Μεθανόλη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Μεθανόλη
Methanol-2D.png
Methanol flat structure.png
Methanol-3D-balls.png
Methanol-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Μεθανόλη
Άλλες ονομασίες Μεθυλική αλκοόλη
Ξυλόπνευμα
Υδροξυμεθάνιο
Καρβινόλη
Οξαιθάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος CH4O
Μοριακή μάζα 32,04 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3OH
Συντομογραφίες MeOH
Αριθμός CAS 67-56-1
SMILES CO
InChI 1/CH4O/c1-2/h2H,1H3
Αριθμός RTECS PC1400000
PubChem CID 887
ChemSpider ID 864
Δομή
Διπολική ροπή 1,69 D
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης −97 °C
Σημείο βρασμού 64,7 °C
Κρίσιμη θερμοκρασία 240 °C
Κρίσιμη πίεση 79,5 atm
Πυκνότητα 791,8 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
Αναμείξιμη
Ιξώδες 0,59 mPa (20 °C)
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,328 (20 °C)
Τάση ατμών 13,02 kPa (20 °C)
Εμφάνιση Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
pKa ~15,5
Βαθμός οκτανίου 96
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
11-12 °C
Σημείο αυτανάφλεξης 385 °C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard T.svg
Eύφλεκτη (F)
Τοξική (T)
Φράσεις κινδύνου R11 R23/24/25
R39/23/24/25
Φράσεις ασφαλείας (S1/2) S7, S16 S36/37
S45
LD50 5,63 g/kg[1]
6,2-13,0 g/kg[2]
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
3
0
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά


Η «μεθανόλη»[3] είναι οργανική χημική ένωση άνθρακα, οξυγόνου και υδρογόνου, που αντιπροσωπεύεται από τους τύπους CH4O, CH3OH (ο τελευταίος γράφεται συντομογραφικά και ως MeOH). Παλιά είχε το όνομα «ξυλόπνευμα» (wood alcohol), επειδή τότε παράγονταν κυρίως ως παραπροϊόν της ξηρής απόσταξης ξύλου. Τώρα πια, η μεθανόλη παράγεται βιομηχανικά από μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο.

Η μεθανόλη είναι η απλούστερη αλκοόλη (και πιο συγκεκριμένα μια αλκανόλη, δηλαδή άκυκλη[4], κορεσμένη[5], μονοσθενής[6] αλκοόλη[7]). Η καθαρή μεθανόλη, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι ένα ελαφρύ, άχρωμο, εύφλεκτο και τοξικό υγρό με χαρακτηριστική μυρωδιά, που θυμίζει αυτήν της αιθανόλης, αλλά είναι ελαφρά γλυκύτερη από αυτήν[8]. Η υγρή μεθανόλη είναι ένα πολικό υγρό που χρησιμοποιήθηκε ως αντιψυκτικό, διαλύτης, καύσιμο, αλλά και ως επικίνδυνο (και απαγορευμένο για τρόφιμα και ποτά) υποκατάστατο της αιθανόλης. Επίσης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή βιοντίζελ, μέσω αντιδράσεων μετεστεροποίησης.

Η μεθανόλη παράγεται και στη φύση, ως αποτέλεσμα αναεροβικού μεταβολισμού από διάφορα βακτήρια, και είναι αρκετά σταθερή κατά την παραμονή της στο περιβάλλον, με αποτέλεσμα να αποτελεί, σε πολύ μικρό ποσοστό (με τη μορφή ατμών της), συστατικό της ατμόσφαιρας της Γης. Φυσικά, κατά την παραμονή της στην ατμόσφαιρα, οξειδώνεται αργά από το ατμοσφαρικό οξυγόνο, με τη βοήθεια και του ηλιακού φωτός, σχηματίζοντας (τελικά) διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς, αλλά παράγεται συνεχώς νέα ποσότητα (τουλάχιστον) από τα βακτήρια. Η μεθανόλη καίγεται με οξυγόνο (ή ανοιχτά στον ατμοσφαιρικό αέρα), παράγοντας (σε «τέλεια καύση», διοξείδιο του άνθρακα και νερό:

\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \xrightarrow{} 2CO_2 + 4H_2O}

Στο διάστημα, εντοπίστηκε σε στερεή μορφή, σε δυο (προς το παρόν) ουράνια σώματα: στους αστεροειδείς 5145 Φόλος[9] [10] και 2002 VE95[11]. Ακόμη, το 2006 αστρονόμοι, χρησιμοποιώντας τη διάταξη ραδιοτηλεσκοπίων MERLIN, στην Αστεροσκοπείo Τζόντρελ Μπανκ (MERLIN array of radio telescopes at Jodrell Bank Observatory), ανακάλυψαν ένα μεγάλο νεφέλωμα μεθανόλης στο διάστημα με μήκος 288 δισεκατομμύρια μίλια[12][13].

