2-Метилпропанол-1
2-Метилпропанол-1 (изобутиловый спирт, изобутанол) — спирт с формулой (CH3)2CHCH2OH, бесцветная, горючая жидкость с характерным запахом. В основном используется в качестве растворителя. Изомерен другим бутиловым спиртам: бутанолу-1, бутанолу-2, 2-метилпропанолу-2.
| 2-Метилпропанол-1[1][2] | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Общие | |||
| Систематическое наименование |
2-Метилпропанол-1 | ||
| Традиционные названия | Изобутиловый спирт, изобутанол | ||
| Хим. формула | C4H10O | ||
| Рац. формула | (CH3)2CHCH2OH | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | бесцветная жидкость | ||
| Молярная масса | 74,12 г/моль | ||
| Плотность | 0,8016 г/см³ | ||
| Поверхностное натяжение | 22,94·10–3 Н/м | ||
| Кинематическая вязкость |
4 мм²/с (при 20 °C) |
||
| Энергия ионизации | 10,12 ± 0,01 эВ[3] | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | –108 °C | ||
| • кипения | 108 °C | ||
| • вспышки | 28 °C | ||
| • самовоспламенения | 415 °C | ||
| Пределы взрываемости | 1,7—10,6 % | ||
| Критическая точка | |||
| • температура | 274,6 °C | ||
| • давление | 42,39 атм | ||
| Мол. теплоёмк. | 181,2 Дж/(моль·К) | ||
| Энтальпия | |||
| • образования | –334,7 кДж/моль | ||
| • плавления | 6,32 кДж/моль | ||
| • кипения | 41,8 кДж/моль | ||
| • сублимации | 50,8 кДж/моль | ||
| Давление пара | 9 ± 0 мм рт.ст.[3] | ||
| Химические свойства | |||
| Растворимость | |||
| • в воде | 8,5 % | ||
| Диэлектрическая проницаемость | 17,93 | ||
| Оптические свойства | |||
| Показатель преломления | 1,3958 | ||
| Структура | |||
| Дипольный момент | 1,64 Д | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 78-83-1 | ||
| PubChem | 6560 | ||
| Рег. номер EINECS | 201-148-0 | ||
| SMILES | |||
| InChI | |||
| RTECS | NP9625000 | ||
| ChEBI | 46645 | ||
| ChemSpider | 6312 | ||
| Безопасность | |||
| ЛД50 | 2460 мг/кг | ||
| Фразы риска (R) | R10, R37/38, R41, R67 | ||
| Фразы безопасности (S) | S7/9, S13, S26, S37/39, S46 | ||
| Краткие характер. опасности (H) |
H226, H315, H318, H335, H336 |
||
| Меры предостор. (P) |
P261, P280, P305+P351+P338 |
||
| Сигнальное слово | Опасно | ||
| Пиктограммы СГС |
   |
||
| NFPA 704 | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
Производство
Промышленное получение 2-метилпропанола-1 сводится к использованию трёх методов:
- гидроформилирования пропена (оксосинтез),
- каталитического гидрирования оксида углерода(II),
- реакции гомологизации[4].
Первый метод основан на реакции пропилена с монооксидом углерода и водородом в присутствии кобальтового катализатора при температуре 100—180 °C и давлении 20—30·106 Па. При этом в качестве продуктов одновременно образуются бутаналь и 2-метилпропаналь, соотношение которых в данных условиях составляет 3 : 1. Современные процессы, в которых применяется катализатор на основе модифицированного родия, имеют бо́льшую селективность, давая 92—95 % бутаналя. В то же время использование немодифицированного родия приводит к 50 % содержанию 2-метилпропаналя в конечной смеси продуктов. Дальнейшее гидрирование 2-метилпропаналя даёт изобутиловый спирт[4].
2-Метилпропанол-1 может быть также получен в реакции пропилена с монооксидом углерода и водой. Данный процесс был разработан Реппе в 1942 году. В ходе этой реакции спирт образуется непосредственно из алкена, однако, как и в случае первого метода, образуется смесь двух изомерных спиртов[4].
Компания BASF разработала способ получения изобутилового спирта, основанный на каталитическом гидрировании монооксида углерода и приводящий к образованию смеси, содержащей 50 % метанола и 11—14 % 2-метилпропанола-1, а также другие продукты. BASF прекратила производить изобутиловый спирт этим методом после разработки оксосинтеза и нефтехимического пути синтеза изобутанола[4].
