Acrilato di metile

Il  2-propenoato di metile, noto come acrilato di metile o metilacrilato è l’estere metilico dell’acido acido 2-propenoico noto come acido acrilico. L’acrilato di metile, utilizzato quale intermedio per la produzione di omopolimeri e copolimeri ha formula molecolare CH₂=CH−CO−O−CH₃.

Ha densità pari a 0.956 g/mL a 25 °C e si presenta come un liquido volatile incolore altamente infiammabile con un punto di ebollizione di 80.5 °C, scarsamente solubile in acqua e solubile in solventi organici come etanolo, acetone e benzene. L’acrilato di metile deve essere conservato in contenitori ben chiusi in un luogo ben ventilato in presenza di un inibitore, a temperature inferiori a 21 °C e lontano dall’ossigeno e da altri ossidanti per evitare la polimerizzazione.

Essendo il membro con il peso molecolare più basso della famiglia degli esteri acrilici omologhi, l’acrilato di metile è utilizzato quale materiale di partenza per la sintesi di altri acrilati e derivati ​​che spesso comportano reazioni di transesterificazione o addizioni di Michael al doppio legame acrilico.

Sintesi dell’acrilato di metile

L’acrilato di metile può essere ottenuto tramite esterificazione dell’acido acrilico in presenza di metanolo in ambiente acido per acido solforico, acido p-toluensolfonico o scambiatori ionici acidi. La reazione avviene in fase liquida e in presenza di un piccolo eccesso di metanolo per aumentare la cinetica della reazione e spostare la reazione verso la formazione dell’estere.

Dopo l’esterificazione, l’acido acrilico e i sottoprodotti formati dalla reazione vengono separati dal prodotto di esterificazione e riciclati. Anche il metanolo non reagito viene estratto dall’estere grezzo, distillato e riciclato. Una distillazione finale rimuove le impurità dal prodotto, producendo acrilato di metile puro al 99.5%.

Un altro metodo sintetico per ottenere l’acrilato di metile prevede l’idrolisi dell’acrilonitrile in ambiente acido per acido solforico da cui si ottiene anche il solfato di ammonio. Questo metodo richiede quantità eccessive di acido cianidrico tossico come materia prima e produce rifiuti solidi equivalenti di solfato di ammonio, che sono difficili da riciclare e gestire

Si può ottenere l’acrilato di metile tramite l’ossidazione del propene in presenza di ossigeno e di catalizzatori costituiti da molibdeno–bismuto e molibdeno-vanadio.  Tuttavia, con l’esaurimento delle risorse di petrolio fossile e l’aumento del prezzo del petrolio negli ultimi anni, questo processo di ossidazione del propene è limitato a causa del costo di produzione.

Secondo metodi più recenti si può ottenere l’acrilato di metile da acetato di metile e formaldeide o triossano tramite condensazione aldolica in fase vapore in un unico passaggio su catalizzatore solido VPO (ossido di fosforo e vanadio) a una temperatura tra 350 °C e 380 °C.
Uno degli ultimi metodi che avviene in condizioni blande prevede la reazione tra acetato di metile e metanolo a 50 °C–80 °C in presenza di un complesso del cobalto quale catalizzatore e da metossido di sodio quale attivatore del complesso.

Reazioni

L’acrilato di metile appartiene ai composti contenenti legami α, β-insaturi e gruppi elettronattrattori come gruppi carbonilici ed esteri noti come accettori di Michael. Pertanto dà luogo a reazioni di addizione con i nucleofili. In particolare, in ambiente basico reagisce con H₂S per dare un tioetere.

Essendo anche un buon dienofilo reagisce con i dieni secondo una reazione di Diels-Alder. La reazione di Diels–Alder catalizzata da un acido di Lewis è utile nelle sintesi organiche. Ad esempio l’acrilato di metile reagisce a caldo con il ciclopentadiene in presenza di allumina per dare un composto biciclico. Il rapporto tra prodotti endo ed eso è fortemente dipendente dall’attività dell’allumina.

Si è anche scoperto che l’addotto eso epimerizza lentamente nell’addotto endo tramite un meccanismo che coinvolge la reazione retro-Diels-Alder dell’addotto eso. Nella cicloaddizione catalitica tra dieni e dienofili, è stato dimostrato che i catalizzatori acidi di Lewis come il cloruro di alluminio accelerano le reazioni e rendono la reazione altamente stereo- e/o regio-selettiva

Polimerizzazione

L’acrilato di metile è sostanza chimica fondamentale per produrre plastiche acriliche, vernici, materiali polimerici e adesivi e può dar luogo alla formazione di omopolimeri e copolimeri costituendo un estere acrilico di base per la produzione di resine acriliche e vinilacriliche.

Il polimetilacrilato (PMA) è un omopolimero di addizione ottenuto secondo un meccanismo radicalico. È idrofobo e solubile in dimetilsolfossido e ha una bassa temperatura di transizione vetrosa do circa 10°C. È sensibile all’acqua e, a differenza del polimetilmetacrilato, non è stabile in ambiente alcalino.

Più noti sono i copolimeri come, ad esempio, il polietilenemetilacrilato (EMA) utilizzato in tubi flessibili e condutture, pellicole, in composti di fili e cavi e utilizzati per articoli stampati a iniezione ed estrusi resistenti e flessibili.

Può dar luogo alla formazione di copolimeri, oltre che con l’etene, con acido acrilico e suoi sali, esteri e acrilammide, con acido metacrilico, metacrilati, acrilonitrile, stirene, esteri dell’acido maleico, acetato di vinile, cloruro di vinile e butadiene.

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