Αν η μεθανόλη εισέλθει στον οργανισμό σε σχετικά μεγάλες ποσότητες μεταβολίζεται σχηματίζοντας μεθανικό οξύ ή άλατα αυτού, που είναι δηλητηριώδη για το κεντρικό νευρικό σύστημα και μπορούν να προκαλέσουν τύφλωση, κατάσταση κώμα, ακόμη και θάνατο. Εξαιτίας αυτών των τοξικών ιδιοτήτων της, η μεθανόλη συχνά χρησιμοποιείται ως ένα μετουσιακό πρόσθετο στην αιθανόλη που παράγεται αποκλειστικά για βιομηχανικές χρήσεις. Αυτή η προσθήκη μεθανόλης αποκλείει (ηθικά και νομικά τουλάχιστον) τη χρήση «βιομηχανικής» αιθανόλης για παραγωγή οινοπνευματωδών ποτών με τρόπο που αποφεύγει τη σχετική νόμιμη έμμεση φορολογία.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι αρχαίοι Αιγύπτιοι ταριχευτές, στη διαδικασία μουμιοποίησης, χρησιμοποιούσαν ένα μίγμα ουσιών που λάμβαναν με πυρόλυση ξύλου. Αυτό το μίγμα συμπεριλάμβανε τη μεθανόλη. Ωστόσο, η καθαρή μεθανόλη πρωτοαπομονώθηκε το 1661 από τον Ρόμπερτ Μπόιλ (Robert Boyle), κατά την απόσταξη πυξόξυλου. Αργότερα, η μεθανόλη έγινε γνωστή με την ονομασία «πυροξυλικό πνεύμα» (pyroxylic spirit). Το 1834, οι Γάλλοι χημικοί Ζαν Μπατίστ Ντουμάς (Jean-Baptiste Dumas) και Ευτζέν Πελιγκότ (Eugene Peligot) εξακρίβωσαν τη στοιχειακή σύνθεση της μεθανόλης. Επιπλέον εισήγαγαν τον όρο «μεθυλένιο» στην Οργανική Χημεία, από τις ελληνικής προέλευσης λέξεις «μέθη» + «ὕλος». Ο όρος - πρόθεμα «μεθυλ-» προήλθε από τον όρο «μεθυλένιο», περί το 1840, και εφαρμόστηκε για να ονομάσει το μέχρι τότε «πυροξυλικό πνεύμα», με την ονομασία «μεθυλική αλκοόλη». Η τελευταία ονομασία συντομεύθηκε, τελικά, σε «μεθανόλη», που χρησιμοποιείται ως σήμερα, από το 1892, όπως καθιερώθηκε στο Διεθνές Συνέδριο Χημικής Ονοματολογίας. Η κατάληξη «-υλ» χρησιμοποιήθηκε στην οργανική χημεία για να σχηματιστούν ονόματα μονοσθενών ανθρακούχων ριζών, (ενώ αργότερα επεκτάθηκε και σε μη ανθρακούχες ρίζες, π.χ. σιλυλ-, για τη ρίζα -SiH3, του σιλάνιου) και προήλθε κι αυτό από τον όρο - πρόθεμα «μεθυλ-».

Το 1923, οι Γερμανοί χημικοί Άλγιν Μίτταστς (Alwin Mittasch) και Ματθίας Πάιερ (Mathias Pier), που εργαζόταν για τη BASF, ανέπτυξαν τα μέσα για να μετατρέψουν το «συνθετικό αέριο» (δηλαδή ένα μίγμα μονοξειδίου του άνθρακα, διοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου) σε μεθανόλη. Η σχετική καινοτομία, με τον αριθμό 1.569.775, κατωχυρώθηκε στις 12 Ιανουαρίου του 1926. Η συγκεκριμένη πατενταρισμένη μέθοδος χρησιμοποιούσε ως καταλύτες οξείδια του χρωμίου και του μαγγανίου και χρειάζονταν εξαιρετικά έντονες συνθήκες, όπως πίεση από 50 - 220 atm και θερμοκρασία μέχρι και 450 °C. Η μέθοδος αυτή εξελίχθηκε στην πιο σύγχρονη παραγωγή μεθανόλης, που είναι πιο αποτελεσματική (και κυρίως πιο οικονομική) με τη χρήση άλλων καταλυτών (συνήθως χαλκού), λειτουργώντας σε χαμηλότερες πιέσεις. Η μέθοδος αυτή, «μεθανόλη χαμηλής πίεσης» (LPM, Low Presure Methanol) αναπτύχθηκε από την ICI κατά το τέλος της δεκαετίας του 1960, με μια τεχνολογία που ανήκει στον Τζόνσον Ματτέυ (Johnson Matthey) και είναι (προς το παρόν) η κορυφαία πατέντα παραγωγής μεθανόλης.

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ονομασία «μεθανόλη» (δείτε και την «ιστορία» παραπάνω) προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών στο μόριο και η κατάληξη «-όλη» φανερώνει ότι περιέχει ένα υδροξύλιο (-OH) ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα, δηλαδή ότι πρόκειται για αλκοόλη.

Η ονομασία «υδροξυμεθάνιο» προέρχεται από την «ονοματολογία υποκατάστασης», κατά την οποία η ένωση υποτίθεται ότι είναι μεθάνιο, του οποίου ένα άτομο υδρογόνου υποκαθίσταται από υδροξύλιο.

Η ονομασία «οξαιθάνιο» προέρχεται από την «ονοματολογία αντικατάστασης», κατά την οποία η ένωση υποτίθεται ότι είναι αιθάνιο, του οποίου ένα άτομο άνθρακα έχει αντικατασταθεί από οξυγόνο. Η αντικατάσταση αυτή εννοεί ότι αφαιρούνται και δύο (2) άτομα υδρογόνου, σε σχέση με το αιθάνιο, γιατί ο άνθρακας είναι τετρασθενής, ενώ το οξυγόνο δισθενές.

Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αν εξαιρεθεί το άτομο υδρογόνου του υδροξυλίου, τα υπόλοιπα σχηματίζουν τετραεδρική δομή με το άτομο του άνθρακα στο κέντρο και τα τρία (3) άτομα υδρογόνου και το άτομο του οξυγόνου στις κορυφές. Η γωνία C-O-H πλησιάζει τη γωνία H-O-H στο νερό. Σχηματίζει διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου.

Δεσμοί[14]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C-O σ 2sp3-2sp3 150 pm 19% C+ O-
O-H σ 2sp3-1s 96 pm 32% H+ O-
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
O -0,51
H (C-H) +0,03
C +0,10
H (O-H) +0,32

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Βιομηχανική[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Η συνηθισμένη σύγχρονη βιομηχανική παραγωγή μεθανόλης γίνεται από φυσικό αέριο που μετατρέπεται σε υδραέριο (βλέπετε μεθάνιο), που στη συνέχεια αντιδρά υπό πίεση και παρουσία καταλύτη παράγοντας (μεταξύ άλλων) και μεθανόλη:

\mathrm{CH_4 + H_2O \xrightarrow[40\;atm]{800^oC} CO + 3H_2 \uparrow}
\mathrm{CO + 2H_2 \xrightarrow[Cu,ZnO,Al_2O_3]{250^oC,50-100 \; atm} CH_3OH}

  • Υπάρχουν αρκετές παραλλαγές στις παραπάνω αντιδράσεις, η πιο σημαντική από τις οποίες παράγει μεθανόλη από διοξείδιο του άνθρακα (CO2):

\mathrm{CO_2 + 3H_2 \xrightarrow{} CH_3OH + H_2O}

  • Σε αρκετές χώρες, που περιλαμβάνουν και την Κίνα, χρησιμοποιούνται όλο και πιο συχνά κοιτάσματα γαιάνθρακα για την παραγωγή υδραερίου, αντί φυσικό αέριο.

2. Άλλη, παλαιότερη βιομηχανική παραγωγή μεθανόλης, την αξιοποιούσε ως παραπροϊόν της ξηρής απόσταξης ξύλου, από την οποία προέρχεται και το εμπειρικό όνομα «ξυλόπνευμα» της μεθανόλης. Η αντίδραση μετατροπής της κυτταρίνης του ξύλου σε μεθανόλη μπορεί να απεικονιστεί με την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

\mathrm{2C_{16}H_{23}O_{11} + 19H_2O + O_2 \xrightarrow[-11CO_2]{\triangle} 42H_2 + 21CO \xrightarrow{\triangle} 21CH_3OH}

3. Επίσης βρίσκουν βιομηχανική εφαρμογή και βιοχημικές μέθοδοι παραγωγής της, που αξιοποιούν τα παραπάνω αναφερθέντα βακτήρια και διάφορα οργανικά παραπροϊόντα της βιομηχανίας, όπως υπολείμματα χαρτοπολτού.

