Propilén-oxid

Propilén-oxid
Szerkezeti képlet
A propilén-oxid pálcikamodellje
Más nevek	propilén-oxid epoxipropán propilén-epoxid 1,2-propilén-oxid metil-oxirán 1,2-epoxipropán Propén-oxid Metil-etilén-oxid
Kémiai azonosítók
CAS-szám	75-56-9
PubChem	6378
ChemSpider	6138
EINECS-szám	200-879-2
KEGG	C15508
ChEBI	38685
SMILES CC1CO1
InChIKey	GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N
UNII	Y4Y7NYD4BK
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	C3H6O
Moláris tömeg	58,08 g/mol
Megjelenés	színtelen folyadék
Szag	benzene-like[1]
Sűrűség	0,859 g/cm^3[2]
Olvadáspont	−111,9 °C
Forráspont	35 °C
Oldhatóság (vízben)	41% (20 °C)[1]
Mágneses szuszceptibilitás	−4,25·10^−5=cm^3/mol[3]
Törésmutató (nD)	1,3660[2]
Gőznyomás	445 Hgmm (20 °C)[1]
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfH^o298	−123,0 kJ·mol^−1[4]
Standard moláris entrópia S^o298	196,5 J·(K·mol)^−1
Hőkapacitás, C	120,4 J·(K·mol)^−1
Veszélyek
Főbb veszélyek	rendkívül gyúlékony[5][6]
NFPA 704	4 3 2
Robbanási határ	2,3–36%[1]
PEL	TWA 100 ppm (240 mg/m^3)[1]
LD50	660 mg/kg (tengeri malac, szájon át) 380 mg/kg (patkány, szájon át) 440 mg/kg (egér, szájon át) 1140 mg/kg (patkány, szájon át) 690 mg/kg (tengeri malac, szájon át)[7]
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A propilén-oxid az epoxidok közé tartozó szerves vegyület, képlete CH₃CHCH₂O. Színtelen, illékony, éterre emlékeztető szagú folyadék. Az iparban nagy mennyiségben állítják elő, fő felhasználása a poliuretán műanyagok gyártásához használt poliéter-poliolok előállítása. Királis vegyület, de általában a racemátot használják.

Előállítása

A vegyiparban propilénből állítják elő.^[8] Két általános utat követnek, az egyik a hidroklórozás, a másik az oxidálás.^[9] 2005-ben a világ termelésének mintegy felét a klórhidrines technológiával, a másik felét az oxidációs eljárással állították elő, de utóbbi fontossága növekszik.^[10]

Hidroklórozás

A hagyományos eljárás szerint a propént az alábbi egyszerűsített séma szerint propilén-klórhidrinné alakítják:

Az 1-klór-2-propanol és 2-klór-1-propanol keverékét ezután klórmentesítik, például:

A HCl elnyeletésére gyakran kalcium-hidroxidot alkalmaznak.

A propilén oxidációja

A másik eljárás a propilén szerves peroxiddal történő oxidációja. A reakció sztöchiometriája:

CH₃CH=CH₂ + RO₂H → CH₃CHCH₂O + ROH

A gyakorlatban négy hidroperoxidot használnak:^[10]

• t-Butil-hidroperoxid, ezt az izobután oxigénezésével nyerik. A reakció végén t-butanol keletkezik, melyből dehidratálással izobutén nyerhető, melyet a benzinadalékként használt MTBE-vé lehet alakítani.
• Etilbenzol-hidroperoxid, ezt az etilbenzol oxigénezésével állítják elő. A reakcióban 1-feniletanollá alakul, melyből dehidratálással fontos monomer, sztirol nyerhető.
• Kumol-hidroperoxid, ezt a kumol (izopropilbenzol) oxigénezésével nyerik. A reakció során kumil-alkohol keletkezik belőle, melyet dehidratálással és hidrogénezéssel visszaalakítható kumollá. Ezt a technológiát a Sumitomo Chemical vezette be.^[11]
• Hidrogén-peroxid, ezt a HPPO-eljárásban (hidrogén-peroxid–propilén-oxid) használják, a reakcióban katalizátorként titánnal adalékolt szilikalitot alkalmaznak:

