1-Butanol

1-Butanol Propiedades químicas, usos, producción

Características e historia del descubrimiento

El 1-Butanol es un tipo de alcohol con cuatro átomos de carbono por molécula. Su fórmula molecular es CH3CH2CH2OH con tres isómeros: isobutanol, sec-butanol y tert-butanol. Es un líquido incoloro con olor a alcohol.
Tiene un punto de ebullición de 117,7 ℃, una densidad (20 ℃) de 0,8109g/cm3, un punto de congelación de 89,0 ℃, un punto de inflamación de 36~38 ℃, un punto de autoignición de 689F y un índice de refracción de (n20D) 1,3993. A 20 ℃, su solubilidad en agua es del 7,7% (en peso), mientras que la solubilidad en agua en 1-butanol era del 20,1% (en peso). Es miscible con etanol, éter y otros tipos de disolventes orgánicos. Puede utilizarse como disolvente de una variedad de pinturas y como materia prima para la producción de los plastificantes, el ftalato de dibutilo. También puede utilizarse para la fabricación de acrilato de butilo, acetato de butilo y éter butílico de etilenglicol y también se utiliza como extracto de productos intermedios de síntesis orgánica y fármacos bioquímicos y también puede utilizarse en la fabricación de tensioactivos. Su vapor puede formar mezclas explosivas con el aire con un límite de explosión del 3,7%~10,2% (fracción de volumen).
El 1-butanol fue descubierto por primera vez por C-A. Wurtz (francés) a partir del aceite de fusel obtenido del proceso de fermentación del alcohol en 1852. En 1913, las empresas británicas Strange-Graham utilizaron el maíz como materia prima para la producción de acetona mediante el proceso de fermentación, siendo el butanol el principal subproducto. Más tarde, debido a la creciente demanda de butanol, la fábrica de producción por fermentación comenzó a sintetizar principalmente n-butanol, siendo la acetona y el etanol el principal subproducto. Durante la Segunda Guerra Mundial, la empresa química alemana (Ruhr) comenzó a aplicar el método del carboxilo de propileno para la producción de 1-butanol. Con el auge de la industria petrolera en la década de 1950, el método de síntesis del 1-butanol tuvo un rápido desarrollo, siendo el método del carboxilo de propileno el más rápido.

Preparación de la solución de 1-butanol saturada de agua

Se añaden 21 mL de agua y 100 mL de 1-butanol en un embudo de separación de 150 mL, se agita durante 3 minutos, se deja reposar para la estratificación; y luego se retira la capa inferior siendo la superior una solución de 1-butanol saturada de agua. (La densidad del agua: 1 g/ml; la densidad del 1-butanol: 0,808~0,811 g/ml).

Análisis de contenido

Para la determinación del 1-butanol y de las impurezas volátiles según la cromatografía de gases general (GT-10), utilice las siguientes condiciones:
Columna de acero, longitud: 1,8m; diámetro interior: 6,4mm, el material de empaque debe ser 10% de polietilenglicol 400M (PEG 400M) con el portador de tierra de diatomeas de malla 60/80.
Gas portador: Helio con un flujo de 45ml/min. Detector: Tipo de ionización de llama.
Temperatura del inyector 150 ℃, temperatura de la columna 90 0 ℃ detector 150 ℃.
La información anterior es editada por el Chemicalbook de Dai Xiongfeng.

Toxicidad

El valor de la IDA no está especificado (FAO/OMS, 1994).
GRAS (FEMA).
LD50: 790 mg/kg (rata, oral).