Εργαστηριακή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Οι παρακάτω μέθοδοι πρακτικά δεν εφαρμόζονται, παρά μόνο για την ακαδημαϊκή μελέτη τους:

Από μεθυλαλογονίδια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με υδρόλυση μεθυλαγολογονιδίων (CH3X) παράγεται μεθανόλη[15]:

\mathrm{CH_3X + NaOH \xrightarrow{} CH_3OH + NaX}

2. Με επίδραση καρβοξυλικών αλάτων (RCOONa) παράγονται αρχικά καρβοξυλικοί μεθυλεστέρες (RCOOCH3), που υδρολύονται προς μεθανόλη[16]:

\mathrm{CH_3X + RCOONa \xrightarrow{-NaX} RCOOCH_3 \xrightarrow{+NaOH} RCOONa + CH_3OH}

Από μεθυλεστέρες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδρόλυση μεθυλεστέρων (RCOOCH3) παράγεται μεθανόλη[17]:


\mathrm{RCOOCH_3 + NaOH \xrightarrow{} CH_3OH + RCOONa}

Από μεθανάλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή μεθανάλης (HCHO):
1. Με καταλυτική υδρογόνωση[18]:


\mathrm{HCHO + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3OH}

2. Με λιθιοαργιλιοτετραϋδρίδιο (LiAlH4)[19]:


\mathrm{4HCHO + LiAlH_4 \xrightarrow{} Li[Al(CH_3O)_4] \xrightarrow{+2H_2O} 4CH_3OH + LiAlO_2}

Από μεθανικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή μεθανικού οξέος (HCOOH) με LiAlH4[19]:


\mathrm{2HCOOH + LiAlH_4 \xrightarrow{} 2CH_3OH + LiAlO_2}

Από μεθανικό μεθυλεστέρα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας μεθανόλη (CH3OH)[20]:

1. Με νάτριο (Na) και αιθανόλη (CH3CH2OH):

\mathrm{HCOOCH_3 + 3Na + 3CH_3CH_2OH \xrightarrow{} 2CH_3OH + 3CH_3CH_2ONa}

2. Με διυδρογόνο (H2) και νικέλιο (Ni):

\mathrm{HCOOCH_3 + \frac{3}{2}H_2 \xrightarrow{Ni} 2CH_3OH}

3. Με λιθιοαργιλιοτετραϋδρίδιο (LiAlH4):

\mathrm{2HCOOCH_3 + LiAlH_4 \xrightarrow{} LiAl(OCH_3)_4 \xrightarrow{+2H_2O} 4CH_3OH + LiAlO_2}

Από μεθαναμίνη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ2) σε μεθαναμίνη (CH3NH2)[21]:


\mathrm{CH_3NH_2 + HNO_2 \xrightarrow{} CH_3OH + N_2 \uparrow + H_2O}

Από αιθανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αποικοδόμιση της ανθρακικής αλυσίδας της αιθανόλης[22]::


\mathrm{
3CH_3CH_2OH + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_3COOH + 4MnO_2 + 2K_2SO_4 + 5H_2O}
\mathrm{2CH_3COOH + SOCl_2 \xrightarrow{} 2CH_3COCl + H_2SO_4}
\mathrm{CH_3COCl + 2NH_3 \xrightarrow{} CH_3CONH_2 + NH_4Cl}

\mathrm{CH_3CONH_2 + 2NaBrO \xrightarrow{} CH_3NH_2 + Na_2CO_3 + Br_2}

\mathrm{CH_3NH_2 + HNO_2 \xrightarrow{} CH_3OH + N_2 \uparrow + H_2O}

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αλκοολικά άλατα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Αντίδραση με αλκαλιμέταλλα[23]:


\mathrm{CH_3OH + Na \xrightarrow{} CH_3ONa + \frac{1}{2}H_2 \uparrow}

2. Αντίδραση με αμίδια μετάλλων[24]::


\mathrm{CH_3OH + NaNH_2 \xrightarrow{} CH_3ONa + NH_3 \uparrow}

3. Αντίδραση με αιθινικά μέταλλα[25]::


\mathrm{CH_3OH + HC  \equiv CNa \xrightarrow{} CH_3ONa + HC  \equiv CH \uparrow}

4. Αντίδραση με αντιδραστήρια Grignard[26]::


\mathrm{CH_3OH + RMgX \xrightarrow{} CH_3OMgX + RH}

Υποκατάσταση από αλογόνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Αντίδραση με υδροϊώδιο[27]:


\mathrm{CH_3OH + HI \xrightarrow{} CH_3I + H_2O}

2. Αντίδραση με άλλα αλογόνα (X: F, Cl, Br)[28]:


\mathrm{CH_3OH + HX \xrightarrow{ZnX_2} CH_3X + H_2O}

3. Αντίδραση με ισχυρά χλωριωτικά μέσα[29]:

1. Με PCl5:


\mathrm{CH_3OH + PCl_5 \xrightarrow{} CH_3Cl + POCl_3 + HCl}

2. Με PCl3[30]:


