1-ブタノール

1-ブタノールの化学的性質、用途、生産

性質と発見の歴史

1-ブタノールは1分子に4個の炭素原子を持つアルコールの一種である。 分子式はCH3CH2CH2OHで、iso-butanol, sec-butanol, tert-butanolの3種の異性体がある。 無色の液体で、アルコール臭がある。
沸点は117.7℃、密度（20℃）は0.8109g/cm3、凝固点は-89.0℃、引火点は36~38℃、自己発火点は689F、屈折率は（n20D）1.3993です。 20℃での水への溶解度は7.7%(重量比)であり、1-ブタノールへの水溶解度は20.1%(重量比)であった。 エタノール、エーテル、その他の有機溶媒と混和性があります。 各種塗料の溶剤として、また可塑剤であるフタル酸ジブチルの原料として使用される。 また、アクリル酸ブチル、酢酸ブチル、エチレングリコールブチルエーテルの製造や、有機合成の中間体や生化学用薬剤の抽出物としても使用され、界面活性剤の製造にも使用されることがあります。 その蒸気は空気と爆発性の混合物を形成することがあり、爆発限界は3.7%〜10.2%(体積率)である。
1-ブタノールが最初に発見されたのは、C-A. Wurtz（仏）が1852年にアルコールの発酵過程で得られるフーゼル油から発見した。 1913年にイギリスのStrange-Graham社がトウモロコシを原料として発酵法によりアセトンを製造し、ブタノールが主な副生成物となりました。 その後、ブタノールの需要増に伴い、発酵生産工場ではアセトンやエタノールを主副生成物とするn-ブタノールを主に合成するようになった。 第二次世界大戦中、ドイツの化学会社（ルール社）がプロピレンカルボキシル法を応用して1-ブタノールの製造を開始した。 1950年代の石油産業の勃興とともに、1-ブタノールの合成法は急速に発展し、プロピレンカルボキシル法が最も速い速度で発展した。

水飽和1-ブタノール溶液の調製

150mLの分液ロートに水21mLと1-ブタノール100mLを加え、3分間振ってから静置し、下層を除去して上層を水飽和1-ブタノール溶液とした後、水飽和1-ブタノールを分離する。 (水の密度：1g/ml、1-ブタノールの密度：0.808～0.811g/ml）。

成分分析

一般的なガスクロマトグラフィー（GT-10）による1-ブタノールおよび揮発性不純物の定量は、以下の条件で行ってください。
カラム鋼製、長さ：1.8m、内径：6.4mm、充填剤は10％ポリエチレングリコール400M（PEG400M）、担体は60/80メッシュの珪藻土担体とする。
キャリアガス。 ヘリウム、流量は45ml/min。 検出器。 炎イオン化型
注入器温度150℃、カラム温度90 0℃検出器150℃
以上、戴雄峰の化学帳が編集しています。

毒性

ADI値は明記されていない（FAO/WHO, 1994）。
GRAS(FEMA)。
LD50：790mg/kg (ラット、経口)。

用途

1-ブタノールは産業上最も重要であり、最も広範囲に研究されている。 1-ブタノールは無色の液体で、強いマイルドなアルコール臭があります。 化学誘導体や塗料、ワックス、ブレーキ液、クリーナーの溶剤として使用されます。
ブタノールは中国の「食品添加物衛生標準」に記載されている許容される食品香料です。 主にバナナ、バター、チーズ、ウイスキーなどの食品香料の調合に使用されます。 飴は34mg/kg、焼き菓子は32mg/kg、ソフトドリンクは12mg/kg、冷たい飲み物は7.0mg/kg、クリームは4.0mg/kg、アルコールは1.0mg/kgです。
主にフタル酸、脂肪族ジカルボン酸およびリン酸のn-ブチル可塑剤を製造し、各種プラスチックおよびゴム製品に広く適用されます。 また、有機合成の分野では、ブチルアルデヒド、酪酸、ブチルアミン、乳酸ブチルなどの製造原料として使用することができます。 また、石油、医薬品（抗生物質、ホルモン、ビタミンなど）、香辛料の抽出剤、アルキド塗料の添加剤としても使用されます。 有機染料や印刷インキ、脱脂剤の溶剤としても使用できます。

