Μεθυλοξιράνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Μεθυλοξιράνιο
Propylenoxid.svg
(S)-Propylene oxide molecule ball.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Μεθυλοξιράνιο
Άλλες ονομασίες 1,2-εποξυπροπάνιο
Μεθυλαιθυλενοξείδιο
Μεθυλοξακυκλοπροπάνιο
1,2-προπενοξείδιο
1,2-προπυλενοξείδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C3H6O
Μοριακή μάζα 58,0791 ± 0,0031 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
Propylenoxid.svg
Αριθμός CAS 75-56-9
SMILES CC1CO1
InChI 1S/C3H6O/c1-3-2-4-3/h3H,2H2,1H3
Αριθμός EINECS 200-879-2
PubChem CID 6378
ChemSpider ID 6138
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 6
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -112°C
Σημείο βρασμού 34°C
Κρίσιμη θερμοκρασία 209,1°C
Κρίσιμη πίεση 4,91 MPa
Πυκνότητα 830 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
681 kg/m³ (20°C)
Τάση ατμών 58,8 kPa (20°C)
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
-37°C
Σημείο αυτανάφλεξης 747°C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard T.svg
Εύφλεκτο (F+)
Τοξικό
Καρκινογόνο (ομάδα 2Β)
Φράσεις κινδύνου 12, 20/21/22
36/37/38
45, 46
Φράσεις ασφαλείας 45, 53
LD50 660 mg/kg (ινδικά χοιρίδια)
380 mg/kg (αρουραίοι)
440 mg/kg (ποντίκια)
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704

NFPA 704.svg

4
3
2
 
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).


Το μεθυλοξιράνιο[1] (αγγλικά methyloxirane) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με μοριακό τύπο C3H6O, αν και συνήθως παριστάνεται με το γραμμικό τύπο του, Methyloxirane.png. Είναι ένας ετεροκυκλικός αιθέρας και, πιο συγκεκριμένα, ανήκει στα «θυγατρικά» οξιράνια.

Το χημικά καθαρό μεθυλοξιράνιο στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι πτητικό υγρό. Το μόριό του αποτελείται από έναν τριμελή οξιρανικό δακτύλιο, δηλαδή από δακτύλιο που σχηματίζεται από ένα (1) άτομο οξυγόνου και δύο (2) άτομα άνθρακα, καθώς και από μία (1) μεθυλομάδα (CH3-).

Παράγεται σε μεγάλη κλίμακα από τη βιομηχανία, έχοντας ως κύρια εφαρμογή τη χρήση του ως πρόδρομη ένωση για την παραγωγή πολυαιθερικών πολυολών, για να χρησιμοποιηθούν, με τη σειρά τους, για την παραγωγή πλαστικών πολυουρεθάνης. Είναι ένα χειρόμορφο εποξείδιο, αν και συνήθως χρησιμοποιείται με τη μορφή ρακεμικού μείγματος.

Η (κυριότερη) εναλλακτική ονομασία του είναι 1,2-προπυλενοξείδιο. Η χρήση των αριθμών θέσης συνδέσεων (1,2-) γίνεται για να διακριθεί η ένωση από την ισομερἠ της 1,3-προπυλενοξείδιο, δηλαδή το οξετάνιο.

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση χημικό τύπο του (C3H6O) έχει τα ακόλουθα οκτώ (8) ισομερή θέσης:

  1. Προπανάλη, με μοριακό τύπο CH3CH2CHO.
  2. Προπανόνη, με μοριακό τύπο CH3COCH3.
  3. 1-προπεν-1-όλη, με μοριακό τύπο CH3CH=CHOH, σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή. Αποτελεί έλασον ταυτομερές της προπανάλης.
  4. 2-προπεν-1-όλη ή αλλυλική αλκοόλη, με μοριακό τύπο CH2=CHCH2OH.
  5. Προπεν-2-όλη, με μοριακό τύπο CH3C(OH)=CH2. Αποτελεί έλασον ταυτομερές της προπανόνης.
  6. Βινυλομεθυλαιθέρας, με μοριακό τύπο CH2=CHOCH3.
  7. Κυκλοπροπανόλη, με γραμμικό τύπο Cyclopropanol.svg.
  8. Οξετάνιο, με γραμμικό τύπο Oxetane.svg.