  C₃H₆ + H₂O₂ → C₃H₆O + H₂O

Elméletileg a folyamat során melléktermékként csak víz keletkezik, a gyakorlatban a propilén-oxid felnyílt gyűrűs származékai is megjelennek.^[12]

Reakciói

Más oxidokhoz hasonlóan a propilén-oxid is a gyűrű felnyílásával járó reakciókban vesz részt. Vízzel propilén-glikol keletkezik. Alkoholokkal az etoxilezéssel analóg hidroxipropilezés játszódik le. Grignard-reagens addíciójával szekunder alkoholokat képez.

Néhány további reakciója:^[13]

• Alumínium-oxiddal 250–260 °C-on reagálva propionaldehidet és kis mennyiségben acetont ad.
• Ezüst(I)-oxiddal reagálva ecetsavvá alakul.
• Nátriumamalgámmal és vízzel reagálva izopropanol keletkezik.

Felhasználása

Az előállított propilén-oxid 60-70%-át poliéter-poliollá alakítják az úgynevezett alkoxilezési folyamatban.^[14] Ezek a poliolok a poliuretán műanyagok építőkövei.^[15] A teljes mennyiség mintegy 20%-át propilén-glikollá hidrolizálják, ezt a folyamatot sav- vagy báziskatalízissel gyorstják. További fontos termékei a polipropilén-glikol, propilén-glikol-éterek és a propilén-karbonát.

Toxicitása

Lehetséges emberi rákkeltő, az IARC 2B karcinogén listáján szereplő vegyület.^[16]

Természetes előfordulása

2016-ban számoltak be arról, hogy a Tejútrendszerben található, hárommillió naptömegű Sagittarius B2 gázfelhőben propilén-oxidot találtak. Ez az első királis molekula, melynek jelenlétét kimutatták a világűrben.^[17]

Jegyzetek

1. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0538. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)
2. Haynes 2011, p. 3.384
3. Haynes 2011, p. 3.577
4. Haynes 2011, p. 5.24
5. "NFPA DIAMOND". www.otrain.com.
6. GOV, NOAA Office of Response and Restoration, US. "PROPYLENE OXIDE | CAMEO Chemicals | NOAA". cameochemicals.noaa.gov.
7. Propylene oxide. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)
8. (2006) „The Production of Propene Oxide: Catalytic Processes and Recent Developments”. Industrial & Engineering Chemistry Research 45 (10), 3447–3459. o. DOI:10.1021/ie0513090. 
9. Ullmann Vegyipari Enciklopédia
10. (2006) „The Production of Propene Oxide: Catalytic Processes and Recent Developments”. Industrial & Engineering Chemistry Research 45 (10), 3447. o. DOI:10.1021/ie0513090. 
11. Summary of Sumitomo process from Nexant Reports. [2006. január 17-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. szeptember 18.)
12. (2013) „Chemical and Technical Aspects of Propene Oxide Production via Hydrogen Peroxide (HPPO Process)”. Industrial & Engineering Chemistry Research 52 (3), 1168–1178. o. DOI:10.1021/ie3023862. 
13. Dictionary of Organic Compounds. Oxford University Press, 249. o. (1953. december 7.) 
14. Ullmann Vegyipari Enciklopédia
15. Usage of proplyene oxide. Dow Chemical. [2007. szeptember 15-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. szeptember 10.)
16. (2014. május 13.) „E-cigarettes: a scientific review”. Circulation 129 (19), 1972–1986. o. DOI:10.1161/circulationaha.114.007667. PMID 24821826. PMC 4018182. 
17. Scientists just detected this life-forming molecule in interstellar space for the first time. Science Alert, 2016. június 15.

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Propylene oxide című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

• CRC Handbook of Chemistry and Physics, 92nd, Boca Raton, FL: CRC Press (2011. december 7.). ISBN 1439855110 

További információk

• WebBook page for C3H6O
• Propylene oxide at the United States Environmental Protection Agency
• Propylene oxide – chemical product info: properties, production, applications.
• Propylene oxide at the Technology Transfer Network Air Toxics Web Site
• CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards