1-Butanol
1-Butanol Propriedades Químicas,Usos,Produção
Características e história da descoberta
1-Butanol é um tipo de álcool com quatro átomos de carbono contidos por molécula. A sua fórmula molecular é CH3CH2CH2CH2OH com três isómeros, nomeadamente iso-butanol, sec-butanol e tert-butanol. É um líquido incolor com odor a álcool.
Tem o ponto de ebulição de 117,7 ℃, a densidade (20 ℃) de 0,8109g/cm3, o ponto de congelamento de 89,0 ℃, o ponto de flash de 36~38 ℃, o ponto de auto-ignição de 689F e o índice de refração de 1,3993 (n20D). Em 20 ℃, sua solubilidade em água é de 7,7% (por peso) enquanto a solubilidade em água em 1-butanol foi de 20,1% (por peso). É miscível com etanol, éter e outros tipos de solventes orgânicos. Pode ser utilizado como solvente de uma variedade de tintas e como matéria-prima para a produção dos plastificantes, ftalato dibutílico. Também pode ser utilizado para a fabricação de acrilato de butil, acetato de butil e éter etilenoglicol butil e também como extrato de intermediários de síntese orgânica e drogas bioquímicas e também pode ser utilizado na fabricação de surfactantes. Seu vapor pode formar misturas explosivas com o ar, sendo o limite de explosão de 3,7%~10,2% (fração de volume).
1-butanol foi descoberto pela primeira vez por C-A. Wurtz (francês) a partir do óleo de fusel obtido do processo de fermentação do álcool em 1852. Em 1913, as empresas britânicas Strange-Graham utilizaram o milho como matéria-prima para a produção de acetona através do processo de fermentação, sendo o butanol o principal subproduto. Mais tarde, devido à crescente demanda por butanol, a fábrica de produção de fermentação começou a sintetizar principalmente n-butanol, sendo a acetona e o etanol o principal subproduto. Durante a Segunda Guerra Mundial, a empresa química alemã (Ruhr) começou a aplicar o método do propileno carboxil para a produção de 1-butanol. Com o crescimento da indústria petrolífera na década de 1950, o método de síntese do 1-butanol havia se desenvolvido rapidamente, tendo o método do propileno carboxil a maior velocidade.
Preparação da solução saturada de 1-butanol com água
Adicionar 21 mL de água e 100 mL de 1-butanol ao funil de separação de 150 mL, agitar durante 3 min., aguardar por camadas; e depois remover a camada inferior, sendo a camada superior saturada com água e solução de 1-butanol. (A densidade da água: 1 g/ml; densidade do 1-butanol: 0,808~0,811 g/ml). ara a determinação de 1-butanol e impurezas voláteis de acordo com a cromatografia gasosa geral (GT-10), utilizar as seguintes condições:
Coluna de aço, comprimento: 1,8m; diâmetro interno: 6,4mm, o material de embalagem deve ser 10% polietilenoglicol 400M (PEG 400M), sendo o portador 60/80 mesh de terra diatomácea.
Gás portador: Hélio com uma vazão de 45ml/min. Detector: Tipo de ionização de chama.
Temperatura do injetor 150 ℃, temperatura da coluna 90 0 ℃ detector 150 ℃.
As informações acima são editadas pelo Chemicalbook da Dai Xiongfeng.
Toxicidade
Valor de ADI não é especificado (FAO/OMS, 1994).
GRAS (FEMA).
LD50: 790 mg/kg (rato, oral).
Usos
1-Butanol é o mais importante nas indústrias e o mais amplamente estudado. O 1-Butanol é um líquido incolor, com um odor forte e ligeiramente alcoólico. É usado em derivados químicos e como solvente para tintas, ceras, líquido de freio e limpadores.
Butanol é o sabor permitido de alimentos documentado nas “normas sanitárias de aditivos alimentares” da China. É utilizado principalmente para a preparação de aromas alimentares de bananas, manteiga, queijo e uísque. Para os doces, a quantidade de uso deve ser de 34mg/kg; para alimentos assados, deve ser de 32mg/kg; para refrigerantes, deve ser de 12mg/kg; para bebidas frias, deve ser de 7,0mg/kg; para as natas, deve ser de 4,0mg/kg; para o álcool, deve ser de 1,0mg/kg.
É utilizado principalmente para a fabricação dos plastificantes n-butil de ácido ftálico, ácido dicarboxílico alifático e ácido fosfórico que são amplamente aplicados em vários tipos de produtos plásticos e de borracha. Também pode ser utilizado como matéria-prima para a produção de butiraldeído, ácido butírico, butilamina e lactato de butilo no campo da síntese orgânica. Também pode ser usado como agente de extração de óleo, drogas (como antibióticos, hormônios e vitaminas) e especiarias, bem como aditivos para tintas alquídicas. Pode ser utilizado como solvente de corantes orgânicos e tinta de impressão e agente de desparafinação.
Método de produção
Existem vários métodos para a sua preparação.
Fermentação
No passado, a produção de butanol também utilizou como matéria-prima batatas, grãos ou açúcar e através da sua fermentação por hidrólise. O produto resultante da fermentação contém um teor de butanol de 54,8%~58,5%, teor de acetona de 30,9%~33,7%, e teor de etanol de 7,8%-14,2%. Com o desenvolvimento da indústria petroquímica, o método de fermentação tem sido gradualmente eliminado. A equação da reação é a seguinte: (C6H10O5) n → n-C6H12O6 → CH3COCH3 + C4H9OH + C2H5OH
O caldo de fermentação resultante foi ainda fracionado para obter acetona, etanol e n-butanol separadamente.
Método de acetaldeído
Tomar acetaldeído como matéria-prima, adicionar solução alcalina diluída para dar 2-hidroxibutíraldeído a temperatura abaixo de 20 ℃ com a reação sendo interrompida ao atingir 50%. Usar álcali para neutralizar o ácido e reciclar o acetaldeído não reagido e extrair o 2-hidroxibutíraldeído. Em seguida, utilizar catalisador ácido como ácido sulfúrico e ácido acético para desidratação para obter o crotonaldeído a 105~137 ℃, depois utilizar catalisador complexo de cobre para hidrogenação a 160~240 ℃ para obter o butiraldeído bruto e 1-butanol com destilação para obter os produtos. CH3CH = CHCHO + H2 CH3CH2CH2CH2CHO + CH3CH2CH2CH2OH
Método de síntese de Its incluindo as seguintes formas:
Fermentação e síntese de propileno carbonilo
Putileno, monóxido de carbono e hidrogênio no leito catalítico para reação com o catalisador sendo zeólito para absorção de sal de cobalto ou cobalto ácido graxo com a temperatura de reação sendo 130~160 ℃ e a pressão de reação sendo 20~25MPa. A reação pode gerar n-butiraldeído e iso-butiraldeído com separação por destilação e posterior hidrogenação catalítica do n-butiraldeído para obter o 1-butanol. CH3CH2CH2CH2CHO + H2 → CH3CH2CH2CH2CH2OH
Pode alternativamente utilizar o método de baixa pressão com método de primeira etapa de propileno, monóxido de carbono e água para sintetizar o butanol, sendo a temperatura de reacção 100~104 ℃ e a pressão de 1,5MPa. Aplica a mistura de pentacarbonil de ferro, n-butil pirrolidina e água. No entanto, a conversão unidireccional do propileno é baixa com apenas 8% a 10%. Equação de reação: CH3CH = CH2 + 3CO + 2H2O → n-C4H9OH + 2CO2
Descrição
n-Alcool butílico é um líquido incolor inflamável com forte odor alcoólico. n-Alcool butílico é um líquido altamente refractivo e queima com uma chama fortemente luminosa. É incompatível com ácidos fortes, agentes oxidantes fortes, alumínio, cloretos ácidos, anidridos ácidos, cobre e ligas de cobre. O n-Álcool butílico tem uma utilização extensa em um grande número de indústrias, por exemplo, é utilizado como solvente em indústrias associadas à fabricação de tintas, vernizes, resinas sintéticas, gomas, produtos farmacêuticos, óleos vegetais, corantes e alcalóides. O n-Álcool butílico encontra sua utilização na fabricação de couro artificial, borracha, plastificantes, goma-laca, impermeabilizantes, perfumes e filmes fotográficos.
Propriedades Químicas
O álcool n-butil é um líquido inflamável incolor com um forte odor alcoólico. O álcool n-butil é um líquido altamente refrativo e queima com uma chama fortemente luminosa. É incompatível com ácidos fortes, agentes oxidantes fortes, alumínio, cloretos ácidos, anidridos ácidos, cobre e ligas de cobre. O n-Álcool butílico tem uma utilização extensiva em um grande número de indústrias. Por exemplo, é utilizado como solvente em indústrias associadas à fabricação de tintas, vernizes, resinas sintéticas, gomas, produtos farmacêuticos, óleos vegetais, corantes e alcalóides. O álcool n-butil é utilizado na fabricação de couro artificial, borracha e cimentos plásticos, goma-laca, impermeabilizantes, perfumes e filmes fotográficos. É um solvente, intermediário químico e um aditivo na gasolina sem chumbo.
Propriedades Químicas
1-Butanol é um líquido incolor e volátil com um sweetodor rançoso.
O limiar de odor do ar de 1-butanol foi reportado como sendo de 0,83 ppm; outros identificaram a concentração mínima com odor identificável como 11 e 15 ppm .
Propriedades físicas
Líquido incolor e incolor com odor doce e rançoso semelhante ao óleo de fusel. As concentrações limite de detecção e reconhecimento do odor experimentalmente determinadas foram de 900 μg/m3 (300 ppbv) e 3,0 mg/m3(1,0 ppmv), respectivamente (Hellman e Small, 1974). A concentração do limiar de odor na água é 500ppb (Buttery et al., 1988). O limiar de odor menos detectável na água de concentração a 60 °C era de 0,2 mg/L (Alexander et al., 1982). Cometto-Mu?iz et al. (2000) relataram concentrações de limiar de pungência nasal variando de aproximadamente 900 a 4.000 ppm.
Ocorrência
Relatado presente no óleo de hortelã-pimenta do Brasil, Achillea ageratum, chá, aroma de maçã, amora americana, groselha negra, goiaba, mamão, espargos cozidos, tomate, queijo suíço, queijo parmesão, manteiga aquecida, conhaque, Armagnac, rum e cidra.
Usos
1-Butanol é usado na produção de butilacetato, éter de butil glicol, e plastificantes como o ftalato dibutílico; como solvente na indústria de revestimentos; como solvente para extração de óleos, drogas e produtos cosméticos para unhas; e como ingrediente para perfumes e sabor.
1-Butanol ocorre no óleo de fusel e como subproduto da fermentação de bebidas alcoólicas, como cerveja ou vinho. Está presente na gordura de bovino, no caldo de galinha e no fumo não filtrado de cigarro (Sherman 1979).
Usos
Solvente de laca; fabricação de plásticos e cimentos de borracha
Usos
Como solvente para gorduras, ceras, resinas, shellac, verniz, gomas, etc.; fabricação de lacas, rayon, detergentes, outros compostos butílicos; em microscopia para preparação de materiais de imersão em parafina.
Métodos de Produção
A principal fonte comercial do 1-butanol é o n-butyraldehydeobtained da reação oxo do propileno,seguido da hidrogenação na presença de um catalisador. O 1-butanol também tem sido produzido a partir do etanol através de desidrogenação sucessiva ao acetaldeído,seguido de um processo de aldol. A primeira rota comercial para o 1-butanol, ainda muito utilizada em muitos países do Terceiro Mundo, emprega a fermentação de melaços ou produtos de milho com Clostridium acetobutylicum.
Definição
Dois álcoois derivados do butano: o álcool primário butano-1-ol (CH3(CH2)2CH2OH) e este álcool secundário butano-2-ol(CH3CH(OH)CH2CH3). Ambos são líquidos coloridos voláteis utilizados como solventes.
Definição
ChEBI: Um álcool primário que é butano no qual um hidrogênio de um dos grupos metilo é substituído por um grupo hidroxi. Ele é produzido em pequenas quantidades em humanos pelos micróbios intestinais.
Valores limiares de aroma
Detecção: 500 ppb a 509 ppm
Descrição Geral
Líquido incolor. Utilizado em síntese química orgânica, plastificantes, detergentes, etc.
Ar & Reacções de água
Altamente inflamável. Solúvel em água.
Perfil de reatividade
1-Butanol ataca plásticos. . Misturas com ácido sulfúrico concentrado e forte peróxido de hidrogênio podem causar explosões. Pode formar hipoclorito de butil explosivo reagindo com ácido hipocloroso. Pode formar hipoclorito de butilo explosivo com cloro.
Perigoso
Tóxico em inalação prolongada, irritante para os olhos. Tóxico quando absorvido pela pele. Inflamável, risco moderado de incêndio. Tractirritante ocular e respiratório superior.
Perigo para a saúde
Exposição ao álcool n-butílico por inalação, ingestão e/ou absorção cutânea são danos totais. n-Butílico é um irritante, com um efeito narcótico e um depressor do SNC. Foi relatado que os álcoois butílicos causam envenenamento com sintomas que incluem, mas não estão limitados a, irritação nos olhos, nariz, garganta e no sistema respiratório. A exposição prolongada resulta em sintomas de dor de cabeça, vertigem, sonolência, inflamação da córnea, visão turva, fotofobia, e pele rachada. É aconselhável que os trabalhadores em contato com álcool n-butílico usem roupas protetoras e cremes de barreira. Trabalhadores ocupacionais com distúrbios de pele ou problemas oculares pré-existentes, ou com comprometimento da função hepática, renal ou respiratória podem ser mais suscetíveis aos efeitos da substância.
Perigo para a saúde
Anestesia, náuseas, dores de cabeça, tonturas, irritação das vias respiratórias. Ligeiramente irritante para a pele e olhos.
Perigo para a saúde
A toxicidade do 1-butanol é menor que a do seu análogo de carbono. Os órgãos-alvo são a pele, os olhos e o sistema respiratório. A inalação causa irritação nos olhos, nariz e garganta. Foi descoberto que causa lesões graves nos olhos dos coelhos e penetra a córnea sobre a instilação nos olhos. A exposição crônica de humanos a altas concentrações pode causar fotofobia, visão embaçada e lacrimejamento.
Uma concentração de 8000 ppm foi atóxica materna para ratos, causando redução no ganho de peso e na ingestão de ração. A teratogenicidade foi observada nesta concentração com um leve aumento nas malformações esqueléticas (Nelsonet al. 1989).
Em uma única dose oral aguda, o valor LD50 (ratos) é 790 mg/kg; em uma dose dérmica o valorLD50 (coelhos) é 4200 mg/kg.
n-Butanol é oxidado in vivo enzimaticamente bem como não enzimaticamente e iseliminado rapidamente do corpo na urina e no ar expirado. Ele inibe o metabolismo do etanol causado pela enzima álcool-de-hidrogenase.
Baseado nos dados disponíveis, o uso do n-butanol como ingrediente é considerado seguro sob as atuais práticas e concentrações em produtos cosméticos para unhas (Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association1987a).
Perigo de Fogo
ALTAMENTE FLAMÁVEL: Será facilmente inflamável pelo calor, faíscas ou chamas. Os vapores podem formar misturas explosivas com o ar. Os vapores podem viajar para a fonte de ignição e voltar a piscar. A maioria dos vapores é mais pesada do que o ar. Eles se espalharão pelo solo e se acumularão em áreas baixas ou confinadas (esgotos, caves, tanques). Risco de explosão do vapor dentro de casa, ao ar livre ou nos esgotos. O escoamento para o esgoto pode criar risco de incêndio ou explosão. Os contentores podem explodir quando aquecidos. Muitos líquidos são mais leves que a água.
Reactividade química
Reactividade com água Sem reacção; Reactividade com materiais comuns: Sem reacções; Estabilidade durante o transporte: Estável; Agentes Neutralizantes para Ácidos e Cáusticos: Não pertinente; Polimerização: Não pertinente; Inibidor da Polimerização: Não pertinente.
Perfil de Segurança
Um veneno por via intravenosa. Moderadamente tóxico por via cutânea Revisão: Grupo 3 IMEMDT 7,56,87; Animal Inadequado Evidência IMEMDT 39,67,86* contato, ingestão, via subcutânea e intraperitoneal. Human systemic Reported in EPA TSCA Inventory. Lista de combate à comunidade. OSHA PEL: TWA 10 pprn Classificável como Carcinogênio DFG MAK: 2 ppm (11 mg/m3) CLASSIFICAÇÃO DO DOT: 3; Rótulo: Ingestão de líquidos inflamáveis, inalação, contacto com a pele e vias intraperitoneais. Efeitos reprodutivos experimentais. Irritante para a pele e olhos. Carcinogénio questionável. Incêndio inflamável, usar espuma, CO2, químico seco. Incompatível com materiais oxidantes. Quando aquecido para decomposição emite fumos acre e irritantes. Ver também ESTERS. efeitos por inalação: irritação conjuntiva, efeitos não especificados no sistema respiratório e efeitos nasais. Reprodução experimental Embora experiências com animais tenham mostrado que os álcoois butílicos possuem propriedades tóxicas, eles produziram poucos casos de envenenamento na indústria, provavelmente devido ao seu baixo índice relatado de ter resultado em irritação dos olhos, com inflamação da córnea, leve dor de cabeça e H2ziness, leve irritação do nariz e garganta, e dermatite nos dedos. A ceratite também tem sido relatada. Dados de mutação relatados.
Síntese química
n-Álcool butílico é obtido por fermentação de glicerol, mannite, amidos e açúcares em geral, usando Bacillus butylicussometimes sinergizados pela presença de Clostridium acetobutryricum; sinteticamente, a partir de acetileno.
Potencial Exposição
Álcoois butílicos são usados como solventes para tintas, lacas, vernizes, resinas naturais e sintéticas, gomas, óleos vegetais, corantes, cânforas e alcalóides. Também são utilizados como intermediários na fabricação de produtos farmacêuticos e químicos; na fabricação de couro artificial, vidro de segurança; cimentos de borracha e plástico, shellac,capa de chuva, filmes fotográficos, perfumes; e na fabricação de plásticos.
Fonte
1-Butanol ocorre naturalmente em amoras brancas e frutas de mamão (Duke, 1992). Identificado como um dos 140 constituintes voláteis em óleos de soja usados coletados de uma planta de processamento que frita carne bovina, frango e produtos de vitela (Takeoka et al., 1996).
Environmental Fate
2Biológico. 1-Butanol degradado rapidamente, presumivelmente por micróbios, em solos do Novo México liberando dióxido de carbono (Fairbanks et al., 1985). Bridié et al. (1979) relataram valores de DBO e DQO de 1,71 e 2,46 g/g usando efluentes filtrados de uma estação de tratamento biológico de resíduos sanitários. Estes valores foram determinados usando um método de diluição padrão a 20 °C por um período de 5 d. Heukelekian e Rand (1955) reportaram um valor de CBO 5-d similar de 1,66 g/g que é 64,0% do valor de CBO de 2,59 g/g. Usando a técnica de CBO para medir a biodegradação, o valor médio de CBO 5-d (mMBOD/mM 1-butanol) e a CBO foram de 3,64 e 60,7%, respectivamente (Vaishnav et al., 1987). Inóculo de lodo inativado, após um período de adaptação de 20-d, a remoção da DQO foi alcançada em 98,8%. A taxa média de biodegradação foi de 84,0 mg DQO/g?h (Pitter, 1976).
Fotolítica. Uma solução aquosa contendo cloro e irradiada com luz UV (λ = 350 nm)converteu 1-butanol em numerosos compostos clorados que não foram identificados (Oliver e Carey, 1977).
Constantes de taxa relatada para a reação de 1-butanol e radicais OH na atmosfera: 6,8 x10-10 cm3/molecule?sec a 292 K (Campbell et al., 1976), 8,31 x 10-12 cm3/molecule?sec(Wallington e Kurylo, 1987). Constantes de taxa relatadas para a reação de 1-butanol e OHradicals na atmosfera: 8,3 x 10-12 cm3/molécula?sec a 298 K (Atkinson, 1990); com OHradicals em solução aquosa: 2,2 x 10-9 L/molecule?sec (concentração de OH 10-17 M) (Anbar e Neta, 1967). Com base numa concentração atmosférica de OH de 1,0 x 106 molécula/cm3, a semi-vida do reporte de 1-butanol é de 0,96 d (Grosjean, 1997).
Chemical/Physical. A combustão completa no ar produz dióxido de carbono e vapor de água. Com uma chama fortemente luminosa (Windholz et al., 1983).
1-Butanol não hidrolisará porque não possui grupo funcional hidrolisável (Kollig, 1993).
A uma concentração influente de 1.000 mg/L, o tratamento com GAC resultou em uma concentração de efluentes de 466 mg/L. A adsorbabilidade do carbono utilizado foi de 107 mg/g de carbono (Guisti etal., 1974).
armazenamento
Armazenar o álcool n-butílico em local fresco, seco, bem ventilado, longe das áreas de fumo. O risco de incêndio pode ser agudo. É preferível armazenar fora ou em local separado. Separar de incompatibilidades. Os recipientes devem ser colados e aterrados para transferência, para evitar faíscas estáticas
Embarque
UN1120 Butanóis, Classe de Perigo: 3; Etiquetas: Líquido 3-Flamável. UN1212 Isobutanol ou álcool isobutílico, Classe de Perigo: 3; Rótulos: Líquido 3-Flamável
Purificação Métodos
Secar com MgSO4, CaO, K2CO3, ou NaOH sólido, seguido de refluxo com, e destilação de, pequenas quantidades de cálcio, magnésio ativado com iodo, ou amálgama de alumínio. Também pode ser seco com peneiras moleculares, ou por refluxo com n-butil ftalato ou succinato. (Para o método, ver Etanol.) n-Butanol também pode ser seco por destilação fracionada eficiente, passando água na primeira fração como um azeótropo binário (contém cerca de 37% de água). Um destilado ultravioleta-transparente foi obtido por secagem com magnésio e destilação a partir de ácido sulfanílico. Para remover bases, aldeídos e cetonas, o álcool é lavado com solução diluída de H2SO4 e depois NaHSO4; os ésteres são removidos por ebulição durante 1,5 horas com 10% de NaOH. Também foi purificado adicionando 2g de NaBH4 a 1,5L de butanol, borbulhando suavemente com argônio e refluxando durante 1 dia a 50o. Em seguida, adicionar 2g de sódio recém-cortado (lavado com butanol) e refluxar durante 1 dia. Destilar e recolher a fracção média.
Incompatibilidades
Álcoois butílicos podem formar uma mistura explosiva com o ar. Em todos os casos são Incompatíveis com oxidantes (cloratos, nitratos, peróxidos, permanganatos, percloratos, cloro, bromo, flúor, etc.); o contacto pode provocar incêndios ou explosões. Manter afastado de materiais alcalinos, bases fortes, ácidos fortes, oxoácidos, epóxidos. n-Butanol é incompatível com ácidos fortes; halogéneos, cáusticos, metais alcalinos; aminas alifáticas; isocianatos. sec-Butanol forma um peróxido de explosivo no ar. Ignitas com trióxido de cromo. Incompatível com oxidantes fortes; ácidos fortes; alifacaminas; isocianatos, peróxidos orgânicos. tert-Butanol é incompatível com ácidos fortes (incluindo ácido mineral), incluindo ácidos minerais; oxidantes fortes ou cáusticos, aminas alifáticas; isocianatos, metais alcalinos (i.e, lítio, sódio, potássio, rubídio, césio, cálcio). isoButanol é incompatível com ácidos fortes; oxidantes fortes; cáusticos, aminas alifáticas; isocianatos, metais alcalinos e terra alcalina. Pode reagir com alumínio em altas temperaturas
Descarte de resíduos
Incineração, ou enterrar resíduos absorvidos em um aterro aprovado.