんど溶けません。
用途
ワックス、塗料原料
用途
有機合成原料。
用途
塗料、缶コーティング、農薬
合成
図3. イソホロンの合成
イソホロンは3分子のアセトンの自己縮合により合成されます。具体的な合成の流れは下記の通りです。
- 2分子のアセトンがアルドール縮合後に脱水して、メシチルオキシドが生成する。
- 別の1分子のアセトンがエノラート化した後にこの中間体に対してマイケル付加する。
- 環化、脱水によりイソホロンが生成する。
なお、メシチルオキシドとイソホロンの各収率は反応条件に依存するとされています。
化学的特性
Isophorone is a colorless low volatility liquid that smells like peppermint. It is miscible with most organic solvents and can dissolve 1.2g in 100g of water. When exposed to light, it becomes a dimer, which is oxidized in air to generate 4,4,6-Trimethyl-1,2-cyclohexanedione.
物理的性質
Clear, colorless liquid with a sharp peppermint or camphor-like odor. Experimentally determined
detection and recognition odor threshold concentrations were 1.1 mg/m
3 (190 ppb
v) and 3.0 μg/m
3
(530 ppb
v), respectively (Hellman and Small, 1974).
天然物の起源
Reported found in Burley tobacco, cranberry, macadamia nuts, peas, roasted filbert, saffron, wine, osmanthus,
grapefruit juice, papaya, kohlrabi, Parmesan cheese, roast beef, black tea, oats, Japanese plum, prunes, plumcot, starfruit, mango,
rice, buckwheat, okra and sweet grass oil.
使用
Isophorone is used as a solvent for vinylresins and cellulose esters, and in pesticides. solvent in some printing inks, paints, lacquers and adhesives. As a cyclic unsaturated ketone, isophorone can be aromatized to 3,5-dimethylphenol or 2,3,5-trimethylphenol. Hydrogenation leads, depending on conditions, to 3,3,5-trimethylcyclohexanone or 3,3,5- trimethylcyclohexanol, from which trimethyladipic acid is obtained by oxidation [78]. Trimethyladipic acid is used for the production of 2,2,4- trimethylhexamethylenediamine, which is a precursor for polyamides and polyurethanes. Addition of hydrogen cyanide to the olefinic double bond, followed by amination of the keto group in the presence of hydrogen, gives 3,5,5-trimethyl-3-aminomethylcyclohexylamine [2855-13-2], isophorone diamine. Reaction of the latter with phosgene gives isophorone diisocyanate [4098-71-9]. Both compounds are used in large quantities for the production of polymers, mainly polyurethanes. Worldwide production capacity for isophorone is ca. 50 000 t/a.
定義
ChEBI: Isophorone is a cyclic ketone, the structure of which is that of cyclohex-2-en-1-one substituted by methyl groups at positions 3, 5 and 5. It has a role as a solvent and a plant metabolite. It is a cyclic ketone and an enone.
製造方法
Isophorone is produced on a multi-thousand ton scale by the aldol condensation of acetone using KOH. Diacetone alcohol, mesityl oxide, and 3-hydroxy-3,5,5-trimethylcyclohexan-1-one are intermediates. A side product is beta-isophorone, where the C=C group is not conjugated with the ketone.
一般的な説明
A clear colorless liquid, with a camphor-like odor. Less dense than water and insoluble in water. Boiling point 420°F. Flash point near 200°F. Contact irritates skin and eyes. Toxic by ingestion. Used as a solvent and in pesticides.
空気と水の反応
Insoluble in water.
反応プロフィール
Ketones, such as Isophorone, are reactive with many acids and bases liberating heat and flammable gases (e.g., H2). The amount of heat may be sufficient to start a fire in the unreacted portion of the ketone. Ketones react with reducing agents such as hydrides, alkali metals, and nitrides to produce flammable gas (H2) and heat. Ketones are incompatible with isocyanates, aldehydes, cyanides, peroxides, and anhydrides. They react violently with aldehydes, HNO3, HNO3 + H2O2, and HClO4. Forms explosive peroxides
健康ハザード
Isophorone is an irritant, moderately toxic athigh concentrations, mutagenic and possiblycarcinogenic. Inhalation of its vapors cancause mild irritation of the eyes, nose, andthroat. Exposure to 840 ppm for 4 hours resulted in severe eye irritation in guineapigs. Its irritation effect on human eyes maybe felt at 25–40 ppm. At concentrationsabove 200 ppm, it may cause irritation ofthe throat, headache, nausea, dizziness, and afeeling of suffocation (ACGIH 1986). In rats,exposure to 1840 ppm for 4 hours was fatal.Ingestion of isophorone can cause narcosis,dermatitis, headache, and dizziness.