製造方法

その調製にはいくつかの方法がある。
発酵
従来、ブタノールの製造には、ジャガイモ、穀物、砂糖などを原料とし、それらの加水分解発酵を経て製造することも行われてきた。 発酵液のブタノール含量は54.8～58.5％、アセトン含量は30.9～33.7％、エタノール含量は7.8～14.2％であり、ブタノールの生産には、発酵液の加水分解が必要である。 石油化学工業の発展に伴い、発酵法は徐々に廃止されつつある。 反応式は次の通りである。 (C6H10O5) n → n-C6H12O6 → CH3COCH3 + C4H9OH + C2H5OH
得られた発酵ブロスをさらに分取して、アセトン、エタノール、n-ブタノールを別々に得ることができた。
アセトアルデヒド法
アセトアルデヒドを原料として、希アルカリ溶液を加え、20℃以下で2-ヒドロキシブチルアルデヒドを生成し、50％に達した時点で反応を停止させる。 アルカリで酸を中和し、未反応のアセトアルデヒドを再利用して2-ヒドロキシブチルアルデヒドを抽出する。 次に、硫酸、酢酸等の酸性触媒を用いて105～137℃で脱水しクロトンアルデヒドを得、銅錯体触媒を用いて160～240℃で水素化し粗ブチルアルデヒドと1-ブタノールを得、蒸留して生成物を得ます。 CH3CH = CHCHO + H2 CH3CH2CH2CHO + CH3CH2CH2CH2OH
その合成方法は以下のいくつかの方法があります：
発酵とプロピレンカルボニル合成
プロピレン、一酸化炭素と水素を触媒層に入れ、触媒はゼオライトでコバルト塩または脂肪酸コバルトを吸収し、反応温度130~160℃、反応圧20~25MPaの範囲で反応させます。 この反応により、n-ブチルアルデヒドとiso-ブチルアルデヒドを生成し、蒸留により分離し、さらにn-ブチルアルデヒドを触媒により水素化して、1-ブタノールを得ることができる。 CH3CH2CH2CHO + H2 → CH3CH2CH2CH2OH

また、プロピレン、一酸化炭素、水から一段階法で、反応温度100~104℃、圧力1.5MPaの低圧法でブタノールを合成することができる。 鉄ペンタカルボニル、n-ブチルピロリジン、水の混合物を適用する。 しかし、プロピレンの一方向転換率は8%〜10%程度と低い。 反応式 CH3CH = CH2 + 3CO + 2H2O → n-C4H9OH + 2CO2

説明

n-ブチルアルコールは強いアルコール臭を持つ無色の可燃性液体である。 例えば、塗料、ワニス、合成樹脂、ガム、医薬品、植物油、染料、アルカロイドの製造に関連する産業で溶剤として使用されています。

化学的性質

ブチルアルコールは無色の可燃性液体で、強いアルコール臭があります。 強酸、強酸化剤、アルミニウム、酸塩化物、酸無水物、銅、銅合金とは相容れない。 例えば、塗料、ワニス、合成樹脂、ガム、医薬品、植物油、染料、アルカロイドの製造に関連する産業で溶剤として使用されています。n-ブチルアルコールは、人工皮革、ゴム、プラスチックセメント、シェラック、レインコート、香水、写真フィルムの製造に使用されています。 また、溶剤、化学中間体、無鉛ガソリンの添加剤としても使用されています。
1-ブタノールは無色で揮発性の液体であり、腐ったような甘い香りがする。
1-ブタノールの空気臭閾値は0.83 ppmと報告されているが、他の研究では臭いを識別できる最小濃度は11および15 ppmとされている。

物性

無色透明の液体で、フーゼル油に似た腐ったような甘い臭いがする。 実験的に決定された検出および認識閾値濃度は、それぞれ900μg/m3（300ppbv）および3.0mg/m3（1.0ppmv）である（Hellman and Small, 1974）。 水中の臭気閾値濃度は 500ppb (Buttery et al., 1988)である。 60℃の濃縮水中での臭気閾値は0.2 mg/L (Alexander et al., 1982)であった。 Cometto-Mu?iz ら (2000) は、鼻腔刺激性の閾値濃度は約 900 ～ 4,000 ppm であると報告している。

