아세토나이트릴

3. 제법

아세토나이트릴은 아크릴로니트릴 제조 과정에서 부산물로 생성된다. 대부분은 의도된 공정을 지원하기 위해 연소되지만, 언급된 용도로 사용하기 위해 약 수천 톤이 보존된다.^[14] 따라서 아세토나이트릴의 생산 추세는 일반적으로 아크릴로니트릴의 생산 추세를 따른다. 아세토나이트릴은 다른 많은 방법으로도 생산될 수 있지만, 2002년 기준으로 상업적 중요성은 없다. 예시적인 경로는 아세트아미드의 탈수 반응 또는 일산화 탄소와 암모니아 혼합물의 수소화 반응을 통하는 것이다.^[15] 1992년, 미국에서 14700ton의 아세토나이트릴이 생산되었다.

공업적으로는 소하이오법에 의해 프로필렌, 암모니아, 산소로부터 아크릴로니트릴을 제조할 때 부산물로 얻어진다. 아크릴로니트릴 100 L를 제조할 때 2~4 L의 아세토나이트릴이 함께 얻어진다.

실험실에서는 아세트아미드 (CH|3|CONH|2)를 오산화 이인 (P|2|O|5)로 탈수하거나, 황산 디메틸과 시안화 칼륨을 반응시키거나, 할로겐화 메틸에 시안화 나트륨을 반응시켜 아세토나이트릴을 얻을 수 있지만, 일반적으로는 시판품을 구매한다.

:3CH3CONH2 + P2O5 -> 3CH3CN + 2H3PO4

:(CH3)2SO4 + 2KCN -> 2CH3CN + K2SO4

: CH3Cl + NaCN -> CH3CN + NaCl

4. 반응성

가수 분해하면 아세트아미드를 거쳐 아세트산과 암모니아로 분해된다.

: CH3CN + H2O -> CH3CONH2

: CH3CONH2 + H2O -> CH3COO- + NH4+ <=> CH3COOH + NH3

환원되면 에틸아민이 생성된다.

: CH3CN + 2H2 -> CH3CH2NH2

전이 금속에 대해 배위자로 작용하여 착체를 형성한다. 또한, 이러한 배위성으로 인해 요오드화 구리(I) 등 난용성 금속염을 용해시키는 경우가 있다. 염화 팔라듐(II)에 배위된 경우를 아래에 나타낸다.

: PdCl2 + 2 CH3CN -> PdCl2(CH3CN)2

5. 용도

정유 공장에서 부타디엔을 정제할 때 용매로 주로 사용된다. 아세토나이트릴은 부타디엔을 포함한 탄화수소로 채워진 증류탑 상단에 공급되며, 탑을 통과하면서 부타디엔을 흡수한다. 흡수된 부타디엔은 두 번째 분리탑으로 보내져 열을 가해 분리한다.

실험실에서는 물 및 다양한 유기 용매와 혼화성이 있지만, 포화 탄화수소와는 혼화성이 없는 중간 극성 비양성자성 용매로 사용된다. 넓은 온도 범위에서 액체 상태를 유지하며, 38.8의 높은 유전율과 3.92 D의 쌍극자 모멘트를 가져,^[8] 다양한 이온성 및 비극성 화합물을 용해한다. 이러한 특성으로 인해 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 및 액체 크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS)에서 이동상으로 유용하다.

높은 유전율과 전해질 용해 능력으로 배터리 응용 분야 및 순환 전압 전류법에서 용매로 널리 사용된다. 자외선 투과성UV 컷오프, 낮은 점도 및 낮은 화학 반응성은 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)에서 널리 사용되게 하는 요인이다.

뉴클레오사이드 포스포라미다이트로부터 올리고뉴클레오타이드 합성에 사용되는 주요 용매이다. 산업적으로는 제약 및 사진 필름 제조의 용매로 사용된다.^[19] 무기염의 비수용성 용매, 화학 공업 제품의 원료, 분석 화학용 용매로 사용된다. 또한, 근자외선 영역의 흡수가 작기 때문에 자외선 흡광 분석의 용매로도 사용된다. 극성 용매이며 물과 임의의 비율로 혼합되므로, 역상 크로마토그래피나 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)의 이동상으로도 널리 사용된다.

5. 1. 유기 합성

5. 2. 전자쌍 주개

6. 생산

아세토나이트릴은 아크릴로니트릴 제조 과정의 부산물로 생성된다. 대부분은 연소되지만, 일부는 다른 용도로 사용하기 위해 보존된다.^[14] 아세토나이트릴의 생산량은 아크릴로니트릴의 생산량에 영향을 받는다. 아세토나이트릴은 아세트아미드의 탈수 반응 또는 일산화 탄소와 암모니아 혼합물의 수소화 반응으로도 생산 가능하나, 2002년 기준으로 상업적 중요성은 낮다.^[15] 1992년 미국에서는 14700ton의 아세토나이트릴이 생산되었다.

