1-butanol
1-butanol Kemiska egenskaper, användning, produktion
Karakteristik och upptäcktshistoria
1-butanol är en typ av alkohol med fyra kolatomer per molekyl. Dess molekylformel är CH3CH2CH2CH2CH2OH med tre isomerer, nämligen isobutanol, sek-butanol och tert-butanol. Det är en färglös vätska med alkohollukt.
Den har kokpunkten 117,7 ℃, densiteten (20 ℃) 0,8109g/cm3, fryspunkten 89,0 ℃, flampunkten 36~38 ℃, självantändningspunkten 689F och brytningsindexet (n20D) 1,3993. Vid 20 ℃ är dess löslighet i vatten 7,7 % (vikt) medan vattenlösligheten i 1-butanol var 20,1 % (vikt). Den är blandbar med etanol, eter och andra typer av organiska lösningsmedel. Den kan användas som lösningsmedel i en mängd olika färger och som råmaterial för tillverkning av mjukgörare, dibutylftalat. Det kan också användas för tillverkning av butylakrylat, butylacetat och etylenglykolbutyleter och även användas som extrakt av mellanprodukter för organisk syntes och biokemiska läkemedel och kan också användas vid tillverkning av tensider. Dess ånga kan bilda explosiva blandningar med luft med en explosionsgräns på 3,7-10,2 % (volymfraktion).
1-butanol upptäcktes först av C-A. Wurtz (fransman) från fuselolja som erhållits genom jäsning av alkohol 1852. År 1913 använde brittiska Strange-Graham Companies majs som råvara för framställning av aceton genom jäsningsprocess med butanol som huvudsaklig biprodukt. Senare, på grund av den ökande efterfrågan på butanol, började fermentationsproduktionsfabriken att huvudsakligen syntetisera n-butanol med aceton och etanol som den viktigaste biprodukten. Under andra världskriget började det tyska kemiföretaget (Ruhr) tillämpa propylenkarboxylmetoden för framställning av 1-butanol. I och med oljeindustrins framväxt på 1950-talet utvecklades syntesmetoden för 1-butanol snabbt, och propylenkarboxylmetoden hade den snabbaste utvecklingen.
Förberedelse av vattenmättad 1-butanollösning
Tillsätt 21 mL vatten och 100 mL 1-butanol till en separeringstratt på 150 mL, skaka i 3 minuter, stå för skiktning; och ta sedan bort det undre skiktet med det övre skiktet som vattenmättad 1-butanollösning. (Vattens densitet: 1 g/ml, 1-butanols densitet: 0,808~0,811 g/ml).
Innehållsanalys
För bestämning av 1-butanol och flyktiga föroreningar enligt den allmänna gaskromatografin (GT-10), använd följande villkor:
Stålkolonn, längd: 1,8 m, innerdiameter: 6,4 mm, förpackningsmaterialet bör vara 10 % polyetylenglykol 400M (PEG 400M) med bäraren 60/80 mesh diatoméjord som bärare.
Bärargas: Helium med en flödeshastighet på 45 ml/min. Detektor: Helium: Injektortemperatur 150 ℃, kolonntemperatur 90 0 ℃ detektor 150 ℃.
Ovanstående information är redigerad av Dai Xiongfengs kemikaliebok.
Toxicitet
ADI-värdet är inte specificerat (FAO/WHO, 1994).
GRAS (FEMA).
LD50: 790 mg/kg (råtta, oralt).
Användningar
1-Butanol är den viktigaste inom industrin och den mest studerade. 1-butanol är en färglös vätska med en stark, lätt alkoholisk lukt. Den används i kemiska derivat och som lösningsmedel för färger, vaxer, bromsvätska och rengöringsmedel.
Butanol är de tillåtna livsmedelsaromer som dokumenterats i Kinas ”hälsostandarder för livsmedelstillsatser”. Den används främst för beredning av livsmedelsaromer av bananer, smör, ost och whisky. För godis ska användningsmängden vara 34mg/kg, för bakverk 32mg/kg, för läskedrycker 12mg/kg, för kalla drycker 7,0mg/kg, för grädde 4,0mg/kg, för alkohol 1,0mg/kg.