Φυσική παρουσία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 2016 αναφέρθηκε ότι εντοπίστηκε μεθυλοξιράνιο, στον Τοξότη Β2, ένα αέριο νεφέλωμα στο γαλαξία μας, που έχει μάζα περί τα τρία εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Είναι η πρώτη χειρόμορφη ένωση που ανιχνεύθηκε στο διάστημα.[2]

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η βιομηχανική παραγωγή μεθυλοξιρανίου ξεκινά από το προπένιο. Δυο παραγωγικές οδοί χρησιμοποιούνται: Η μία εμπλέκει υδροξυχλωρίωση (με υποχλωριώδες οξύ, HClO) και η άλλη εμπλέκει οξείδωση.[3] Το 2005, σχεδόν το ήμισυ της παγκόσμιας παραγωγής της γίνονταν μέσω χλωρυδρίνης (δηλαδή χλωροαλκοόλης) και η άλλη μέσω μεθόδων που περιλαμβάνουν οξείδωση. Η δεύτερη παραγωγική μέθοδος αποκτά αυξανώμενη σημασία[4], γιατί αποφεύγει τη χρήση χλωρίου, επειδή το τελευταίο προσθέτει επιπλέον κόστος σε υλικά και διαχείρηση.

Υδροξυχλωρίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αυτή η παραδοσιακή παραγωγική οδός διεξάγεται μέσω μετατροπής του προπενίου σε προπυλενοχλωρυδρίνη. Πρακτικά, παράγεται μείγμα δύο (2) ισομερών προπυλενοχλωρυδρινών. Η παραγωγική αντίδραση μπορεί να αποδοθεί σύμφωνα με το ακόλουθο απλοποιημένο σύστημα:

Propylenoxid Darstellung 1.svg

Το παραγώμενο μείγμα 1-χλωρο-2-προπανόλης και 2-χλωρο-1-προπανόλης, στη συνέχεια της αυτής της παραγωγικής οδού αποχλωριώνεται (με κάποια  βάση, OH-), σχηματίζοντας μεθυλοξιράνιο:

Propylenoxid Darstellung 2.svg

Συχνά, ως βάση χρησιμοποιείται ασβέστης [Ca(OH)2],  για να απορροφήσει το παραγώμενο υδροχλώριο (HCl), ως χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2).

Η οξείδωση του αιθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η άλλη παραγωγική οδός μεθυλοξιρανίου περιλαμβάνει την οξείδωση προπενίου από από ένα οργανικό υδροϋπεροξείδιο (RO2H).  Η αντίδραση ακολουθεί την ακόλουθη στοιχειομετρία:

Methyloxirane.png

Πιο συγκεκριμένα, για τη διεργασία αυτή χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα τρία (3) υπεροξείδια:

  1. Τριτοταγές βουτυλυδροϋπεροξείδιο (tBuO2H), που προέρχεται, με τη σειρά του, από οξυγόνωση του ισοβουτανίου [Me3CH], η οποία (οξείδωση) αυμπαράγει 2-μεθυλο-2-προπανόλη (tBuOH). Αυτό το παραπροϊόν, μπορεί να αφυδατωθεί, σχηματίζοντας ισοβουτένιο (CH2=CMe2) ή μετατρέπεται σε μεθυλοτριτοταγή βουτυλαιθέρα (tBuOMe), ένα αντικροτικό πρόσθετο για τη βενζίνη.
  2. υδρο(1-φαινυλαιθυλ)υπεροξείδιο [PhCH(O2H)CH3], που προέρχεται, με τη σειρά του, από οξυγόνωση του αιθυλοβενζολίου (PhEt), η οποία (οξείδωση) συμπαράγει 1-φαινυλαιθανόλη [PhCH(OH)CH3]. Αυτό το παραπροϊόν, μπορεί να αφυδατωθεί, σχηματίζοντας στυρένιο (PhVi), ένα χρήσιμο μονομερές.
  3. Υδροπεροξείδιο του κουμενίου [PhC(CH3)2O2H], που προέρχεται, με τη σειρά του, από οξυγόνωση του κουμενίου (iPrPh), η οποία (οξείδωση) συμπαράγει κουμυλική αλκοόλη [PhC(CH2)OH]. Η τελευταία (κουμυλική αλκοόλη), με αφυδάτωση παράγει 2-φαινυλοπροπένιο [PhC(Me)=CH2], το οποιίο κατόπιν με υδρογόνωση ξαναπαράγει κουμένιο, σχηματίζοντας μια έμμεση ανακύκλωση, της αρχικής πρόδρομης ύλης. Αυτή η τεχνολογία εμπορευματοποιήθηκε από από την εταιρεία Sumitomo Chemical.[5]

