1,4-Диоксан

Диоксан — циклическое химическое соединение с формулой C4H8O2. Традиционно под диоксаном понимается 1,4-диоксан (диэтилендиоксид), циклический простой эфир, хотя существуют также 1,2-диоксан и 1,3-диоксан.

1,4-​Диоксан
Общие
Систематическое
наименование		 1,4-​диоксан, 1,4-​диоксациклогексан
Традиционные названия диоксан
Хим. формула O(CH2CH2)2O
Рац. формула C4H8O2
Физические свойства
Состояние жидкость
Примеси образует перекиси
Молярная масса 88,11 г/моль
Плотность 1,033 г/см³
Энергия ионизации 9,13 ± 0,01 эВ[1]
Термические свойства
Температура
 • плавления 12 °C
 • кипения 101 °C
 • вспышки 5 °C
Пределы взрываемости 2 ± 1 об.%[1]
Энтальпия
 • образования -354 кДж/моль
Давление пара 29 ± 0 мм рт.ст.[1]
Химические свойства
Растворимость
 • в воде смешивается
 • в спирте смешивается
 • в эфире смешивается
Оптические свойства
Показатель преломления 1,42241
Классификация
Рег. номер CAS 123-91-1
PubChem 31275
Рег. номер EINECS 204-661-8
SMILES
InChI
RTECS JG8225000
ChEBI 47032
ChemSpider 29015
Безопасность
ЛД50 5170 мг/кг
NFPA 704
3
2
1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
 Медиафайлы на Викискладе

Диоксан применяется в органической химии в качестве полярного апротонного растворителя. В основном используется как стабилизатор 1,1,1-трихлорэтана. Имеет сладковатый запах, схожий с запахом диэтилового эфира. Диоксан — побочный продукт этоксилирования в производстве поверхностно-активных веществ, например, натрий лауретсульфата, этоксилированных спиртов и др. По Proposition 65 в Калифорнии диоксан признан канцерогеном[2].

Свойства

1,4-Диоксан — бесцветная подвижная жидкость с эфирным запахом. Взрывопожароопасен: пределы взрываемости в воздухе 1,97—22,5 % (по объёму).

1,4-Диоксан смешивается с водой, спиртом, эфиром; образует с водой азеотропную смесь (tkип 87,8 °C, 81,6 % диоксана).

Получение и структура

В промышленности диоксан получают из этиленгликоля, из хлорекса и окиси этилена:

Молекула центросимметрична и принимает пространственную конформацию «кресла», типичную для производных циклогексана. Молекула конформационно подвижная и может также легко принять конформацию «ванны», необходимую для хелатирования катионов металлов.

Очистка и сушка

При стоянии диоксан образует пероксиды, поэтому его нельзя сушить и перегонять до их полного удаления.

Для очистки к диоксану добавляют 5 % (об.) концентрированной серной кислоты и 2 часа кипятят с обратным холодильником. После охлаждения к диоксану при энергичном встряхивании добавляют твердый гидроксид калия до тех пор, пока его гранулы не перестанут разрушаться. Затем диоксан отфильтровывают от осадка, добавляют металлический натрий и снова кипятят с обратным холодильником. Затем диоксан перегоняют ещё раз.

Применение

Диоксан используют как хороший растворитель, например для ацетилцеллюлозы, минеральных и растительных масел, красок.

Диоксан используется также как стабилизатор для 1,1,1-трихлорэтана для его хранения и транспортирования в алюминиевых ёмкостях.

Свойство растворителя

Диоксан — относительно малополярный растворитель, он имеет бóльшую растворяющую способность, чем диэтиловый эфир. Если диэтиловый эфир плохо растворим в воде, то диоксан гигроскопичен и смешивается с водой в любых соотношениях. Диоксан служит многофункциональным апротонным растворителем.

Диоксан используется в качестве стандарта для ПМР-спектроскопии в D2O.

Безопасность

Несмотря на сравнительно малую токсичность — ЛД50 5170 мг/кг — диоксан раздражает глаза и дыхательный тракт, а также подозревается в способности поражать центральную нервную систему, печень и почки.

Известны факты, когда случайное воздействие 1,4-диоксана на рабочих приводило к смертельным исходам. Диоксан классифицируют IARC как Group 2B канцероген: возможно, что он канцерогенен для людей, так как известно его канцерогенное действие на животных.

Как и другие простые эфиры, диоксан соединяется с атмосферным кислородом при стоянии, образуя взрывоопасные пероксиды. Взрывоопасны смеси с воздухом, КПВ содержит 1,97‒25 об. % диоксана. Предельно допустимая концентрация его в воздухе 0,01 мг/л.

Воздействие на природу

Диоксан на уровне 1 мкг/л был обнаружен в некоторых местах в США[3]. Он малотоксичен для водных форм жизни и биодеградирует различными путями[4]. Проблема обостряется из-за высокой растворимости диоксана в воде, он не задерживается почвой и попадает в подземные воды. Он устойчив к существующим процессам биодеградации. В результате пятно заражения больше, чем у обычных растворителей.[5].

Изомеры 1,4-диоксана

1,2-Диоксан является типичным циклическим пероксидом. Образуется при действии пероксида водорода на бис-метилсульфонат 1,4-бутандиола. Гидрирование 1,2-диоксана приводит к 1,4-бутандиолу, его щелочной или кислотный гидролиз — к 4-гидроксимасляному альдегиду.

1,3-Диоксан относится к классу циклических ацеталей. Его производное — 4,4-диметил-1,3-диоксан — является промежуточным веществом при синтезе изопрена из формальдегида и изобутанола.

Примечания
  1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0237.html
  2. «Proposition 65 List of Chemicals» (PDF). Office of Environmental Health Hazard Assessment. 1,4-Dioxane cancer 123-91-1 January 1, 1988.
  3. 1, 4-Dioxane Fact Sheet: Support Document (недоступная ссылка). OPPT Chemical Fact Sheets. United States Environmental Protection Agency (February 1995). Архивировано 21 февраля 2012 года.
  4. M. Kinne, M. Poraj-Kobielska, S. A. Ralph, R. Ullrich, M. Hofrichter, K. E. Hammel «Oxidative cleavage of diverse ethers by an extracellular fungal peroxygenase» J. Biol. Chem. 2009, volume 284, pp. 29343-9.
  5. Crawford, Scott. "Down N' Dirty With 1,4-Dioxane." (недоступная ссылка). XDD, LLC's Xpert Solutions Newsletter (Fall 2007/Winter 2008). Дата обращения: 16 января 2008. Архивировано 21 февраля 2012 года.

Литература
  • Кнунянц И. Л. и др. т.2 Даффа-Меди // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — 671 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-035-5.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.