6. 1. 2008-2009년 아세토니트릴 부족 사태

7. 안전성

아세토나이트릴은 소량에서는 독성이 크지 않지만, 대사를 통해 시안화 수소를 생성하여 독성 효과를 나타낼 수 있다.^{[10][18][19][20][21]} 일반적으로 독성 효과는 신체가 아세토나이트릴을 시안화물로 대사하는 데 필요한 시간(약 2~12시간) 때문에 지연되어 나타난다.^[10]

사람의 아세토나이트릴 중독은 드물지만, 흡입, 섭취 및 피부 흡수를 통해 발생할 수 있다.^[20] 증상은 노출 후 몇 시간 후에 나타나며, 호흡 곤란, 느린 맥박, 메스꺼움, 구토 등이 있다. 심각한 경우 경련과 혼수가 발생할 수 있으며, 호흡 부전으로 사망할 수 있다. 치료는 시안화물 중독과 동일하며, 산소, 아질산나트륨, 티오황산나트륨 등이 사용된다.^[20]

매니큐어 리무버 제제에 사용되기도 했으나, 우발적 중독 사례로 인해 2000년 3월부터 유럽 경제 지역에서는 화장품 사용이 금지되었다.^[22][23]

대한민국에서는 독물 및 극물 취체법에 의해 극물로 지정되어 관리되었으나, 40% 이하 함유 제제는 2010년에 지정 해제되었다. 특정 화학 물질의 환경으로의 배출량의 파악 등 및 관리의 개선의 촉진에 관한 법률에 의한 규제 화합물이기도 하다. 흡입 또는 피부를 통해 빠르게 흡수되며, 피부 또는 눈이 아세토니트릴에 노출되면 염증을 일으킬 수 있다. 생체 내에서 일부 아세토니트릴이 시토크롬 P450 효소에 의해 대사되면 무기 시안이 생성되어 급성 독성이 나타날 수 있다.

7. 1. 대사 및 배설

아세토나이트릴이 시안화 수소로 느리게 대사되면서 생성된 시안화물은 티오시안산염으로 해독되거나, 변하지 않은 채 호흡과 소변으로 배설된다.^[18][20][21]

8. 기타

1995년 3월 20일 지하철 사린 사건 당시, 나카노사카우에역에서 발견된 의심스러운 액체를 도쿄 소방청 니시신주쿠 화학 기동 중대가 분석한 결과, 가스 분석 장치에 사린 정보가 입력되어 있지 않아 "아세토니트릴 검출"이라는 보고가 있었다. 쓰키지, 혼고산초메, 나카노사카우에 3개 역에서 아세토니트릴이 검출되었으며, 수사 1과와 전문가들은 사린을 아세토니트릴에 녹였을 가능성이 있다고 추정했다.^[29]

참조

_[1] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
_[2] 웹사이트 Material Safety Data Sheet: Acetonitrile http://www.tedpella.[...]
_[3] 문서 PGCH
_[4] 문서 IDLH
_[5] 웹사이트 Archived copy https://web.archive.[...] 2011-05-16
_[6] 논문 Molecular Structures of Hydrogen Cyanide and Acetonitrile as Studied by Gas Electron Diffraction
_[7] 논문 Action de l'acide phosphorique anhydre sur les sels ammoniacaux https://books.google[...]
_[8] 논문 Journal of Molecular Spectroscopy http://www.sciencedi[...] 1966
_[9] 논문 Synthesis of α,β-Unsaturated Nitriles from Acetonitrile: Cyclohexylideneacetonitrile and Cinnamonitrile
_[10] 서적 Encyclopedia of Toxicology Elsevier
_[11] 서적 Organic synthesis : concepts and methods Wiley-VCH 2003
_[12] 논문 Nature of the donor-acceptor bond in acetonitrile-boron trihalides. The structures of the boron trifluoride and boron trichloride complexes of acetonitrile
_[13] 논문 Protonation of nitriles: isolation and characterization of alkyl- and arylnitrilium ions
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_[24] 논문 Comparative toxicities of aliphatic nitriles
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_[28] 뉴스 A Solvent Dries Up
_[29] 웹사이트 【記事再録】地下鉄に猛毒サリン　900人被害６人死亡（朝日新聞デジタル20周年特集） https://www.asahi.co[...] 2015-08-10
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