丁酸--中文百科全书

分子结构

基本信息

中文名称:丁酸

英文名称:n-Butyric acid

中文别名:正丁酸;杀灭菊酸;丁酸;天然丁酸;正丁酸

英文别名:Butyric acid,99%; Alpha-butanoic acid; Butyric acid; Natural Butyric Acid; butanoic acid; butanoate

CAS号:107-92-6

分子式:C4H8O2

分子量:88.11

存储方法

储存注意事项[23]储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过32℃，相对湿度不超过80%。保持容器密封。应与氧化剂、还原剂、硷类分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

合成方法

天然存在与香茅、肉豆蔻、奶油等中，工业生产的方法有发酵法和丁醇(或丁醛)氧化。 1、发酵法：以淀粉或糖为原料，用丁酸菌发酵得丁酸。 2、丁醛氧化法：以醋酸锰或醋酸钴为催化剂，用空气或氧气氧化丁醛，反应结束后，经分馏得丁酸。 3、浓硝酸氧化法(实验室製备)：以正戊醇为原料，用浓硝酸将其氧化成正丁酸。将正戊醇缓慢滴加于沸腾的硝酸中，滴加完后保持微沸15-30min。冷却后用四氯化碳萃取(50mL×3)，萃取液用10%的NaOH水溶液萃取(20mL×3)。水层合并，加入5g锌粉回流20min，冷却后滤除未反应的锌粉，加入13mL浓盐酸酸化反应液，再用四氯化碳萃取(30mL×3)。萃取液加入无水硫酸钠干燥，蒸出四氯化碳，收集174-184℃(85.33kPa)馏分11g，收率50.4%。

1.可由糖的适宜发酵製备，也可将丁醇或丁醛经氧化製备；还可由正丙醇与一氧化碳在一定压力下用四羰基镍和碘化镍催化製得。

2.丁酸天然存在于奶油、香茅、肉豆蔻等，工业上用空气或氧气氧化丁醛製得；或以淀粉或糖为原料，用丁酸菌发酵得产品；也可以正戊醇为原料，用浓硝酸氧化成正丁酸。

精製方法：在250mL丁酸中加5g高锰酸钾蒸馏后再分馏，收集时将开始馏出的1/3弃去。

3.製法：

于装有搅拌器，回流冷凝器，温度计和滴液漏斗的反应瓶中，加入重铬酸钠25g，水100mL，浓硫酸20mL。搅拌下加热至80～85℃。慢慢滴加正丁醇（2）7.5g（0.1mol），控製滴加速度以反应瓶中的白烟不要冒出冷凝器，约20min加完。反应放热，控製反应温度95～100℃。加完后继续反应20min。反应结束时，冷凝器中没有白烟。反应结束后立即进行蒸馏，收集约60～80mL馏出液。馏出液中加入氢氧化钠4g，回流0.5h。冷至室温，用乙醚提取两次以除去未反应的丁醇。水层用硫酸酸化至强酸性。乙醚提取（15mL×3）。合并乙醚层，无水氯化钙干燥。水浴蒸出乙醚，而后蒸馏，收集158～164℃的馏分①，得无色正丁酸（1）6g，收率68%。注：①前馏分重新蒸馏，可得到少量158～164℃的馏分。

超强酸催化氧化製备

採用共沉淀法製备了复合二元金属氧化物固体超强酸SO42-/ZrO2-Fe2O3、SO24-/ZrO2-SnO、SO24-/ZrO2-SnO2和SO24-/ZrO2-NiO,运用XRD和IR等分析技术对所合成的固体超强酸进行表征。并对其催化氧化正丁醇合成正丁酸的性能进行了研究。

实验结果表明,NiO的加入明显提高了ZrO2由四方相向单斜相转化的温度,焙烧温度923 K时,ZrO2仍然保持四方相。并且发现,4种复合固体超强酸对正丁醇的催化氧化合成正丁酸均有一定的催化活性,且SO42-/ZrO2-NiO的催化活性最好。正丁醇催化氧化合成正丁酸的最佳反应温度为343 K,在此温度下,以NiO质量分数为10%经923 K焙烧的SO42-/ZrO2-NiO为催化剂时,产物中正丁酸质量分数最高可达85.5%,选择性99.1%。

製高纯度正丁酸

本文报道了採用体外迴圈冷却的塔式氧化系统进行正丁醛氧化製备高纯度正丁酸的工艺过程研究结果。通过对催化剂、氧化反应器、氧化工艺及分离精製工艺条件进行研究 ,有效地减少了氧化副反应。

在较佳氧化及分离精製条件下 ,氧化过程正丁醛转化率在 99.5 %以上 ,正丁酸选择性达 95 %以上 ,从而保证了分离精製后得到纯度≥ 99.5 %的正丁酸产品 , ,为工业化规模生产高纯度正丁酸产品提供了可靠的技术保证。

主要用途

1.用于製造丁酸酯类、丁酸纤维素、清漆、葯物、香料等。也用作乳化剂、杀菌剂和萃取剂。在皮革鞣製中用作脱钙剂。电解法测定铜时，用来消除铁的影响。2.丁酸是我国允许使用的食用香料，常用于黄油、干酪和水果香精的增香。用量按正常生产需要，一般在糖果中82mg/kg；口香糖中60～270mg/kg；烘烤食品中32mg/kg；人造奶油中18mg/kg；冷饮6.5mg/kg。3.用作萃取剂、脱钙剂，用于酯类合成，也用以製取香料、杀菌剂和乳化剂等。

