正丁醇

无色透明的液体有机化合物

正丁醇，又名1-丁醇，化学式为C4H10O，为无色透明的液体有机化合物，有酒味。

分子结构数据

摩尔折射率：22.11

摩尔体积（cm3/mol）：92.0

等张比容（90.2 K）：208.0

表面张力（dyne/cm）：26.0

极化率（10-24cm3）：8.76

计算化学数据

疏水参数计算参考值（XlogP）：无

氢键供体数量：1

氢键受体数量：1

可旋转化学键数量：2

互变异构体数量：0

拓扑分子极性表面积：20.2

重原子数量：5

表面电荷：0

复杂度：13.1

同位素原子数量：0

确定原子立构中心数量：0

不确定原子立构中心数量：0

确定化学键立构中心数量：0

不确定化学键立构中心数量：0

共价键单元数量：1

毒理学数据

急性毒性

LD50：790 mg/kg（大鼠经口）；100 mg/kg（小鼠经口）；3484 mg/kg（兔经口）；3400 mg/kg（兔经皮）

LC50：8000 ppm（大鼠吸入，4h）

刺激性

家兔经皮：405 mg（24 h），中度刺激。

家兔经眼：2 mg，重度刺激。

亚急性与慢性毒性

大鼠、小鼠吸入0.8 mg/m3，每周24 h，4个月，肝肾功能异常。

生态学数据

生态毒性

LC50：1910~1950 mg/L（96 h）（黑头呆鱼）

EC50：2337mg/L（24 h），1983mg/L（48 h）（水蚤）

IC50：650mg/L（72 h）（藻类）

生物降解性

好氧生物降解：24~168 h

厌氧生物降解：96~1296 h

非生物降解性

水中光氧化半衰期：2602~1.04×105 h

空气中光氧化半衰期：8.8~87.7 h

危险品标识

安全信息

安全术语

S7/9：Keep container tightly closed and in a well-ventilated place.保持容器严格密闭，置于通风良好的场所。

S13：Keep away from food, drink and animal feeding stuffs.远离食品、饮料和动物饲料保存。

S16：Keep away from sources of ignition - No smoking.远离火源，禁止吸烟。

S26：In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.眼睛接触后，立即用大量水冲洗并征求医生意见。

S36/37/39：Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.穿戴适当的防护服、手套和眼睛/面保护。

S45：In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible).发生事故时或感觉不适时，立即求医（可能时出示标签）。

S46：If swallowed, seek medical advice immediately and show this container or label.食入时，立即求医并出示容器/标签。

正丁醇风险术语

R10：Flammable.易燃的。

R22：Harmful if swallowed.吞食有害。

R37/38：Irritating to respiratory system and skin.刺激呼吸系统和皮肤。

R41：Risk of serious damage to eyes.对眼睛有严重损害的风险。

R67：Vapours may cause drowsiness and dizziness. 蒸汽可能引起困倦和眩晕。

正丁醇的合成

自1852年被发现以来，正丁醇就广泛应用于众多工业生产中。传统的丁醇生产主要包含了乙醛缩合法、发酵法、羰基合成法三种类型。

乙醛缩合法

乙醛缩合法是正丁醇生产的基本形式。在制备过程中，乙醛是基本原料。具体生产步骤如下：首先要准备适量的乙醛溶液，然后在碱性条件下进行羟醛缩合，进而得到2-羟基丁醛产物；接续进行脱水工艺制得丁烯醛，最后将丁烯醛进行镍铬催化加氢，即制得正丁醇。需要注意的是，在催化加氢温度需控制在180 ℃，加氢压力需保持在0.2 MPa。从合成过程来看，这种丁醇制作方式的操作难度较低，且没有异构体产生。该法主要弊端为工艺流程较长，碱作用下设备腐蚀严重，生产成本高，目前已基本被淘汰。

发酵法

发酵法在20世纪50、60年代以前应用较为广泛，通过水解反应、蒸馏、精馏等工艺生产正丁醇。具体过程包括，以富含淀粉的农作物作为主要生产原料，然后对其进行水解反应，在得到的水解液中加入丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌进行发酵，得到乙醇、丙酮、丁醇的混合物。从组成比例来看，三者的比例为1:3:6，最后根据三者物理性质的不同，在蒸馏和精馏控制下实现有效分离，进而得到目标正丁醇产物。生产过程中，原料广泛、设备投入少、生产条件温和、安全性高等都是其重要的优势所在，然而与后期的羰基合成法相比，底物抑制效应的不足阻碍了其自身的进一步发展，故而应用规模逐渐缩小。

低压羰基合成法

低压羰基合成法是目前最主要的丁醇生产技术。从生产工艺来看，丙烯、CO、H2是其主要的生产原料。在催化剂作用下，高效生产正丁醛和异丁醛；在分离两种丁醛基础上，对正丁醛进行加氢、精馏，进而得到正丁醇和异丁醇，最后进行分离，制得正丁醇。需要注意的是，在低压羰基合成法中，铜、锌等氧化物是其主要的催化剂成分，并且在催化反应过程中，丁醇转化器规格和型号必须相同，同时在电热偶反应管、瓷球和支撑弹簧的作用下其催化剂的有规范填装，进而确保正、异丁醇的高效生产。目前，低压羰基合成法应用中，其要求反应过程的温度需控制在90 ℃以下，反应压力为2 MPa。在反应过程中，通过对催化剂进行优化，其正丁醇和异丁醇的产量已达到30:1，有效的满足了工业生产对正丁醇的需求。

乙醇同系化法合成正丁醇

乙醇同系化法是一种新的丁醇合成方式，其由 A. S. Ndou、Jerry D和美国的塞拉尼斯公司研究提出。与传统丁醇合成方式相比，该方法的制作流程较短，且副产物较少，绿色环保效益较高。其具体的合成反应方程式为：2CH3CH2OH→CH3CH2CH2CH2OH+H2O。

实践过程中，乙醇同系化法合成丁醇的具体路径为：以乙醇为原材料，然MgO、HT、γ-Al2O3、 HAP、ZnO-SiO2 等催化剂的催化下，负载Ge、Pd、Ni、Cs、Pt、Sn等多种金属离子，进而通过一系列化学反应，实现正丁醇生产。

正丁醇的用途

正丁醇可广泛的应用于化工、医药、食品甚至是能源领域，其应用消费的广泛性也就决定了其工业生产、科研研究的广泛关注度。正丁醇是重要的基本有机化工原料，主要用于生产邻苯二甲酸二丁酯（DBP）等增塑剂和醋酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯等，也常作为有机合成中间体。

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