発生

ブラジル産ペパーミントオイル、Achillea ageratum、紅茶、アップルアロマ、アメリカンクランベリー、ブラックカラント、グアバフルーツ、パパイヤ、調理済みアスパラガス、トマト、スイスチーズ、パルメザンチーズ、加熱バター、コニャック、アルマニャック、ラム、シードルで存在が報告される。
1-ブタノールは、酢酸ブチル、ブチルグリコールエーテル、フタル酸ジブチルなどの可塑剤の製造、コーティング産業の溶剤、オイル、医薬品、化粧品の抽出用溶剤、香水やフレーバーの成分として使用されています。 また、牛脂、鶏ガラ、タバコの煙にも含まれています（Sherman 1979）。

用途

ラッカー溶剤、プラスチックやゴムセメントの製造

用途

油脂、ワックス、樹脂、シェラック、ワニス、ガムなどの溶剤として、ラッカー、レーヨン、洗剤、その他のブチル化合物の製造、顕微鏡でパラフィン包埋材料の調製のためのもの。

製造方法

1-ブタノールの主な商業原料は、プロピレンのオキソ反応から得られるn-ブチルアルデヒドで、その後、触媒の存在下で水素化されます。 1-ブタノールは、アセトアルデヒドへの連続的な脱水素とアルドール工程を経てエタノールから製造することも可能である。 1-ブタノールの最も初期の商業的生産方法は、現在でも多くの第三国において広く使用されており、糖蜜やトウモロコシ製品をClostridium acetobutylicumで発酵させる方法である。

定義

ブタンから得られる2つのアルコール：1級アルコールブタン-1-オール（CH3（CH2）2CH2OH）およびこれらの2級アルコールブタン-2-オール（CH3CH（OH）CH2CH3）。 どちらも無色の揮発性液体で、溶剤として使用される。

定義

ChEBI。 ブタンのメチル基の1つの水素がヒドロキシ基で置換された一級アルコール。 ヒトでは腸内細菌によって少量生産される。

香りの閾値

検出。 500ppb～509ppm

概要

無色透明の液体。 有機化学合成、可塑剤、洗剤などに使用される。

大気 & 水との反応

極めて可燃性が高い。 水に溶ける。

反応性プロファイル

1-ブタノールはプラスチックを攻撃する。 . 濃硫酸、強過酸化水素との混合により爆発を起こすことがある。 次亜塩素酸との反応により爆発性の次亜塩素酸ブチルを生成することがある。 塩素と反応して爆発性の次亜塩素酸ブチルを生成するおそれがある。

有害性

長時間吸入すると有毒、眼を刺激する。 皮膚に吸収されると有毒。 可燃性、中程度の火災の危険性。 眼、上気道刺激性。

健康被害

吸入、摂取、および/または皮膚吸収によるn-ブチルアルコールへの曝露は、害に満ちています。n-ブチルアルコールは、麻薬作用と中枢神経抑制作用を持つ刺激物です。 ブチルアルコールは、目、鼻、喉、呼吸器系への刺激を含むが、これらに限定されない症状を伴う中毒を引き起こすことが報告されている。 長時間さらされると、頭痛、めまい、眠気、角膜の炎症、目のかすみ、羞明、皮膚のひび割れなどの 症状が現れます。 n-ブチルアルコールに接触する作業者は、保護服やバリアクリー ムを使用することが推奨される。 皮膚障害、眼障害、肝機能、腎機能、呼吸機能に障害のある作業者は、この物質の影響を受けやすい可能性があります。

健康被害

麻酔、吐き気、頭痛、めまい、呼吸器官の刺激。 皮膚や目に軽度の刺激性。

健康被害

1-ブタノールの毒性は、その炭素アナログのそれよりも低いです。 標的臓器は皮膚、目、呼吸器系である。 吸入すると、目、鼻、喉に刺激を与える。ウサギの目に重度の損傷を与え、目に注入すると角膜を貫通することが判明した。
8000ppmの濃度はラットに対して母性毒性があり、体重増加および飼料摂取量の減少を引き起こした。