\mathrm{3CH_3OH + PCl_3 \xrightarrow{} 3CH_3Cl + H_3PO_3}

3. Με SOCl2[31]:


\mathrm{CH_3OH + SOCl_2 \xrightarrow{} CH_3Cl + SO_2 + HCl}

Διμεθυλαιθέρας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παραγωγή διμεθυλαιθέρα[32]:


\mathrm{2CH_3OH \xrightarrow[<140^oC]{H_2SO_4} CH_3OCH_3 + H_2O}

Καρβοξυλικοί εστέρες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντίδραση με ακυλιωτικά μέσα:
1. Εστεροποίηση με καρβοξυλικό οξύ[33]:


\mathrm{CH_3OH + RCOOH \overrightarrow\longleftarrow RCOOCH_3 + H_2O}

2. Εστεροποίηση με ανυδρίτη καρβοξυλικού οξέος[34]:


\mathrm{CH_3OH + RCOOOCR \xrightarrow{} RCOOCH_3 + RCOOH}

3. Εστεροποίηση με ακυλαλογονίδιο[35]:


\mathrm{CH_3OH + RCOX \xrightarrow{Py} RCOOCH_3 + HX}

4. Μετεστεροποίηση με καρβοξυλικούς εστέρες[36]:

\mathrm{RCOOR\acute{} + CH_3OH \overrightarrow\longleftarrow RCOOCH_3 + R\acute{}\;OH}

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO4). Παράγεται μεθανικό οξύ[37]:


\mathrm{5CH_3OH + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 3HCOOH + 2K_2SO_4 + 4MnO + 7H_2O}

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου (CrO3). Παράγεται αρχικά μεθανάλη και στη συνέχεια, με περίσσεια τριοξειδίου του χρωμίου, μεθανικό οξύ[38]:


\mathrm{3CH_3OH + 2CrO_3 \xrightarrow{-Cr_2O_3, \; -3H_2O} 3HCHO \xrightarrow{+ 2CrO_3} 3HCOOH + Cr_2O_3}

Ανοικοδόμηση προς αιθανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υπάρχουν δύο (2) μέθοδοι για ανοικοδόμηση μεθανόλης προς αιθανόλη[39]:
Αρχίζουν και οι δύο με την παραγωγή μεθυλοϊωδίδιου και μετά αιθανονιτρίλιου:


\mathrm{CH_3OH + HI \xrightarrow{} CH_3I + H_2O}

\mathrm{CH_3I + NaCN \xrightarrow{} CH_3CN + NaI}

1. Υδρόλυση αιθανονιτριλίου προς αιθανικό οξύ και μετά αναγωγή προς αιθανόλη:

\mathrm{CH_3CN + 2H_2O \xrightarrow{} CH_3COOH + NH_3}
\mathrm{2CH_3COOH + LiAlH_4 \xrightarrow{} 2CH_3CH_2OH + LiAlO_2}

2. Αναγωγή προς αιθαναμίνη και μετατροπή της τελευταίας σε αιθανόλη:

\mathrm{CH_3CN + 2H_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2NH_2}
\mathrm{CH_3CH_2NH_2 + HNO_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2OH + N_2 \uparrow}

Αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Προσθήκη σε αλκένια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση σε αλκένια (π.χ. RCH=CH2) παράγει μεθοξυαλκάνια (RCH(OCH3)CH3)[40]:


\mathrm{CH_3OH + RCH=CH_2 \xrightarrow{} RCH(OCH_3)CH_3}

Προσθήκη σε αλκίνια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκίνια (π.χ. RC≡CH) παράγει μεθοξυαλκένια (RCHC(OCH3)=CH2)[41]:


\mathrm{CH_3OH + RC \equiv CH \xrightarrow{} RCH(OCH_3)=CH_2}

Κετάλες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση καρβονυλικών ενώσεων παράγονται κετάλες[42]:


\mathrm{2CH_3OH + >C=O \xrightarrow{H^+} >C(OCH_3)_2 + H_2O}

Ανοικοδόμηση προς 1-προπανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αρχίζει με την παραγωγή μεθυλοϊωδίδιου και μετά, με επίδραση οξιρανίου σε μεθυλομαγνησιοϊωδίδιο, παράγεται 1-προπανόλη[39]:


\mathrm{CH_3OH + HI \xrightarrow{} CH_3I + H_2O}

\mathrm{CH_3I + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3MgI}
Οξιράνιο \mathrm{+ CH_3MgI \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2OMgI}

\mathrm{CH_3CH_2CH_2OMgI + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2OH + Mg(OH)I \downarrow}