Usos

El 1-Butanol es el más importante en las industrias y el más ampliamente estudiado. El 1-Butanol es un líquido incoloro con un olor fuerte y ligeramente alcohólico. Se utiliza en derivados químicos y como disolvente para pinturas, ceras, líquido de frenos y limpiadores.
El butanol es el saborizante alimentario permitido documentado en las «normas sanitarias de aditivos alimentarios» de China. Se utiliza principalmente para la preparación de aromas alimentarios de plátanos, mantequilla, queso y whisky. Para los dulces, la cantidad de uso debe ser de 34mg/kg; para los alimentos horneados, debe ser de 32mg/kg; para los refrescos, debe ser de 12mg/kg; para las bebidas frías, debe ser de 7.0mg/kg; para la crema, debe ser de 4.0mg/kg; para el alcohol, debe ser de 1.0mg/kg.
Se utiliza principalmente para la fabricación de los plastificantes n-butílicos del ácido ftálico, el ácido dicarboxílico alifático y el ácido fosfórico que se aplican ampliamente a varios tipos de productos de plástico y caucho. También puede utilizarse como materia prima para producir butiraldehído, ácido butírico, butilamina y lactato de butilo en el campo de la síntesis orgánica. También puede utilizarse como agente de extracción de aceite, medicamentos (como antibióticos, hormonas y vitaminas) y especias, así como de aditivos para pinturas alquídicas. Puede utilizarse como disolvente de tintes orgánicos y tinta de impresión y agente desparafinador.

Método de producción

Existen varios métodos para su preparación.
Fermentación
En el pasado, la producción de butanol también ha utilizado patatas, grano o azúcar como materia prima y mediante su hidrólisis fermentación. El producto resultante del caldo de fermentación contiene un contenido de butanol del 54,8%~58,5%, de acetona del 30,9%~33,7% y de etanol del 7,8%-14,2%. Con el desarrollo de la industria petroquímica, el método de fermentación se ha ido eliminando gradualmente. La ecuación de reacción es la siguiente (C6H10O5) n → n-C6H12O6 → CH3COCH3 + C4H9OH + C2H5OH

El caldo de fermentación resultante se fraccionó posteriormente para obtener acetona, etanol y n-butanol por separado.
Método del acetaldehído
Se toma el acetaldehído como materia prima, se añade una solución alcalina diluida para dar 2-hidroxibutaldehído a temperatura inferior a 20 ℃, deteniéndose la reacción al alcanzar el 50%. Utilizar el álcali para neutralizar el ácido y reciclar el acetaldehído no reaccionado y extraer el 2-hidroxibutiraldehído. A continuación, utilizar un catalizador ácido como el ácido sulfúrico y el ácido acético para la deshidratación para obtener crotonaldehído a 105~137 ℃, y luego utilizar el catalizador de complejo de cobre para la hidrogenación a 160~240 ℃ para obtener el butiraldehído crudo y el 1-butanol con destilación para obtener los productos. CH3CH = CHCHO + H2 CH3CH2CH2CHO + CH3CH2CH2OH
Su método de síntesis incluyendo las siguientes varias maneras:
Fermentación y síntesis de carbonilo de propileno
Poner propileno, monóxido de carbono e hidrógeno al lecho catalítico para la reacción con el catalizador siendo zeolita para absorber sal de cobalto o cobalto de ácido graso con la temperatura de reacción siendo 130~160 ℃ y la presión de reacción siendo 20~25MPa. La reacción puede generar n-butiraldehído e iso-butiraldehído con separación por destilación y posterior hidrogenación catalítica del n-butiraldehído para obtener el 1-butanol. CH3CH2CH2CHO + H2 → CH3CH2CH2CH2OH
Puede utilizar alternativamente el método de baja presión con el método de primer paso de propileno, monóxido de carbono y agua para sintetizar el butanol con la temperatura de reacción de 100~104 ℃ y la presión de 1,5MPa. Se aplica la mezcla de pentacarbonilo de hierro, n-butil pirrolidina y agua. Sin embargo, la conversión unidireccional del propileno es baja con sólo el 8% al 10%. Ecuación de reacción: CH3CH = CH2 + 3CO + 2H2O → n-C4H9OH + 2CO2

Descripción

El alcohol n-butílico es un líquido incoloro e inflamable con un fuerte olor a alcohol. Es incompatible con los ácidos fuertes, los agentes oxidantes fuertes, el aluminio, los cloruros ácidos, los anhídridos ácidos, el cobre y las aleaciones de cobre. nEl alcohol butílico tiene un amplio uso en un gran número de industrias. Por ejemplo, se utiliza como disolvente en las industrias asociadas a la fabricación de pinturas, barnices, resinas sintéticas, gomas, productos farmacéuticos, aceites vegetales, tintes y alcaloides. nEl alcohol butílico se utiliza en la fabricación de pieles artificiales, caucho, plásticos, goma laca, impermeables, perfumes y películas fotográficas.