急性経口投与ではLD50値（ラット）は790 mg/kg、経皮投与ではLD50値（ウサギ）は4200 mg/kgです。
利用可能なデータに基づいて、成分としてのn-ブタノールの使用は、化粧品のネイル製品における現在の慣行と濃度の下では安全であると考えられています（化粧品、トイレタリーおよびフレグランス協会1987a）。

火災の危険

極めて可燃性： 熱、火花、炎で容易に発火する。 蒸気は空気と爆発性の混合物を形成することがある。 蒸気は発火源に移動し、フラッシュバックすることがある。 ほとんどの蒸気は空気より重い。 地面に沿って広がり、低い場所や狭い場所(下水道、地下室、タンク)に集まります。 屋内、屋外または下水道で蒸気爆発の危険性がある。 下水道への流出は火災や爆発の危険をもたらすことがある。 容器は加熱すると爆発することがある。 多くの液体は水より軽い。

化学反応

水との反応 反応なし；一般的な材料との反応。 反応なし。輸送中の安定性。 輸送中の安定性： 安定； 酸および腐食性の中和剤。 酸および腐食性の中和剤： 無関係、重合： 無関係 重合： 無関係、重合禁止剤。 重合禁止剤：なし。

安全性プロファイル

静脈経路で毒。 皮膚による毒性は中程度である。 グループ3 IMEMDT 7,56,87; 動物 不適切な証拠 IMEMDT 39,67,86* 接触、摂取、皮下、腹腔内経路。 EPA TSCA インベントリに報告されているヒトの体系。 地域社会との闘いリスト。 OSHA PEL。 TWA 10 pprn 発がん性物質として分類可能 DFG MAK: 2 ppm (11 mg/m3) DOT CLASSIFICATION: 3; Label: 可燃性液体 摂取、吸入、皮膚接触、腹腔内経路。 実験的生殖影響。 皮膚および眼に対する刺激性。 発がん性が疑われる。 可燃性 消火剤、泡、CO2、ドライケミカルを使用する。 酸化性物質と混触しない。 分解するために加熱すると、刺激性のガスを放出する。 吸入による影響： 結膜刺激、特定されない呼吸器系への影響、鼻への影響。 動物実験ではブチルアルコールの毒性は認められているが、産業界で中毒を起こした例はほとんどない。 角膜炎も報告されている。 突然変異のデータも報告されています。

化学合成

n-ブチルアルコールは、グリセロール、マンナイト、スターチ、および糖類全般を、Bacillus butylicuss 時にはClostridium acetobutryricumの存在によって相乗的に発酵させることによって得られ、合成的にはアセチレンから得られる。

潜在的な暴露

ブチルアルコールは、塗料、ラッカー、ワニス、天然および合成樹脂、ガム、植物油、染料、樟脳、アルカロイドの溶剤として使用されています。 また、医薬品や化学品の製造の中間体として、人工皮革、安全ガラス、ゴムやプラスチックセメント、シェラック、レインコート、写真フィルム、香水、プラスチック加工の製造に使用されています。

原料

1-ブタノールは、ホワイトマルベリーやパパイヤの果実に天然に存在する（Duke, 1992）。 様々な牛肉、鶏肉、仔牛の製品を揚げていた加工工場から採取した使用済み大豆油の140の揮発性成分の一つとして同定された（Takeokaら、1996）。