Προσθήκη σε οξιράνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση σε οξιράνιο παράγεται 2-μεθοξυαιθανόλη[43]:

Οξιράνιο \mathrm{+ CH_3OH \xrightarrow{} CH_3OCH_2CH_2OH}

Επίδραση καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται αιθανόλη και διμεθυλαιθέρας[44]:


\mathrm{CH_3OH + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{3}{4} CH_3CH_2OH + \frac{1}{4} CH_3OCH_3 + KCl + H_2O}

Οικονομική σημασία και εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μεθανόλη είναι ένα από τα χημικά με τη μεγαλύτερη εμπορική κίνηση παγκοσμίως. Η παγκόσμια ζήτησή της εκτιμάται ότι κυμαίνεται μεταξύ 27 και 29 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα. Στα πρόσφατα χρόνια η παγκόσμια παραγωγική ικανότητα μεθανόλης αυξάνεται σταθερά με νέες παραγωγικές μονάδες στη Νότια Αμερική, στην Κίνα και στη Μέση Ανατολή, βασιζόμενη στη σχετικά άφθονη πρόσβαση σε μεθάνιο από τη σχετικά άφθονη παροχή φυσικού αερίου ή γαιάνθρακα. Ακόμη κι έτσι όμως, οι σχετικοί επιχειρηματικοί δείκτες κάλυψης της ζήτησης εκτιμούνται ότι βρίσκονται στα επίπεδα του 50-60%. Ωστόσο, καμμιά νέα αύξηση της παραγωγικής χωρητικότητας δεν έχει προβλεφθεί μέχρι το 2015.

Οι κύριες εφαρμογές της μεθανόλης είναι η παραγωγή μεθανάλης (που χρησιμοποιείται μεταξύ άλλων στην παραγωγή φορμάικας και επομένως κόντρα-πλακέ), αιθανικού οξέος (που είναι πρώτη ύλη για την παραγωγή πολυεστέρων), MTBE (ένα πρόσθετο καυσίμων και αντικαταστάτης του πολύ πτητικού διαιθυλαιθέρα) και πιο πρόσφατα για τη παραγωγή μεθυλεστέρων, με μετεστεροποίηση λιπών, που είναι τριγλυκερίδια παράγεται βιοντίζελ.

Στην Κίνα, η ζήτηση εκτιμάται ότι θα αυξηθεί εκθετικά, όχι μόνο σπό την αυξσνόμενη εσωτερική αγορά των παραδοσιακών εφαρμογών, αλλά και από τον επιταχυνόμενο ρυθμό παραγωγής σχετικά νέων εφαρμογών, όπως η απευθείας ανάμειξή της με βενζίνη, αλλά και η μετατροπή της σε βενζίνη, σε προπένιο και σε διμεθυλαιθέρα[45].

Η μεθανόλη είναι συνηθισμένος εργαστηριακός διαλύτης. Είναι εξαιρετικά χρήσιμη για HPLC και UV/VIS φασματοσκοπία, εξαιτίας του χαμηλού αποτυπώματος UV της, που ως γνωστό υπολογίζεται και αφαιρείται αυτόματα. Η μεγαλύτερη πρακτική εφαρμογή της μεθανόλης είναι η χρήση της ως πρώτη ύλη πολλών άλλων χημικών. Περίπου το 40% της παραγόμενης μεθανόλης μεταρέπεται σε μεθανάλη με όλες τις ευρύτατες εφαρμογές της.
Από το 1970 η μεθανόλη μετατρέπεται σε βενζίνη, με επεξεργασία που αναπτύχθηκε από τη Mobil, για άμεση χρήση για τα οχήματα.
Από το 1990 η μεθανόλη μετατρέπεται σε μεθυλ-τ-βουτυλαιθέρα, το αντικροτικό πρόσθετο καυσίμου που αντικατέστησε τον τετραοξικό μόλυβδο, που χρησιμοποιούνταν στα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούσαν super βεζνίνη.
Η ίδια η μεθανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως καύσιμο βαθμού οκτανίων 96 σε βενζινοκινητήρες. Η χρήση της όμως επιτρέπεται σε ορισμένες μόνο χώρες. Το κύριο πρόβλημα στη χρήση της είναι η όξινη δράση της, που στη θερμοκραασία καύσης, είναι ικανή να διαβρώσει το προστατευτικό επίστρωμα οξείδιο του αργιλίου (Al2O3) του θαλάμου καύσης των μηχανών εσωτερικής καύσης:


\mathrm{6CH_3OH + Al_2O_3 \xrightarrow{} 2Al(OCH_3)_3 + 3H_2O}

Το μεθανολικό αργίλιο που παράγεται είναι διαλυτό στη μεθανόλη, με αποτέλεσμα τελικά να αποκαλύπτεται η μεταλλική επιφάνεια του θαλάμου καύσης, οπότε η διάβρωση επιταχύνεται:


\mathrm{6CH_3OH + 2Al \xrightarrow{} 2Al(OCH_3)_3 + 3H_2 \uparrow}

Η νομοθεσία της Ευρωπαϊκής ΄Ενωσης επιτρέπει την ύπαρξη ως 3% σε μεθανόλη στη βενζίνη που πωλείται στους καταναλωτές.
Κατά το Β' Παγκόσμιο Πόλεμο η μεθανόλη (και διάφορα μίγματά της με άλλες ουσίες) χρησιμοποιήθηκε, μεταξύ άλλων, και σαν προωθητικό των πυραύλων και των αεριωθούμενων της Ναζιστικής Γερμανίας, με τη γενική κωδική ονομασία «M-Stoff».
Ακόμη, η μεθανόλη, μόνη της ή σε μίγματα, χρησιμοποιείται ως αντιψυκτικό και ως διαλυτικό. Μικρές ποσότητες μεθανόλης προστίθενται σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού ως ανθρακούχα τροφή για τα χρησιμοποιούμενα βακτηρίδια που ανάγουν νιτρικά και νιτρώδη άλατα σε άζωτο.
Τέλος έχει προταθεί η χρήση της μεθανόλης σε ηλεκτροχημικά κύτταρα (fuel cells) που θα τροφοδοτούν ενεργειακά μικρές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως κινητά τηλέφωνα και φορητούς υπολογιστές.

Ασφάλεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τοξικότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μεθανόλη έχει υψηλή τοξικότητα για τους ανθρώπους. Αν εισαχθεί με ένεση, ποσότητα ίση με 10 ml καθαρής μεθανόλης μπορεί να προκαλέσει τύφλωση με καταστροφή του οπτικού νεύρου, ενώ τα 30 ml είναι εν δυνάμει θανάσιμα[46], παρόλο που η μέση θανατηφόρα δόση είναι τυπικά 100 ml (που αντιστοιχεί σε 1-2 ml/kg[47]). Τα τοξικά φαινόμενα χρειάζονται ώρες για να αρχίσουν να εμφανίζονται, και υπάρχουν αποτελεσματικά αντίδοτα που μπορούν συχνά να αποτρέψουν τις μόνιμες βλάβες[46]. Εξαιτίας των ομοιοτήτων με την αιθανόλη (την αλκοόλη των ποτών), είναι δύσκολο να εντοπιστούν οι διαφορές μεταξύ των δύο.

Η μεθανόλη είναι τοξική με βάση δυο μηχανισμούς:

1. Η μεθανόλη, ανεξάρτητα από τον τρόπο που εισέρχεται στο σώμα μπορεί να είναι θανάσιμη εξαιτίας των ιδιοτήτων κατάθληψης του κεντρικού νευρικού συστήματος, με όμοιο τρόπο που λειτουργεί και η δηλητηρίαση από αιθανόλη.

2. Μεταβολίζεται σε μεθανικό οξύ (με τη μορφή μεθανικού ανιόντος), μέσω μεθανόλης με μια διεργασία που καταλύεται από το ένζυμο δεϋδρογονάση της αλκοόλης (ADH) στο ήπαρ[48]. Η παραγώμενη μεθανόλη μετατρέπεται σε μεθανικό οξύ από το ένζυμο δεϋδρογονάση της αλδεΰδης (ALDH). Η μετατροπή αυτή είναι ολοκληρωτική, αφού δεν απομένει ανιχνεύσιμη ποσότητα μεθανόλης[49]. Τα μεθανικά ανιόντα είναι τοξικά επειδή παρεμποδίζουν το μυτοχονδριακό κυτόχρωμα c οξειδάση, δημιουργώντας συμπτώματα υποξείδωσης σε κυτταρικό επίπεδο, αλλά και προκαλώντας μεταβολική οξύδωση, ανάμεσα σε μια ποικιλία άλλων μεταβολικών διαταραχών[50]. Ο νεκρός ιστός δεν είναι ανεκτικός στη μεθανόλη.