Propiedades químicas

nEl alcohol butílico es un líquido incoloro e inflamable con un fuerte olor a alcohol. nEl alcohol butílico es un líquido muy refractivo y arde con una llama muy luminosa. Es incompatible con los ácidos fuertes, los agentes oxidantes fuertes, el aluminio, los cloruros ácidos, los anhídridos ácidos, el cobre y las aleaciones de cobre. El alcohol n-butílico tiene un amplio uso en un gran número de industrias. Por ejemplo, se utiliza como disolvente en industrias relacionadas con la fabricación de pinturas, barnices, resinas sintéticas, gomas, productos farmacéuticos, aceites vegetales, tintes y alcaloides. El alcohol n-butílico se utiliza en la fabricación de cuero artificial, caucho y cementos plásticos, goma laca, impermeables, perfumes y películas fotográficas. Es un disolvente, un producto químico intermedio y un aditivo en la gasolina sin plomo.

Propiedades químicas

El 1-butanol es un líquido incoloro y volátil con un olor dulce y rancio. El umbral de olor en el aire del 1-butanol es de 0,83 ppm; otros han identificado la concentración mínima con olor identificable como 11 y 15 ppm.

Propiedades físicas

Líquido transparente e incoloro con un olor dulce y rancio similar al del aceite de fusel. Las concentraciones umbrales de olor determinadas experimentalmente fueron de 900 μg/m3 (300 ppbv) y 3,0 mg/m3 (1,0 ppmv), respectivamente (Hellman y Small, 1974). La concentración umbral de olor en el agua es de 500ppb (Buttery et al., 1988). El umbral de olor menos detectable en agua de concentración a 60 °C fue de 0,2 mg/L (Alexander et al., 1982). Cometto-Mužiz et al. (2000) informaron de concentraciones umbrales de picor nasal que oscilaban entre aproximadamente 900 y 4.000 ppm.

Ocurrencia

Se ha informado de su presencia en el aceite de menta de Brasil, Achillea ageratum, té, aroma de manzana, arándano americano, grosellas negras, fruta de guayaba, papaya, espárragos cocidos, tomate, queso suizo, queso parmesano, mantequilla calentada, coñac, Armagnac, ron y sidra.

Usos

1-El butanol se utiliza en la producción de acetato de butilo, éter de butilglicol y plastificantes como el ftalato de dibutilo; como disolvente en la industria de los revestimientos; como disolvente para la extracción de aceites, fármacos y productos cosméticos para las uñas; y como ingrediente de perfumes y aromas.
1-El butanol se encuentra en el aceite de fusel y como subproducto de la fermentación de bebidas alcohólicas como la cerveza o el vino. Está presente en la grasa de vacuno, el caldo de pollo y el humo de los cigarrillos no filtrados (Sherman 1979).

Usos

Disolvente de lacas; fabricación de plásticos y cementos de caucho

Usos

Como disolvente de grasas, ceras, resinas, goma laca, barnices, gomas, etc.; fabricación de lacas, rayón, detergentes, otros compuestos butílicos; en microscopía para la preparación de materiales de incrustación de parafina.

Métodos de producción

La principal fuente comercial de 1-butanol es el n-butiraldehído, obtenido a partir de la reacción de oxo del propileno, seguida de la hidrogenación en presencia de un catalizador. El 1-butanol también se ha producido a partir del etanol mediante una deshidrogenación sucesiva a acetaldehído, seguida de un proceso aldol. La primera ruta comercial para obtener 1-butanol, que todavía se utiliza ampliamente en muchos países del Tercer Mundo, emplea la fermentación de melaza o productos de maíz con Clostridium acetobutylicum.

Definición

Hay dos alcoholes derivados del butano: el alcohol primariobutan-1-ol (CH3(CH2)2CH2OH) y el alcohol secundario butan-2-ol(CH3CH(OH)CH2CH3). Ambos son líquidos incoloros y volátiles utilizados como disolventes.

Definición

ChEBI: Un alcohol primario que es butano en el que un hidrógeno de uno de los grupos metilo está sustituido por un grupo hidroxi. Se produce en pequeñas cantidades en los seres humanos por los microbios intestinales.

