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Le dimorpholinodiéthyléther est un composé chimique couramment utilisé comme catalyseur ou intermédiaire dans la synthèse organique.
Le dimorpholinodiéthyléther contient deux cycles morpholine reliés par une liaison diéthyléther.
Le dimorpholinodiéthyléther peut agir comme base et comme ligand dans diverses réactions chimiques, en particulier dans les processus de polymérisation et de durcissement époxy.
Numéro CAS : 6427-93-4
Synonymes:
4,4'-(oxydi-2,1-éthanediyl)dimorpholine, éther bis(2-morpholinoéthylique), 1,1'-[oxybis(éthane-2,1-diyl)]bis-morpholine, morpholine, bis(2-2')-,4,4'-oxybis(2-morpholinoéthane), éther bis(2-morpholinoéthylique)
Introduction
Le dimorpholinodiéthyléther (DMDEE) est un composé chimique important largement utilisé comme catalyseur, intermédiaire et additif dans diverses applications industrielles et de recherche.
Il s'agit d'un composé organique hétérocyclique composé de deux cycles morpholine reliés par un pont diéthyléther. Grâce à son architecture moléculaire unique, le DMDEE présente d'excellentes propriétés catalytiques, notamment dans la chimie du polyuréthane, le durcissement des résines époxy et les réactions de polymérisation.
Historiquement, la découverte et le développement de dérivés de la morpholine comme le DMDEE ont ouvert la voie aux avancées dans la science des polymères et la chimie verte.
Cet article vise à fournir un examen détaillé de la nature chimique du DMDEE, de sa synthèse, de sa réactivité, de ses applications, de son profil de sécurité et des orientations futures de la recherche.
La compréhension de ces facettes est essentielle pour les chimistes, les scientifiques des matériaux et les ingénieurs qui utilisent le DMDEE dans le développement de matériaux innovants et de processus industriels durables.
Structure chimique et propriétés
Informations moléculaires et structurelles
Formule moléculaire : C10H20N2O3
Poids moléculaire : 212,28 g/mol
Nom IUPAC : 4,4'-(oxydi-2,1-éthanediyl)dimorpholine
Formule développée : Deux cycles morpholine (hétérocycles à six chaînons avec des atomes d'oxygène et d'azote) reliés par une liaison éther (-O-) via des groupes éthylène (-CH2CH2-).
Propriétés physiques
Aspect : Liquide clair à jaune pâle
Point de fusion : environ -40 °C
Point d'ébullition : ~265 °C à pression atmosphérique
Densité : ~1,06 g/cm³
Viscosité : Modérée, dépendante de la température
Solubilité : Soluble dans l'eau, les alcools et les solvants organiques polaires ; partiellement soluble dans les solvants non polaires
Caractéristiques spectroscopiques
Spectre infrarouge (IR) : Les principales absorptions comprennent les étirements de l'éther C–O–C (~1100 cm⁻¹), les étirements C–N (~1250 cm⁻¹) et les vibrations de l'anneau de morpholine
Résonance magnétique nucléaire (RMN) :
RMN ¹H : Signaux caractéristiques des protons méthylène de la morpholine, des liaisons éther et des ponts éthylène
RMN du ¹³C : Résonances correspondant aux atomes de carbone dans les cycles morpholine et les groupes éther
Spectrométrie de masse : pic d'ions moléculaires à m/z 212, schémas de fragmentation reflétant le clivage du cycle
Spectre UV-Vis : Absorbance limitée dans l'UV en raison de l'absence de systèmes conjugués
Propriétés thermodynamiques
Enthalpie de formation : Modérée, reflétant des cycles hétérocycliques stables et une liaison éther
Capacité thermique : Compatible avec les petits éthers hétérocycliques
Stabilité thermique : Stable jusqu'à ~200 °C ; la décomposition se produit à des températures plus élevées produisant des dérivés de morpholine et des fragments plus petits
Méthodes de synthèse et de production
Synthèse en laboratoire
Le DMDEE est synthétisé principalement par la réaction de substitution nucléophile de la morpholine avec des dérivés du diéthylène glycol dans des conditions contrôlées.
Une procédure de laboratoire typique comprend :
Réaction de la morpholine avec du 2-chloroéthanol ou du 2-bromoéthanol pour former des intermédiaires 2-(morpholin-4-yl)éthanol
Éthérification ultérieure ou couplage dans des conditions de déshydratation pour lier deux unités contenant de la morpholine via un pont éther
fabrication industrielle
Dans l’industrie, la production de DMDEE utilise des procédés catalytiques plus efficaces qui optimisent le rendement et réduisent les impuretés.
Les étapes typiques comprennent :
Utilisation de dérivés d'oxyde d'éthylène ou d'éthylène glycol comme matières premières
Éthérification catalytique utilisant des catalyseurs acides ou basiques
Distillation et purification continues pour obtenir du DMDEE de haute pureté
Catalyseurs et réactifs
Les catalyseurs acides (par exemple, l'acide p-toluènesulfonique) favorisent la formation de liaisons éther
Les catalyseurs basiques (par exemple, les hydroxydes de métaux alcalins) facilitent les étapes de déprotonation
Solvants : Des solvants aprotiques polaires tels que le diméthylformamide (DMF) ou le diméthylsulfoxyde (DMSO) peuvent être utilisés pour améliorer les taux de réaction
Mécanismes de réaction
Le mécanisme se déroule via une attaque nucléophile par l'atome d'azote sur les centres de carbone électrophiles suivie d'une fermeture de cycle intramoléculaire et d'une formation d'éther.