Τον Μάρτιο του 2009, οι εταιρείες BASF και Dow Chemical ξεκίνησαν μια νέα μονάδα οξείδωσης προπενίου στην Αμβέρσα.[6] Στη νέα αυτή μονάδα, το προπένιο οξειδώνεται από υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2):

Methyloxirane.png

Σε αυτήν τη διεργασία δεν συμπαράγονται άλλα παραπροϊόντα, εκτός από νερό (H2O).[7]

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 60-70% όλου του παραγώμενου μεθυλοξιρανίου μετατρέπεται σε πολυαιθερικές πολυόλες, που παράγονται με μια διεργασία που ονομάζεται αλκοξυλίωση. [8] Αυτές οι πολυόλες είναι δομικές μονάδες για την παραγωγή πλαστικών πολυουρεθάνης.[9] Περίπου το 20% του μεθυλοξιρανίου υδρολύεται, παράγοντας 1,2-προπανοδιόλη [CH3CH(OH)CH2OH], μέσω μιας διεργασίας που επιταχύνεται με κατάλυση από οξύ ή βάση . Άλλα σημαντικά παράγωγα προϊόντα του μεθυλοξιρανίου είναι η πολυπροπυλενογλυκόλη, οι προπυλενογλυκολαιθέρες και το ανθρακικό προπυλένιο.

Ιστορικές και εξειδικευμένες χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθυλοξιράνιο χρησιμοποιούνταν κάποτε ως αγωνιστικό καύσιμο, αλλά η χρήση του τώρα απαγορεύεται, σύμφωνα με τους κανόνες της National Hot Rod Association, για λόγους ασφαλείας. Επίσης, έχει χρησιμοποιηθεί σε καύσιμα λάμψης, για μοντέλα αεροσκαφών και για (κάποια) οχήματα επιφανείας, αυνήθως σε συνδυασμό, σε μικρά ποσοστά, της τάξης του 2%, στο τυπικό μείγμα μεθανόλης (CH3OH), νιτρομεθανίου (CH3NO2) και ορυκτελαίου. Χρησιμοποιήθηκε επίσης σε θερμοβαρικά όπλα, και για μικροβιακό υποκαπνισμό.

Υποκαπνογόνο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η Διοίκηση Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ έχει εγκρίνει από την 1η Σεπτεμβρίου 2007 τη χρήση μεθυλοξιρανίου για παστερίωση ωμών αμυγδάλων, ως απάντηση σε δύο περιστατικά μόλυνσης από σαλμονέλα σε εμπορικούς οπωρώνες, ένα (άλλο) περιστατικό που συνέβη στον Καναδά και (ένα τέταρτο που συνέβηκε) στις Ηνωμένες Πολιτείες.[10][11] Τα φυστίκια μπορεί επίσης να ψεκάζονται με μεθυλοξιράνιο, επίσης για τον έλεγχο της σαλμονέλας.

Μικροσκοπία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθυλοξιράνιο χρησιμοποιείται συνήθως για την προετοιμασία βιολογικών δειγμάτων για ηλεκτρονική μικροσκοπία, για να απομακρύνει τα υπολείμματα αιθανόλης (EtOH), που προηγουμένως είχε χρησιμοποιηθεί για αφυδάτωση (των δειγμάτων αυτών). Σε μια τυπική διαδικασία, το δείγμα πρώτα βυθίζεται σε ένα μείγμα από ίσες ποσότητες αιθανόλης και μεθυλοξιρανίου για 5 λεπτά και, στη συνέχεια, τέσσερις φορές σε καθαρό μεθυλοξιράνιο, με χρονική απόσταση 10 λεπτών μεταξύ κάθε βυθίσεως.

Ασφάλεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Είναι πιθανό καρκινογόνο για τον άνθρωπο,[12] και αναφέρεται από τον Διεθνή Οργανισμός Ερευνών για τον Καρκίνο ως καρκινογόνος ουσία κατηγορίας 2B.[13]

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Παπαγεωργίου, Β.Π., Εφαρμοσμένη Οργανική Χημεία, Εκδόσεις Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 2005, ISBN 960-260-342-7
  2. Μια ιστοσελίδα αποκλειστικά για το οξιράνιο
  3. Πληροφορίες σχετικά με την προστασία των εργαζομένων
  4. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  5. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
  6. Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  7. Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ Έκδοση Θεσσαλονίκη 1991
  8. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
  9. Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
  10. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
  11. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
  12. Διαδικτυακοί τόποι που αναφέρονται στις «Αναφορές και παρατηρήσεις».

Εξωτερικές συνδέσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Διαδικτυακό σελίδα για C3H6O
  2. Οξείδιο του προπυλενίου στο Ηνωμένες Πολιτείες Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος
  3. Οξείδιο του προπυλενίου - από χημικές πληροφορίες για το προϊόν: ιδιότητες, παραγωγή, εφαρμογές.
  4. Οξείδιο του προπυλενίου στη Μεταφορά Τεχνολογίας Δικτύου Αέρα Τοξικά Web Site
  5. CDC - NIOSH Οδηγός Τσέπης για Χημικοί Κίνδυνοι

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. «Scientists just detected this life-forming molecule in interstellar space for the first time». Science Alert. 2016-06-15. 
  3. Dietmar Kahlich, Uwe Wiechern, Jörg Lindner “Propylene Oxide” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002 by Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a22_239Article Online Posting Date: June 15, 2000
  4. Nijhuis, T. Alexander; Makkee, Michiel; Moulijn, Jacob A.; Weckhuysen, Bert M. "The Production of Propene Oxide: Catalytic Processes and Recent Developments" Industrial & Engineering Chemistry Research 2006, volume 45, 3447-3459. doi:10.1021/ie0513090
  5. «Summary of Sumitomo process from Nexant Reports». Ανακτήθηκε στις 2007-09-18. 
  6. «New BASF and Dow HPPO Plant in Antwerp Completes Start-Up Phase». Ανακτήθηκε στις 2009-03-05. 
  7. Alex Tullo (2004). Dow, BASF to build Propylene Oxide. 82, σελ. 15. http://pubs.acs.org/cen/news/8236/8236notw9.html. 
  8. Norbert Adam et al. "Polyurethanes" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a21_665.pub2
  9. «Usage of proplyene oxide, from Dow Chemical». Ανακτήθηκε στις 2007-09-10. 
  10. See The FDA Guidance Document For More Info Archived 2011-02-09 at the Wayback Machine.
  11. Agricultural Marketing Service, USDA (30 March 2007). «Almonds Grown in California; Outgoing Quality Control Requirements» (PDF). Federal Register 72 (61): 15,021–15,036. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 28 September 2007. https://web.archive.org/web/20070928050927/http://www.almondboard.com/files/Rule.pdf. Ανακτήθηκε στις 2007-08-22. 
  12. «Safety data for propylene oxide». 
  13. Grana, R; Benowitz, N; Glantz, SA (13 May 2014). «E-cigarettes: a scientific review.». Circulation 129 (19): 1972–86. doi:10.1161/circulationaha.114.007667. PMID 24821826. 
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Propylenoxid της Γερμανικής 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 Propylene oxide 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 Oxyde de propylène της Γαλλικής 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 Ossido di propilene της Ιταλικής 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 Propeenoxide της Ολλανδικής 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 Епоксипропан της Ουκρανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).