Valores umbral del aroma

Detección: 500 ppb a 509 ppm

Descripción general

Líquido incoloro. Utilizado en síntesis química orgánica, plastificantes, detergentes, etc.

Aire & Reacciones en el agua

Altamente inflamable. Soluble en el agua.

Perfil de reactividad

El 1-Butanol ataca a los plásticos. . Las mezclas con ácido sulfúrico concentrado y peróxido de hidrógeno fuerte pueden provocar explosiones. Puede formar hipoclorito de butilo explosivo al reaccionar con ácido hipocloroso. Puede formar hipoclorito de butilo explosivo con el cloro.

Peligro

Tóxico por inhalación prolongada, irritante para los ojos. Tóxico al ser absorbido por la piel. Inflamable, riesgo de incendio moderado. Irritante para los ojos y las vías respiratorias superiores.

Peligro para la salud

La exposición al alcohol n-butílico por inhalación, ingestión y/o absorción cutánea es perjudicial. El alcohol n-butílico es un irritante, con efecto narcótico y depresor del SNC. Se ha informado de que los alcoholes butílicos causan envenenamiento con síntomas que incluyen, entre otros, irritación de los ojos, la nariz, la garganta y el sistema respiratorio. La exposición prolongada produce síntomas de dolor de cabeza, vértigo, somnolencia, inflamación de la córnea, visión borrosa, fotofobia y piel agrietada. Se aconseja que los trabajadores que entren en contacto con el alcohol n-butílico utilicen ropa de protección y cremas de barrera. Los trabajadores ocupacionales con trastornos cutáneos o problemas oculares preexistentes, o con una función hepática, renal o respiratoria deteriorada pueden ser más susceptibles a los efectos de la sustancia.

Peligro para la salud

Anestesia, náuseas, dolor de cabeza, mareos, irritación de las vías respiratorias. Ligeramente irritante para la piel y los ojos.

Peligro para la salud

La toxicidad del 1-butanol es menor que la de su análogo de carbono. Los órganos diana son la piel, los ojos y el sistema respiratorio. La inhalación provoca irritación de los ojos, la nariz y la garganta, y se ha comprobado que causa lesiones graves en los ojos de los conejos y que penetra en la córnea cuando se introduce en los ojos. La exposición crónica de los seres humanos a altas concentraciones puede causar fotofobia, visión borrosa y lagrimeo.
Una concentración de 8000 ppm fue maternalmente tóxica para las ratas, causando una reducción de la ganancia de peso y de la ingesta de alimentos. Se observó teratogenicidad a esta concentración con un ligero aumento de las malformaciones esqueléticas (Nelsonet al. 1989).
En una única dosis oral aguda, el valor LD50 (ratas) es de 790 mg/kg; en una dosis dérmica el valorLD50 (conejos) es de 4200 mg/kg.
El butanol se oxida in vivo de forma enzimática y no enzimática y se elimina rápidamente del cuerpo en la orina y en el aire expirado. Inhibe el metabolismo del etanol causado por la enzima alcohol deshidrogenasa.
Basándose en los datos disponibles, el uso del n-butanol como ingrediente se considera seguro bajo las prácticas y concentraciones actuales en productos cosméticos para uñas (Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association1987a).

Peligro de incendio

ALTAMENTE INFLAMABLE: Se inflama fácilmente por el calor, las chispas o las llamas. Los vapores pueden formar mezclas explosivas con el aire. Los vapores pueden desplazarse hasta la fuente de ignición y volver a estallar. La mayoría de los vapores son más pesados que el aire. Se extenderán por el suelo y se acumularán en zonas bajas o confinadas (alcantarillas, sótanos, depósitos). Peligro de explosión de los vapores en el interior, en el exterior o en las alcantarillas. El vertido al alcantarillado puede crear un riesgo de incendio o explosión. Los contenedores pueden explotar al calentarse. Muchos líquidos son más ligeros que el agua.

Reactividad química

Reactividad con el agua Ninguna reacción; Reactividad con materiales comunes: Sin reacciones; Estabilidad durante el transporte: Estable; Agentes neutralizadores de ácidos y cáusticos: No pertinente; Polimerización: No pertinente; Inhibidor de la polimerización: No pertinente.