Физические свойства
Изобутиловый спирт является бесцветной горючей жидкостью с характерным запахом. Он полностью смешивается с распространёнными органическими растворителями. Его растворимость в воде составляет 8,5 % мас. при 20 °C, 7,5 % мас. при 30 °C, тогда как концентрация насыщенного раствора воды в изобутиловом спирте составляет 15 % мас. при 20 °C и 17,3 % мас. при 30 °C. Изобутиловый спирт образует азеотропные смеси с водой и толуолом, содержащие 67-70 % и 44,5 % изобутилового спирта и кипящие при 89,8 °C и 101,2 °C соответственно[4].
Химические свойства
Дегидратация изобутилового спирта является хорошо разработанным промышленным процессом. Её проводят в присутствии γ-оксида алюминия при 300—350 °C с практически полной конверсией и выходом изобутилена более 90 %. Изобутиловый спирт может быть дегидрирован в присутствии оксида марганца(IV) MnO2, диоксида селена SeO2 и даже в отсутствие окислителей. Его превращение в изомасляную кислоту под действием стандартных окисляющих систем. В присутствии кислотных катализаторов 2-метилпропанол-1 может образовывать сложные эфиры с карбоновыми кислотами[4].
Применение
Изобутиловый спирт применяется в различных областях и, благодаря низкой стоимости, может служить заменой бутанолу-1. Он используется в качестве растворителя, добавки к нитроцеллюлозе и резинам, осушителя, компонента чернил для печати[4]. Может входить в состав лаков, средств для удаления краски, духов, гидравлической жидкости[5].
Безопасность
Самая низкая опубликованная летальная доза для изобутилового спирта составляет 2460 мг/кг (крысы, перорально) и 3400 мг/кг (кролики, через кожу), что свидетельствует о низкой токсичности при локальном воздействии. Летальная концентрация составляет 1330 мг/л (рыбы, 96 ч). Наркотическая доза для мышей равна 6400 м. д. в течение 136 ч. Изобутиловый спирт вызывает раздражение слизистой глаз и кожных покровов у кроликов. Исследования показали, что изобутиловый спирт может иметь канцерогенное действие[4].
Изобутиловый спирт токсичен[6]. Максимально-разовая ПДК = 10 мг/м3[7]. А порог восприятия запаха (среднее значение в группе людей) может составлять, например, 160 мг/м3[8].
Примечания
- Dean J. A. Lange's Handbook of Chemistry. — 15th Ed. — McGraw-Hill, Inc, 1999. — ISBN 0-07-016384-7.
- Sigma-Aldrich. 2-Methyl-1-propanol, anhydrous. Дата обращения: 9 ноября 2013.
- http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0352.html
- Hahn H.-D., Dämbkes G., Rupprich N., Bahl H., Frey G. D. Butanols // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Wiley. — 2013. — doi:10.1002/14356007.a04_463.pub3.
- Спирты. Энциклопедия по охране и безопасности труда. Институт промышленной безопасности, охраны труда и социального партнерства. Дата обращения: 20 апреля 2020.
- МКХБ Международная организация труда. МКХБ № 0113. Изобутанол 2-Метилпропанол-1. www.ilo.org/dyn/icsc/ (2018). Дата обращения: 10 ноября 2019.
- (Роспотребнадзор). № 1398. 2-Метилпропан-1-ол (изобутиловый спирт) // ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» / утверждены А.Ю. Поповой. — Москва, 2018. — С. 99. — 170 с. — (Санитарные правила).
- Johannes May. Odor Thresholds of Solvents for Assessment of Solvent Odors in the Air [Geruchsschwellen von Losemitteln zur Bewertung von Losemittelgeruchen in der Luft] (нем.) // Staub, Reinhaltung der Luft. — Dusseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1966. — September (vol. 26 (H. 9). — S. 385–389. — ISSN 0039-0771., цитируется по: Office of Air Quality Planning and Standards. Reference Guide To Odor Thresholds For Hazardous Air Pollutants Listed In The Clean Air Act Amendments Of 1990 (англ.). — Research Triangle Park, North Carolina: United States Environmental Protection Agency, 1992. — 89 p. — (EPA600/R-92/047).
Ссылки
- Sigma-Aldrich. ИК-спектр 2-метилпропанола-1. Дата обращения: 9 ноября 2013.
- Sigma-Aldrich. ЯМР-спектр 2-метилпропанола-1. Дата обращения: 9 ноября 2013.