Det används främst för tillverkning av n-butylplastbildare av ftalsyra, alifatisk dikarboxylsyra och fosforsyra som i stor utsträckning används i olika typer av plast- och gummiprodukter. Den kan också användas som råmaterial för tillverkning av butyraldehyd, smörsyra, butylamin och butyllaktat inom organisk syntes. Det kan också användas som extraktionsmedel för olja, läkemedel (t.ex. antibiotika, hormoner och vitaminer) och kryddor samt som tillsatser i alkydfärg. Det kan användas som lösningsmedel för organiska färgämnen och tryckfärg samt som avvaxningsmedel.
Produktionsmetod
Det finns flera metoder för deras framställning.
Fermentering
Förr i tiden har produktionen av butanol också använt potatis, spannmål eller socker som råvara och genom deras hydrolys jäsning. Den resulterande produkten från jäsningsbuljongen innehåller en butanolhalt på 54,8 %~58,5 %, en acetonhalt på 30,9 %~33,7 % och en etanolhalt på 7,8 %-14,2 %. I och med utvecklingen av den petrokemiska industrin har fermenteringsmetoden gradvis fasats ut. Reaktionsekvationen är följande: (C6H10O5) n → n-C6H12O6 → CH3COCH3 + C4H9OH + C2H5OH
Den resulterande jäsningsbuljongen fraktionerades ytterligare för att erhålla aceton, etanol och n-butanol separat.
Acetaldehydmetoden
Ta acetaldehyd som råmaterial, tillsätt utspädd alkalilösning för att ge 2-hydroxibutyraldehyd vid en temperatur under 20 ℃ där reaktionen stoppas när den når 50 %. Använd alkali för att neutralisera syran och återvinn den oreagerade acetaldehyden och extrahera 2-hydroxibutyraldehyd. Använd sedan sura katalysatorer som svavelsyra och ättiksyra för dehydrering för att erhålla krotonaldehyd vid 105-137 ℃, använd sedan kopparkomplexkatalysator för hydrering vid 160-240 ℃ för att erhålla råbutyraldehyd och 1-butanol med destillation för att erhålla produkterna. CH3CH = CHCHO + H2 CH3CH2CH2CHO + CH3CH2CH2CH2CH2OH
Dess syntesmetod innefattar följande flera sätt:
Fermentering och propylenkarbonylsyntes
Placera propylen, kolmonoxid och väte till katalysatorbädden för reaktion med katalysatorn som är zeolit för att absorbera koboltsalt eller fettsyra kobolt med reaktionstemperaturen 130~160 ℃ och reaktionstrycket 20~25MPa. Reaktionen kan generera n-butyraldehyd och isobutyraldehyd med separation genom destillation och ytterligare katalytisk hydrering av n-butyraldehyd för att erhålla 1-butanol. CH3CH2CH2CH2CHO + H2 → CH3CH2CH2CH2CH2OH
Du kan alternativt använda lågtrycksmetoden med förstastegsmetod av propylen, kolmonoxid och vatten för att syntetisera butanol med reaktionstemperaturen 100~104 ℃ och trycket 1,5MPa. Den tillämpar blandningen av järnpentakarbonyl, n-butylpyrrolidin och vatten. Envägsomvandlingen av propylen är dock låg med endast 8-10 %. Reaktionsekvation: CH3CH = CH2 + 3CO + 2H2O → n-C4H9OH + 2CO2
Beskrivning
n-Butylalkohol är en färglös brännbar vätska med stark alkoholisk lukt. n-Butylalkohol är en starkt brytande vätska och brinner med en starkt lysande låga. Den är oförenlig med starka syror, starka oxidationsmedel, aluminium, syraklorider, syraanhydrider, koppar och kopparlegeringar. n-Butylalkohol har en omfattande användning inom ett stort antal industrier. n-Butylalkohol används t.ex. som lösningsmedel i industrier som är förknippade med tillverkningen av färger, lacker, syntetiska hartser, gummiblandningar, läkemedel, vegetabiliska oljor, färgämnen och alkaloider. n-Butylalkohol används vid tillverkningen av konstläder, gummi, plastcement, schellack, regnrockar, parfymer och fotografiska filmer.
Kemiska egenskaper
n-Butylalkohol är en färglös brännbar vätska med en stark alkoholisk lukt. n-Butylalkohol är en starkt brytande vätska och brinner med en starkt lysande låga. Den är oförenlig med starka syror, starka oxidationsmedel, aluminium, syraklorider, syraanhydrider, koppar och kopparlegeringar. n-Butylalkohol har omfattande användning inom ett stort antal industrier. Den används t.ex. som lösningsmedel i industrier som är förknippade med tillverkning av färger, lacker, syntetiska hartser, gummi, läkemedel, vegetabiliska oljor, färgämnen och alkaloider. n-Butylalkohol används vid tillverkning av konstläder, gummi- och plastcement, schellack, regnrockar, parfymer och fotografiska filmer. Den är ett lösningsmedel, en kemisk mellanprodukt och en tillsats i blyfri bensin.
Kemiska egenskaper
1-Butanol är en färglös, flyktig vätska med en ransig söt lukt.
Tröskelvärdet för luftlukt av 1-butanol rapporterades vara0,83 ppm ; andra har identifierat den lägsta koncentrationen med identifierbar lukt som 11 och 15 ppm .
Fysiska egenskaper
Klar, färglös vätska med en rancig söt lukt som liknar fuselolja. Experimentellt bestämda tröskelkoncentrationer för upptäckt och igenkännande av lukt var 900 μg/m3 (300 ppbv) respektive 3,0 mg/m3 (1,0 ppmv) (Hellman och Small, 1974). Lukttröskelkoncentrationen i vatten är 500 ppmb (Buttery et al., 1988). Den minst detekterbara lukttröskeln i koncentrerat vatten vid 60 °C var 0,2 mg/L (Alexander et al., 1982). Cometto-Mu?iz et al. (2000) rapporterade tröskelkoncentrationer för näsan som varierar från cirka 900 till 4 000 ppm.
Förekomst
Rapporterad förekomst i pepparmyntsolja från Brasilien, Achillea ageratum, te, äppelarom, amerikanska tranbär, svarta vinbär, guava, papaya, kokt sparris, tomat, schweizerost, parmesanost, upphettat smör, cognac, armagnac, rom och cider.
Användningar
1-Butanol används vid tillverkning av butylacetat, butylglykoleter och mjukgörare som dibutylftalat, som lösningsmedel inom beläggningsindustrin, som lösningsmedel för extraktion av oljor, läkemedel och kosmetiska nagelprodukter samt som ingrediens i parfymer och aromer.
1-Butanol förekommer i eldningsolja och som avledningsprodukt vid jäsning av alkoholhaltiga drycker som öl och vin. Det finns i nötköttsfett, kycklingbuljong och cigarettrök utan filter (Sherman 1979).
Användningsområden
Lacklösningsmedel; tillverkning av plast- och gummicement
Användningsområden
Som lösningsmedel för fetter, vaxer, hartser, schellack, fernissa, gummi etc.; tillverkning av lack, rayon, tvättmedel, andra butylföreningar; inom mikroskopi för att förbereda paraffinininläggningsmaterial.
Produktionsmetoder
Den viktigaste kommersiella källan till 1-butanol är n-butyraldehyd som erhålls genom oxoreaktion av propylen, följt av hydrering i närvaro av en katalysator. 1-butanol har också framställts från etanol genom successiv dehydrogenering till acetaldehyd, följt av en aldolprocess. Den tidigaste kommersiella metoden för att framställa 1-butanol, som fortfarande används i stor utsträckning i många länder i tredje världen, använder fermentering av melass eller majsprodukter med Clostridium acetobutylicum.
Definition
Två alkoholer som härrör från butan: den primära alkoholen butan-1-ol (CH3(CH2)2CH2OH) och den sekundära alkoholen butan-2-ol (CH3CH(OH)CH2CH3). Båda är färglösa flyktiga vätskor som används som lösningsmedel.
Definition
ChEBI: En primär alkohol som är butan där ett väte i en av metylgrupperna är utbytt mot en hydroxigrupp. Den produceras i små mängder hos människor av tarmmikroberna.
Tröskelvärden för aromer
Detektion: 500 ppb till 509 ppm
Allmän beskrivning
Färglös vätska. Används i organisk kemisk syntes, mjukgörare, tvättmedel osv.
Luft & Vattenreaktioner
Lättantändligt. Lösligt i vatten.
Reaktivitetsprofil
1-Butanol angriper plaster. . Blandningar med koncentrerad svavelsyra och stark väteperoxid kan orsaka explosioner. Kan bilda explosiv butylhypoklorit genom att reagera med hypoklorsyra. Kan bilda butylexplosiv butylhypoklorit med klor.
Faror
Giftigt vid långvarig inandning, irriterande för ögonen. Giftigt när det absorberas av huden. Brandfarlig, måttlig brandrisk. Irriterande för ögonen och de övre luftvägarna.
Hälsorisk
Exponering för n-butylalkohol genom inandning, förtäring och/eller hudabsorption är skadlig. n-Butylalkohol är irriterande, har en narkotisk effekt och är CNS-deprimerande. Butylalkoholer har rapporterats orsaka förgiftning med symtom som inkluderar, men är inte begränsade till, irritation av ögon, näsa, hals och andningsorgan. Långvarig exponering resulterar i symtom på huvudvärk, yrsel, sömnighet, hornhinneinflammation, suddig syn, fotofobi och sprucken hud. Det rekommenderas att arbetstagare som kommer i kontakt med n-butylalkohol ska använda skyddskläder och barriärkrämer. Yrkesarbetare med redan existerande hudstörningar eller ögonproblem eller nedsatt lever-, njur- eller andningsfunktion kan vara mer mottagliga för ämnets effekter.
Hälsofara
Bedövning, illamående, huvudvärk, yrsel, irritation av luftvägarna. Mildt irriterande för hud och ögon.
Hälsofara
Toxiciteten hos 1-butanol är lägre än hos dess kolanalog. Målorgan är hud, ögon och andningsorgan. Inandning orsakar irritation i ögon, näsa och hals. 1-butanol har visat sig orsaka allvarlig skada på kaniners ögon och penetrera hornhinnan vid inblåsning i ögonen. Kronisk exponering av människor för höga koncentrationer kan orsaka fotofobi, suddig syn och tårflöde.
En koncentration på 8000 ppm var maternellt giftig för råttor och orsakade minskad viktökning och minskat foderintag. Teratogenicitet observerades vid denna koncentration med en liten ökning av missbildningar i skelettet (Nelsonet al. 1989).
I en akut oral engångsdos är LD50-värdet (råttor) 790 mg/kg; i en dermal dos är LD50-värdet (kaniner) 4 200 mg/kg.
n-butanol oxideras in vivo enzymatiskt såväl som icke-enzymatiskt och avlägsnas snabbt från kroppen i urinen och i utandningsluften. Det hämmar den metabolism av etanol som orsakas av enzymet alkyldehydrogenas.
Baserat på tillgängliga uppgifter anses användningen av n-butanol som ingrediens vara säker med nuvarande metoder och koncentrationer i kosmetiska nagelprodukter (Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association 1987a).
Brandfarlighet
LÖKTIGT FLAMMBAR: antänds lätt av värme, gnistor eller lågor. Ångor kan bilda explosiva blandningar med luft. Damparna kan ta sig till antändningskällan och blixtrade tillbaka. De flesta ångor är tyngre än luft. De sprids längs marken och samlas i låga eller slutna utrymmen (avlopp, källare, tankar). Risk för explosion av ångor inomhus, utomhus eller i avlopp. Avrinning till avlopp kan skapa brand- eller explosionsrisk. Behållare kan explodera vid upphettning. Många vätskor är lättare än vatten.
Kemisk reaktivitet
Reaktivitet med vatten Ingen reaktion; Reaktivitet med vanliga material: Inga reaktioner; Stabilitet under transport: Stabil; Neutraliserande medel för syror och kaustika: Inte relevant; Polymerisering: Polymerisationshämmare: Inte relevant: Inte relevant: Polymerisering: Ej relevant.
Säkerhetsprofil
Ett gift vid intravenös tillförsel. Måttligt giftigt vid hudgenomgång: Grupp 3 IMEMDT 7,56,87; Animal Inadequate Evidence IMEMDT 39,67,86* kontakt, intag, subkutan och intraperitoneal väg. Systemisk för människor Rapporterad i EPA TSCA Inventory. Gemenskapens lista över bekämpningsåtgärder. OSHA PEL: TWA 10 pprn Klassificerbar som cancerframkallande DFG MAK: 2 ppm (11 mg/m3) DOT CLASSIFICATION: 3; Etikett: Brandfarlig vätska: Intag, inandning, hudkontakt och intraperitoneala vägar. Experimentella reproduktionseffekter. Irriterar huden och ögonen. Tveksam cancerframkallande. Brandfarlig brandbekämpning, använd skum, CO2, torrkemikalier. Inkompatibel med oxiderande material. Vid upphettning till nedbrytning avger den svidande och irriterande ångor. Se även ESTERS. effekter vid inandning: irritation av bindhinnor, ospecificerade effekter på andningsorganen och effekter på näsan. Experimentell reproduktion Även om djurförsök har visat att butylalkoholerna har toxiska egenskaper har de gett upphov till få fall av förgiftning inom industrin, troligen på grund av deras låga rapporterade resultat: ögonirritation med hornhinneinflammation, lätt huvudvärk och H2ziness, lätt irritation av näsa och hals samt dermatit på fingrarna. Keratit har också rapporterats. Uppgifter om mutationer har rapporterats.
Kemisk syntes
n-Butylalkohol erhålls genom jäsning av glycerol, mannit, stärkelse och sockerarter i allmänhet, med hjälp av Bacillus butylicussom ibland är synergieffekter av närvaron av Clostridium acetobutryricum; syntetiskt, från acetylen.
Potentiell exponering
Butylalkoholer används som lösningsmedel för färger, lacker, fernissa, naturliga och syntetiska hartser, gummi, vegetabiliska oljor, färgämnen, kamfer och alkaloider. De används också som mellanprodukter vid tillverkning av läkemedel och kemikalier, vid tillverkning av konstläder, säkerhetsglas, gummi- och plastcement, schellack, regnrockar, fotografiska filmer, parfymer och vid plasttillverkning.
Källa
1-Butanol förekommer naturligt i vita mullbär och papayafrukter (Duke, 1992). Identifierades som en av 140 flyktiga beståndsdelar i använda sojaoljor som samlats in från en bearbetningsanläggning som stekte olika nöt-, kyckling- och kalvköttsprodukter (Takeoka et al., 1996).
Miljöförlopp
2Biologiskt. 1-butanol bryts snabbt ned, förmodligen av mikrober, i mark i New Mexico och släpper ut koldioxid (Fairbanks et al., 1985). Bridié et al. (1979) rapporterade BOD- och COD-värden på 1,71 och 2,46 g/g med hjälp av filtrerat avloppsvatten från ett biologiskt reningsverk för sanitärt avfall. Dessa värden bestämdes med hjälp av en standardutspädningsmetod vid 20 °C under 5 dagar. Heukelekian och Rand (1955) rapporterade ett liknande BOD-värde efter 5 dagar på 1,66 g/g, vilket är 64,0 % av ThOD-värdet på 2,59 g/g. Om man använder BOD-tekniken för att mäta den biologiska nedbrytningen var det genomsnittliga 5-d BOD-värdet (mMBOD/mM 1-butanol) och ThOD 3,64 respektive 60,7 % (Vaishnav et al., 1987). Efter en anpassningsperiod på 20 dagar uppnåddes 98,8 % av COD-avskiljning i inokulum av inaktiverat slam. Den genomsnittliga biologiska nedbrytningshastigheten var 84,0 mg COD/g?h (Pitter, 1976).
Fotolytisk. En vattenlösning som innehöll klor och som bestrålades med UV-ljus (λ = 350 nm) omvandlade 1-butanol till många klorerade föreningar som inte identifierades (Oliver och Carey, 1977).