Perfil de seguridad

Un veneno por vía intravenosa. Moderadamente tóxico por revisión de la piel: Grupo 3 IMEMDT 7,56,87; Evidencia inadecuada en animales IMEMDT 39,67,86* contacto, ingestión, vía subcutánea e intraperitoneal. Sistémico en humanos Reportado en el Inventario TSCA de la EPA. Lista comunitaria de lucha contra el fuego. OSHA PEL: TWA 10 pprn Clasificable como carcinógeno DFG MAK: 2 ppm (11 mg/m3) CLASIFICACIÓN DOT: 3; Etiqueta: Líquido inflamable ingestión, inhalación, contacto con la piel y vías intraperitoneales. Efectos reproductivos experimentales. Irritante para la piel y los ojos. Carcinógeno cuestionable. Un inflamable luchar contra el fuego, utilizar espuma, CO2, producto químico seco. Incompatible con materiales oxidantes. Cuando se calienta hasta su descomposición emite humos acres e irritantes. Ver también ESTERS. efectos por inhalación: irritación de la conjuntiva, efectos no especificados en el sistema respiratorio y efectos nasales. Reproducción experimental Aunque los experimentos con animales han demostrado que los alcoholes butílicos poseen propiedades tóxicas, han producido pocos casos de envenenamiento en la industria, probablemente debido a que se ha informado de que producen irritación de los ojos, con inflamación de la córnea, ligero dolor de cabeza y H2ziness, ligera irritación de la nariz y la garganta, y dermatitis sobre los dedos. También se ha informado de queratitis. Se han notificado datos sobre mutaciones.

Síntesis química

El alcohol n-butílico se obtiene por fermentación de glicerol, mannita, almidones y azúcares en general, utilizando Bacillus butylicussometidos a la presencia de Clostridium acetobutryricum; sintéticamente, a partir del acetileno.

Exposición potencial

Los alcoholes butílicos se utilizan como disolventes de pinturas, lacas, barnices, resinas naturales y sintéticas, gomas, aceites vegetales, tintes, alcanfor y alcaloides. También se utilizan como intermedios en la fabricación de productos farmacéuticos y químicos; en la fabricación de cuero artificial, vidrio de seguridad; cementos de caucho y plástico, goma laca, impermeables, películas fotográficas, perfumes; y en la fabricación de plásticos.

Fuente

El 1-Butanol se encuentra de forma natural en las moras blancas y en la fruta de la papaya (Duke, 1992). Identificado como uno de los 140 constituyentes volátiles en aceites de soja usados recogidos en una planta de procesamiento que freía diversos productos de carne de vacuno, pollo y ternera (Takeoka et al., 1996).

Destino medioambiental

2Biológico. El 1-Butanol se degrada rápidamente, presumiblemente por microbios, en los suelos de Nuevo México liberando dióxido de carbono (Fairbanks et al., 1985). Bridié et al. (1979) reportaron valores de DBO y DQO de 1,71 y 2,46 g/g utilizando efluentes filtrados de una planta de tratamiento biológico de residuos sanitarios. Estos valores se determinaron utilizando un método de dilución estándar a 20 °C durante un período de 5 días. Heukelekian y Rand (1955) informaron de un valor similar de DBO en 5 días de 1,66 g/g, que es el 64,0% del valor de la DBO de 2,59 g/g. Utilizando la técnica de la DBO para medir la biodegradación, el valor medio de la DBO a los 5 días (mMBOD/mM de 1-butanol) y de la DTH fue de 3,64 y 60,7%, respectivamente (Vaishnav et al., 1987). Con el inóculo de lodo inactivado, tras un periodo de adaptación de 20 días, se consiguió una eliminación del 98,8% de la DQO. La tasa media de biodegradación fue de 84,0 mg de DQO/g?h (Pitter, 1976).
Fotolítica. Una solución acuosa con cloro e irradiada con luz ultravioleta (λ = 350 nm)convirtió el 1-butanol en numerosos compuestos clorados que no fueron identificados (Oliver y Carey, 1977).
Constantes de velocidad reportadas para la reacción del 1-butanol y los radicales OH en la atmósfera: 6,8 x10-10 cm3/molécula?s a 292 K (Campbell et al., 1976), 8,31 x 10-12 cm3/molécula?s (Wallington y Kurylo, 1987). Constantes de velocidad reportadas para la reacción del 1-butanol y los radicales de OH en la atmósfera: 8,3 x 10-12 cm3/molécula?s a 298 K (Atkinson, 1990); con los radicales del OH en solución acuosa: 2,2 x 10-9 L/molécula?s (concentración de OH 10-17 M) (Anbar y Neta, 1967). Sobre la base de una concentración atmosférica de OH de 1,0 x 106 moléculas/cm3, la vida media del 1-butanol es de 0,96 días (Grosjean, 1997). La combustión completa en el aire produce dióxido de carbono y vapor de agua. Quema con una llama muy luminosa (Windholz et al., 1983).