LD50 value, oral (rats): 2330 mg/kg
Isophorone is mutagenic and when fed torats orally, 258 g/kg for 2 years, it causedkidney tumor. Its carcinogenicity on humansis not reported.
火災危険
Combustible.
法規制情報
前述の通り可燃性液体であることから、消防法では「危険物第四類・第三石油類・危険等級Ⅲ」に指定されている化合物です。
また、労働安全衛生法では「名称等を通知すべき危険物および有害物」「名称等を表示すべき危険物および有害物」、化審法で「優先評価化学物質」に指定されているほか、海洋汚染防止法でも指定対象となっています。
参考文献
使用用途
イソホロンの主な使用用途は、溶剤、塗料や、農薬の原料などです。溶剤としては、、コポリマー、被覆材、仕上げ材、殺虫剤などに用いられ、塗料ではインクやペンキ、などがあります。
その他の用途は、合成中間体や、木製品の保存剤や床の防水剤などです。農業の分野では、酸アミド系除草剤の溶剤があります。イソホロンを溶剤として利用する方法は、クメン法でを製造する際に副生するアセトンの処理方法を探す過程の中で見つかったと言われています。
イソホロンは、塗料分野においてはポリウレタン樹脂塗料の原料で知られるイソホロンジイソシアネート (C12H18N2O2、CAS登録番号:4098-71-9) の合成中間体であり、接着剤関連ではエポキシ樹脂硬化剤の原料で知られるイソホロンジアミン (C10H22N2、CAS登録番号:2855-13-2) の合成中間体です。
化学反応性
Reactivity with Water No reaction; Reactivity with Common Materials: No reactions; Stability During Transport: Stable; Neutralizing Agents for Acids and Caustics: Not pertinent; Polymerization: Not pertinent; Inhibitor of Polymerization: Not pertinent.
工業用途
Isophorone is an excellent solvent for cellulose esters, nitrocellulose, natural and synthetic resins. Isophorone has a very high aromatic hydrocarbon dilution ratio in nitrocellulose formulations: 5.7 for toluene and 5.1 for xylene. The excellent solvency of isophorone allows the preparation of 45% solids nitrocellulose solutions at room temperatures.
発がん性
In a 2 year bioassay in rats and
mice (conducted by gavage on a 5- day/week treatment
schedule) at dose levels of 0, 250, and 500 mg/kg/day isophorone, there was decreased survival of male rats and
slight nephrotoxicity in female rats. There was no evidence
of carcinogenicity in female rats or mice. In male rats, there
was an increase in renal tumors in animals given either 250
or 500 mg/kg/day, and a low incidence of preputial gland
tumors at 500 mg/kg. Other proliferative lesions in male rats
included hyperplasia of the renal pelvis and tubular cell
hyperplasia.
環境運命予測
Biological. The pure culture Aspergillus niger biodegraded isophorone to 3,5,5-trimethyl-2-
cyclo-hexene-1,4-dione, 3,5,5-trimethylcyclohexane-1,4-dione, (S)-4-hydroxy-3,5,5-trimethyl-2-
cyclohex-1-one, and 3-hydroxymethyl-5,5-dimethyl-2-cyclohexen-1-one (Mikami et al., 1981).
Chemical/Physical. At an influent concentration of 1,000 mg/L, treatment with GAC resulted in
an effluent concentration of 34 mg/L. The adsorbability of the carbon used was 193 mg/g carbon
(Guisti et al., 1974).
Isophorone will not hydrolyze in water.
At influent concentrations of 10, 1.0, 0.1, and 0.001 mg/L, the GAC adsorption capacities were
78.3, 32.0, 13.1, and 5.4 mg/g, respectively (Dobbs and Cohen, 1980).
純化方法
Wash isophorone with aqueous 5% Na2CO3 and then distil it under reduced pressure immediately before use. Alternatively, it can be purified via the semicarbazone. [Erskine & Waight J Chem Soc 3425 1960, Beilstein 7 IV 165.]
廃棄物の処理
Incineration.
イソホロン 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品
ジイソシアン酸イソホロン
Cyclohexanone, 3,3,5-trimethyl-, (5S)-
3,5,5-トリメチル-3-シクロヘキセン-1-オン
2,2,4,4,6-pentamethyl-hexahydropyrimidine
イソホロン-D8(2,4,4,6,6-D5:3-メチル-D3)