Rapporterade hastighetskonstanter för reaktionen mellan 1-butanol och OH-radikaler i atmosfären: 6,8 x10-10 cm3/molekyl?sek vid 292 K (Campbell et al., 1976), 8,31 x 10-12 cm3/molekyl?sek (Wallington och Kurylo, 1987). Rapporterade hastighetskonstanter för reaktionen mellan 1-butanol och OH-radikaler i atmosfären: 8,3 x 10-12 cm3/molekyl?sek vid 298 K (Atkinson, 1990); med OH-radikaler i vattenlösning: 2,2 x 10-9 L/molekyl?sek (OH-koncentration 10-17 M) (Anbar och Neta, 1967). Baserat på en atmosfärisk OH-koncentration på 1,0 x 106 molekyl/cm3 är den rapporterade halveringstiden för 1-butanol 0,96 d (Grosjean, 1997).
Kemisk/fysisk. Fullständig förbränning i luft ger koldioxid och vattenånga. Brinner med en starkt lysande låga (Windholz et al., 1983).
1-butanol hydrolyseras inte eftersom den inte har någon hydrolyserbar funktionell grupp (Kollig, 1993).
Vid en inflödeskoncentration på 1 000 mg/L resulterade behandling med GAC i en utflödeskoncentration på 466 mg/L. Det använda kolets adsorptionsförmåga var 107 mg/g kol (Guisti etal., 1974).
förvaring
Förvara n-butylalkohol på en sval, torr och välventilerad plats, borta från rökområden. Brandrisken kan vara akut. Utomhus eller fristående förvaring är att föredra. Separat från oförenliga ämnen. Behållare bör vara bundna och jordade för överföring för att undvika statiska gnistor
Transport
UN1120 Butanoler, faroklass: 3; Etiketter: 3 – Brandfarlig vätska. UN1212 Isobutanol eller isobutylalkohol, faroklass: 3; Etiketter:
Rengöringsmetoder
Torka den med MgSO4, CaO, K2CO3 eller fast NaOH, följt av återflöde med, och destillation från, små mängder kalcium, magnesium aktiverat med jod eller aluminiumamalgam. Den kan också torkas med molekylsikten eller genom återflödesbehandling med n-butylftalat eller succinat. (För metod, se Etanol.) n-Butanol kan också torkas genom effektiv fraktionerad destillation, där vatten passerar över i den första fraktionen som en binär azeotropp (innehåller ca 37 % vatten). Ett ultraviolett genomskinligt destillat har erhållits genom torkning med magnesium och destillation från sulfanilsyra. För att avlägsna baser, aldehyder och ketoner tvättas alkoholen med utspädd H2SO4 och därefter NaHSO4-lösning; estrar avlägsnas genom kokning i 1,5 timmar med 10 % NaOH. Den har också renats genom att tillsätta 2 g NaBH4 till 1,5 l butanol, bubbla försiktigt med argon och återflöda i 1 dag vid 50o C. Därefter tillsätts 2 g nyklippt natrium (tvättat med butanol) och återflödes i 1 dag. Destillera och samla in den mellersta fraktionen.
Inkompatibiliteter
Butylalkoholer kan bilda explosiva blandningar med luft. I samtliga fall är de oförenliga med oxidationsmedel (klorater, nitrater, peroxider, permanganater, perklorater, klor, brom, fluor etc.); kontakt kan orsaka bränder eller explosioner. Hålls borta från alkaliska material, starka baser, starka syror, oxosyror, epoxider. Attackerar vissa plaster, gummi och beläggningar. n-Butanol är oförenligt med starka syror, halogener, kaustika, alkalimetaller, alifatiska aminer, isocyanater. sec-Butanol bildar en explosiv peroxid i luft. Inkompatibel med starka oxidationsmedel, starka syror, alifatiska aminer, isocyanater, organiska peroxider. tert-Butanol är inkompatibel med starka syror (inklusive mineralsyror), inklusive mineralsyror, starka oxidationsmedel eller kaustika, alifatiska aminer, isocyanater, alkalimetaller (t.ex, litium, natrium, kalium, rubidium, cesium, francium). isoButanol är oförenlig med starka syror, starka oxidationsmedel, kaustika, alifatiska aminer, isocyanater, alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller. Kan reagera med aluminium vid hög temperatur
Avfallshantering
Förbränning eller begrava absorberat avfall i en godkänd fyllning.