Η δηλητηρίαση από μεθανόλη μπορεί να αντιμετωπιστεί με αντίδοτα την αιθανόλη ή τη φομεπιζόλη[48][51][52]. Και τα δυο ναρκωτικά λειτουργούν ανταγωνιστικά, μειώνοντας τη δράση της δεύδρογονάσης της αλκοόλης, ώστε η μεθανόλη να αποβληθεί εντωμεταξύ από τα νεφρά, πριν μετασχηματιστεί στους παραπάνω αναφερόμενους τοξικούς μεταβολίτες[48]. Επιπλέον θεραπευτική αντιμετώπιση μπορεί να αποτελέσει η χορήγηση όξινου ανθρακικού νατρίου, ως αντίδοτο για τη μεταβολική οξύδωση, και αιμοδιάλυση ή αιμοδιαδιήθηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνση μεθανόλης και μεθανικών ανιόντων από το αίμα[48]. Φολινικό οξύ ή φολικό οξύ μπορούν επίσης να χορηγηθούν για να να ενισχύσουν τον μεταβολισμό (και άρα την εξουδετέρωση) των μεθανικών ανιόντων[48].

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Δικτυακός τόπος Wikianswers.
  2. Διαδικτυακός τόπος Chemfact.
  3. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  4. Δεν περιέχει δακτύλιο.
  5. Περιέχει μόνο απλούς δεσμούς.
  6. Περιέχει μια ομάδα υδροξυλίου ανά μόριο.
  7. Περιέχει μια τουλάχιστον ομάδα υδροξυλίου και καμία «ανώτερη» χαρακτηριστική ομάδα.
  8. National Institute for Occupational Safety and Health (August 22, 2008). "The Emergency Response Safety and Health Database: Methanol". Retrieved March 17, 2009.
  9. The Organic Surface of 5145 Pholus: Constraints Set by Scattering Theory
  10. The Composition of Centaur 5145 Pholus*1
  11. Διαδικτυακός τόπος Iopscience
  12. Jodrell Bank Centre for Astrophysics (2006-04-19). Upgraded MERLIN spies cloud of alcohol spanning 288 billion miles. Δελτίο τύπου.
  13. Jonathan Amos (2006-04-05). «Merlin sees vast alcohol stream». BBC News. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4878048.stm. 
  14. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of the Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.197, §8.2.3α.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.197, §8.2.3β.
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.5.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 218, §9.2.2.
  19. 19,0 19,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 197, §8.2.2α.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.5.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.6.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.7.
  23. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4α.
  24. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4β.
  25. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4γ.
  26. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4δ.
  27. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.2β.
  28. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.2γ.
  29. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.3α.
  30. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.3β.
  31. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.3γ.
  32. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.5β.
  33. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.4α.
  34. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.4β.
  35. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.4γ.
  36. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.2.
  37. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.4.6α.
  38. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.4.6β.
  39. 39,0 39,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.7.
  40. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = H και Nu = CH3O.
  41. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκίνια και για Ε = H και Nu = CH3O με βάση και την §8.1, σελ. 114-116.
  42. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.3.
  43. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = CH3O-.
  44. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH2OH.
  45. James D. Halderman; Tony Martin (2009). Hybrid and alternative fuel vehicles. Pearson/Prentice Hall. ISBN 978-0-13-504414-8. http://books.google.com/books?id=LqgeAQAAIAAJ. Ανακτήθηκε στις 21 February 2011. 
  46. 46,0 46,1 Vale A (2007). "Methanol". Medicine 35 (12): 633–4. doi:10.1016/j.mpmed.2007.09.014. 
  47. «Methanol Poisoning Overview». Antizol. http://www.antizol.com/mpoisono.htm. Ανακτήθηκε στις 4/10/11. 
  48. 48,0 48,1 48,2 48,3 48,4 Schep LJ, Slaughter RJ, Vale JA, Beasley DM (Sep 30 2009). "A seaman with blindness and confusion". BMJ 339: b3929. doi:10.1136/bmj.b3929. PMID 19793790. http://www.bmj.com/cgi/content/full/339/sep30_1/b3929. 
  49. McMartin KE, Martin-Amat G, Noker PE, Tephly TR (March 1979). "Lack of a role for formaldehyde in methanol poisoning in the monkey". Biochem. Pharmacol. 28 (5): 645–9. doi:10.1016/0006-2952(79)90149-7. PMID 109089. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0006-2952(79)90149-7. 
  50. Liesivuori J, Savolainen H (September 1991). "Methanol and formic acid toxicity: biochemical mechanisms". Pharmacol. Toxicol. 69 (3): 157–63. doi:10.1111/j.1600-0773.1991.tb01290.x. PMID 1665561. 
  51. Casavant MJ (Jan 2001). "Fomepizole in the treatment of poisoning". Pediatrics 107 (1): 170. doi:10.1542/peds.107.1.170. PMID 11134450. http://pediatrics.aappublications.org/cgi/content/full/107/1/170. 
  52. Brent J (May 2009). "Fomepizole for ethylene glycol and methanol poisoning". N Engl J Med 360 (21): 2216–23. doi:10.1056/NEJMct0806112. PMID 19458366. 

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  • Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Methanol της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Methanol (data page) της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).