Les réactions secondaires comprennent l’hydrolyse ou la polymérisation, minimisées en contrôlant la température de réaction et la teneur en humidité.
Purification et optimisation du rendement
La distillation sous pression réduite élimine les solvants résiduels et les impuretés à bas point d'ébullition
La cristallisation ou l'extraction liquide-liquide peuvent être utilisées en fonction de l'échelle de synthèse
Les rendements typiques dépassent 70 à 85 %, avec une pureté > 99 % atteignable après purification
Réactivité et mécanismes chimiques
Profil de réactivité
La réactivité du DMDEE est centrée sur les atomes d'azote nucléophiles dans les cycles morpholine et la liaison oxygène éther.
Son comportement comprend :
Basicité : Modérée en raison de la disponibilité de paires non liants sur les atomes d'azote
Nucléophilie : Efficace pour catalyser les polymérisations par ouverture de cycle et les réactions de durcissement
Stabilité : Résistant aux conditions acides ou basiques douces mais peut être hydrolysé dans des environnements acides forts
Réactions avec les acides et les électrophiles
Forme des sels stables avec les acides minéraux (par exemple, HCl, H2SO4)
Réagit avec les halogénures d'alkyle pour former des dérivés d'ammonium quaternaire
Subit une substitution électrophile au niveau des centres azotés dans des conditions difficiles
Rôle de catalyseur et de ligand
Agit comme catalyseur dans la synthèse du polyuréthane en favorisant les réactions isocyanate-hydroxyle
Il sert de ligand dans les complexes de coordination avec les métaux de transition, améliorant l'activité catalytique dans les réactions organiques
Stabilité et dégradation
Stable dans des conditions ambiantes pendant des mois
La dégradation thermique au-dessus de 200 °C produit des fragments de morpholine et d'éthylène glycol
La photostabilité est modérée ; une exposition prolongée aux UV peut provoquer l'ouverture des anneaux
Applications dans l'industrie et la recherche
Catalyse au polyuréthane
Le DMDEE est largement utilisé comme catalyseur d’amine tertiaire dans la production de mousse de polyuréthane, améliorant les taux de réaction et la qualité de la mousse.
Il améliore la réticulation isocyanate-polyol, permettant un meilleur contrôle de la structure du réseau polymère.
Durcissement de la résine époxy
Sa nucléophilie permet une ouverture efficace du cycle époxy, faisant du DMDEE un agent de durcissement et un accélérateur précieux dans les systèmes époxy pour revêtements, adhésifs et composites.
Chimie des polymères
Utilisé comme intermédiaire dans la synthèse de polymères et copolymères avancés, le DMDEE facilite les processus de polymérisation contrôlés, notamment la polymérisation par ouverture de cycle et la polymérisation par croissance par étapes.
Synthèse pharmaceutique
La capacité du DMDEE à agir comme catalyseur de base facilite la synthèse de divers intermédiaires pharmaceutiques, améliorant la sélectivité et le rendement de la réaction.
Autres utilisations industrielles
Additif dans les revêtements et les adhésifs pour améliorer les propriétés mécaniques et chimiques
Utilisation potentielle comme inhibiteurs de corrosion en raison des fractions morpholine
Étudié pour des applications environnementales telles que la récupération de solvants et la catalyse verte
INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT LE DIMORPHOLINODIÉTHYLÉTHER
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Montrez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Sortez de la zone dangereuse :
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, déplacer la personne à l'air frais.
En cas d'arrêt respiratoire, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Laver avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec les yeux :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin.
Continuer à rincer les yeux pendant le transport vers l’hôpital.
En cas d'ingestion :
NE PAS faire vomir.
Ne jamais rien donner par voie orale à une personne inconsciente.
Rincer la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d’extinction appropriés :
Utiliser de l’eau pulvérisée, de la mousse résistante à l’alcool, un produit chimique sec ou du dioxyde de carbone.
Dangers particuliers résultant de la substance ou du mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour lutter contre l'incendie si nécessaire.
Mesures en cas de déversement accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utiliser un équipement de protection individuelle.
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuer le personnel vers des zones sûres.
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés pour l'élimination.
Manipulation et stockage :
Précautions pour une manipulation sans danger :
Éviter l’inhalation de vapeurs ou de brouillards.
Conditions de stockage sûr, y compris d’éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
Contrôles de l'exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance présentant des valeurs limites d’exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d’hygiène industrielle et de sécurité.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utiliser des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact cutané avec ce produit.
Jetez les gants contaminés après utilisation conformément aux lois en vigueur et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Se laver et se sécher les mains.
Contact complet :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Contact par éclaboussures
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d’utilisation spécifique.
Protection du corps :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être sélectionné en fonction de la concentration et de la quantité de la substance dangereuse sur le lieu de travail spécifique.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs à épuration d'air sont appropriés, utilisez un respirateur complet avec des cartouches respiratoires combinées polyvalentes (US) ou de type ABEK (EN 14387) comme solution de secours aux contrôles techniques.
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d’air complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés conformément aux normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants forts :
Produits de décomposition dangereux :
Des produits de décomposition dangereux se forment en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique.
Considérations relatives à l’élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Proposez les solutions excédentaires et non recyclables à une entreprise d’élimination agréée.
Contactez un service professionnel agréé d’élimination des déchets pour éliminer ce matériau.
Emballage contaminé :
Éliminer comme produit non utilisé