環境動態

2生物学的。 1-ブタノールは、ニューメキシコ州の土壌で、おそらく微生物によって急速に分解され、二酸化炭素を放出した（Fairbanksら、1985年）。 Bridiéら（1979）は、生物学的衛生廃棄物処理施設からの濾過排水を使用して、BODおよびCOD値が1.71および2.46 g/gであることを報告した。 HeukelekianとRand（1955）は、同様の5日間のBOD値を1.66 g/gと報告し、これはThOD値2.59 g/gの64.0％に相当する。 BOD 法による生分解の測定では、5-d BOD 値 (mMBOD/mM 1-butanol) と ThOD の平均値はそれぞれ 3.64 と 60.7% であった (Vaishnav et al., 1987)。 不活性化汚泥を植菌し、20日間の適応期間を経て、98.8%のCOD除去率を達成した。 生分解の平均速度は84.0mg COD/g?hであった（Pitter, 1976）
光分解。 塩素を含む水溶液に紫外線（λ=350 nm）を照射すると、1-ブタノールは同定できなかった多数の塩素化合物に変化した（Oliver and Carey, 1977）。
大気中の1-ブタノールとOHラジカルの反応速度定数が報告され、1-ブタノールがOHラジカルに変換されると、その反応速度定数は次のようになる。 292Kで6.8 x10-10 cm3/分子sec(Campbell et al., 1976), 8.31 x 10-12 cm3/分子sec(Wallington and Kurylo, 1987)である。 大気中における1-ブタノールとOHラジカルの反応速度定数が報告されている。 8.3 x 10-12 cm3/molecule?sec at 298 K (Atkinson, 1990); 水溶液中のOHラジカルとの反応: 2.2 x 10-9 L/molecule?sec (OH concentration 10-17 M) (Anbar andNeta, 1967)がある。 大気中のOH濃度を1.0 x 106 molecule/cm3とすると、1-ブタノールの半減期は0.96 dと報告されている（Grosjean、1997）
化学的／物理的性質。 空気中で完全に燃焼させると、二酸化炭素と水蒸気が発生します。
1-ブタノールは加水分解可能な官能基を持たないため、加水分解しません（Kollig, 1993）。
流入濃度1000mg/Lの場合、GACで処理すると、流出濃度は466mg/Lとなりました。 使用した炭素の吸着性は107mg/g炭素であった（Guisti etal.、1974）。

保管

n-ブチルアルコールは、喫煙所から離れた、涼しく乾燥した風通しの良い場所に保管する。 火災の危険性が高い。 屋外または戸外での保管が望ましい。 混触危険物質から分離する。 容器は静電気火花を避けるために結合され、移動のために接地されるべきである

出荷

UN1120 Butanols, Hazard Class: 3; ラベル。 3-引火性液体。 UN1212 イソブタノールまたはイソブチルアルコール、ハザードクラス。 3; ラベル。 3-引火性液体

精製方法

MgSO4、CaO、K2CO3、または固体NaOHで乾燥し、その後少量のカルシウム、ヨウ素で活性化したマグネシウム、またはアルミニウムアマルガムで還流し、そこから蒸留を行う。 また、モレキュラーシーブスを用いて乾燥させたり、フタル酸n-ブチルやコハク酸を加えて還流させたりすることもできる。 (n-ブタノールは、効率的な分留によって乾燥させることもでき、水は最初の画分に二元共沸物として残留する（約37%水を含む）。 マグネシウムで乾燥し、スルファニル酸から蒸留すると、紫外線透過性の蒸留液が得られます。 塩基、アルデヒド、ケトンを除去するために、希薄なH2SO4、次にNaHSO4溶液でアルコールを洗浄し、エステルは10%NaOHで1.5時間煮沸することによって除去する。 また、1.5Lのブタノールに2gのNaBH4を加え、アルゴンで穏やかにバブリングし、50度で1日還流させることにより精製されている。 その後、Na2gを加え（ブタノールで洗浄）、1日還流させる。 蒸留し、中間画分を回収する。

非相溶性

ブチルアルコールは空気と爆発性の混合物を形成することがある。 酸化剤(塩素酸塩、硝酸塩、過酸化物、過マンガン酸塩、過塩素酸塩、塩素、臭素、フッ素等)とは混触せず、接触により火災や爆発を起こすおそれがある。 アルカリ性物質、強塩基、強酸、オキソ酸、エポキシドから遠ざける。 n-ブタノールは、強酸、ハロゲン、腐食剤、アルカリ金属、脂肪族アミン、イソシアン酸塩と混 合しない。 強酸化剤、強酸、脂肪族アミン、イソシアン酸塩、有機過酸化物とは混触しない。強酸（鉱酸を含む）、強酸化剤または腐食剤、脂肪族アミン、イソシアン酸塩、アルカリ金属（すなわち。 イソブタノールは、強酸、強酸化剤、苛性ソーダ、脂肪族アミン、イソシアン酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類と混 和できません。 高温でアルミニウムと反応することがある。
焼却するか、吸収された廃棄物を認可された埋め立て地に埋める。