El 1-butanol no se hidroliza porque no tiene ningún grupo funcional hidrolizable (Kollig, 1993).
Con una concentración de afluente de 1.000 mg/L, el tratamiento con CAG dio como resultado una concentración de efluente de 466 mg/L. La adsorbibilidad del carbón utilizado fue de 107 mg/g de carbón (Guisti etal., 1974).

Almacenamiento

Almacenar el alcohol n-butílico en un lugar fresco, seco y bien ventilado, lejos de zonas de fumadores. El riesgo de incendio puede ser agudo. Es preferible el almacenamiento en el exterior o separado. Separado de los incompatibles. Los recipientes deben estar unidos y conectados a tierra para evitar chispas de electricidad estática

Envío

UN1120 Butanoles, Clase de peligro: 3; Etiquetas: 3-Líquido inflamable. UN1212 Isobutanol o alcohol isobutílico, Clase de peligro: 3; Etiquetas: 3-Líquido inflamable

Métodos de purificación

Se seca con MgSO4, CaO, K2CO3, o NaOH sólido, seguido de reflujo con, y destilación de, pequeñas cantidades de calcio, magnesio activado con yodo, o amalgama de aluminio. También puede secarse con tamices moleculares, o por reflujo con ftalato de n-butilo o succinato. (Para el método, véase Etanol.) El n-Butanol también puede secarse por destilación fraccionada eficaz, pasando el agua en la primera fracción como azeótropo binario (contiene aproximadamente un 37% de agua). Se ha obtenido un destilado transparente a la luz ultravioleta secando con magnesio y destilando a partir de ácido sulfanílico. Para eliminar las bases, los aldehídos y las cetonas, el alcohol se lava con H2SO4 diluido y luego con una solución de NaHSO4; los ésteres se eliminan hirviendo durante 1,5 horas con NaOH al 10%. También se ha purificado añadiendo 2g de NaBH4 a 1,5L de butanol, burbujeando suavemente con argón y refluyendo durante 1 día a 50o. Luego se añaden 2g de sodio recién cortado (lavado con butanol) y se refluye durante 1 día. Destilar y recoger la fracción media .

Incompatibilidades

Los alcoholes butílicos pueden formar mezclas explosivas con el aire. En todos los casos son Incompatibles con oxidantes (cloratos, nitratos, peróxidos, permanganatos, percloratos, cloro, bromo, flúor, etc.); el contacto puede provocar incendios o explosiones. Mantener alejado de materiales alcalinos, bases fuertes, ácidos fuertes, oxoácidos, epóxidos. Ataca algunos plásticos, gomas y revestimientos. n-El butanol es incompatible con ácidos fuertes, halógenos, cáusticos, metales alcalinos, aminas alifáticas e isocianatos. sec-El butanol forma un peróxido explosivo en el aire. Incompatible con oxidantes fuertes; ácidos fuertes; aminas alifáticas; isocianatos, peróxidos orgánicos. tert-Butanol esincompatible con ácidos fuertes (incluido el ácido mineral), incluidos los ácidos minerales; oxidantes fuertes o cáusticos, aminas alifáticas; isocianatos, metales alcalinos (es decir, litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, francio). El isoButanol es incompatible con ácidos fuertes; oxidantes fuertes; cáusticos, aminas alifáticas; isocianatos, metales alcalinos y alcalinotérreos. Puede reaccionar con el aluminio a altas temperaturas

Eliminación de residuos

Incineración, o enterrar los residuos absorbidos en un vertedero aprobado.