正丁酸是一种重要的合成香料以及其他精细化工产品的原料，主要用于丁酸酯类和丁酸纤维素的合成。丁酸酯类各具不同的水果香味，在香精、食品增加剂、医葯等领域有广泛的套用。丁酸纤维素酯类具有杰出的耐热、耐光和抗湿性，同时具有很好的成型和稳定性，是优良的涂料和模塑。

本品在葯剂製造中用作矫味剂；丁酸的钙盐在冷水中比在热水中的溶解度大，故还可用作成盐剂，以增加葯物的溶解度。还可用于γ-氨基丁酸等医葯中间体的製备。目前全世界正丁酸的年产量为3万吨，主要集中在中欧及美国的几大公司；国内正丁酸使用者主要分布在长江三角洲、珠江三角洲和天津等地，国内先后有十多家生产厂家生产正丁酸，但规模都很小，质量差，产品纯度只有98%左右，无法与国外产品抗衡。根本无法满足医葯和其他行业对丁酸的需求。2000年以前国内高纯度正丁酸基本依靠进口。

作为助表面活性剂

正丁酸作为助表面活性剂微乳液体系的相行为用ε-β鱼状相图,研究了SDS/正丁酸/正己烷/盐水微乳液体系的相行为。

1.微乳液体系中,与正丁醇作助表面活性剂的微乳液体系比较,正丁酸的溶解度比正丁醇的大,在微乳液介面膜中,正丁酸的质量分数亦比正丁醇的大。

2.无机盐阳离子对ε-β鱼状相图有较大影响,阴离子对相行为的影响较小。

3.酸的影响和盐的影响类似,但硷的影响与盐和酸的不同,硷介质中相图上移。

4.随温度升高,体系的增溶能力增强。

无机盐对脂肪醇及脂肪酸作助表面活性剂的微乳液体系相行为的影响研究了不同无机盐对SDS/脂肪酸或醇/烷烃/盐水微乳液体系相行为的影响。

1. SDS/正丁酸/正己烷/CaCl_2微乳液体系中,正丁酸的溶解度(Sa)和正丁酸在介面膜中的质量分数(A~S)随CaCl_2浓度的增加而减小,与相应的正丁醇微乳液体系中的变化规律相同。随CaCl_2浓度增加,脂肪酸微乳液体系的增溶能力减弱,但正丁醇微乳液体系的增溶能力增强。

2.在SDS/正丁酸/正己烷/盐水微乳液与SDS/正丁醇/正己烷/盐水微乳液体系中,对于含相同阴离子不同阳离子的无机盐(MgCl_2, CaCl_2, SrCl_2),或含相同阳离子不同阴离子的无机盐[CaCl_2, CaBr_2, Ca(NO_3)_2],正丁酸及正丁醇的溶解度(S_a)及体系的增溶能力(SP~*)随不同无机盐的变化规律,均为MgCl_2 CaCl_2~ SrCl_2和Ca(NO_3)_2 CaBr_2 CaCl_2。

聚氧乙烯月桂醚/正丁酸微乳液体系的相行为及增溶性能研究了盐度和温度对聚氧乙烯月桂醚(Brij-35)/正丁酸/正己烷/盐水微乳液体系相行为的影响。

使用注意

限量

FEMA(mg/kg)：软饮料5.5；冷饮6.5；糖果82；焙烤食品32；布丁类0.19～45；胶姆糖60～270；麦淇淋18。、

鑒别试验

1.于试样lml中加水2ml，应即溶解，溶液透明，呈强酸性。

2.于试样1ml中加乙醇1ml和浓硫酸3滴，在温水中加热时，应产生丁酸丁酯的香气。

3.应符合红外谱图。

含量分析

準确称取试样1.5g，放入一250ml圆锥烧瓶中，瓶中预先盛75～100ml水，加酚酞试液(TS－167)数滴，用0.5mol/L氢氧化钠液滴定至开始出现粉红色，并保持15s。每mL 05mol/L氢氧化钠液相当于丁酸(C4H8O2)44.06mg。

质量指标分析

1.重金属：按GT－16中方法二测定。所取试样量为500mg，对照样中的铅离子量茭/20μg。

2.还原性物质试验：取试样2ml，放入一具玻塞烧瓶中，加水50ml稀释，再加硫酸5ml，加入时应振摇烧瓶。趁溶液尚温时，用0.1mol/L高锰酸钾液滴定至粉红色并维持30s，其耗用量不得超过1ml。

氧化降解

对垃圾渗滤液中大量存在的有机酸——正丁酸进行了Mn-Ce复合氧化物催化剂催化湿式氧化降解的研究,并採用统计回归分析法建立了Mn-Ce催化剂催化湿式氧化降解正丁酸升温和恆温过程的降解模型。

回归方程的残差分析结果表明,Mn-Ce催化剂催化湿式氧化降解正丁酸升温和恆温过程的降解模型计算值与实验值吻合良好;此外,回归方程的决定系数(R2)以及Nash-Suttcliffe模拟效率系数(NSC)均达到0.80以上,表明模型预测準确度较高。

安全信息

风险术语

R34:Causes burns. 引起灼伤。

安全术语

S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.不慎与眼睛接触后，请立即用大量清水沖洗并征求医生意见。

S36:Wear suitable protective clothing. 穿戴适当的防护服。

S45:In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the label whenever possible.)　若发生事故或感不适，立即就医(可能的话，出示其标签)。

物性资料

1.性状：油状液体，有腐臭的酸味。

2.熔点（℃）：-7.9

3.沸点（℃）：163.5

4.相对密度（水=1）：0.96

5.相对蒸气密度（空气=1）：3.04

6.饱和蒸气压（kPa）：0.10（25℃）

7.燃烧热（kJ/mol）：-2181.4

8.临界温度（℃）：355[8]

9.临界压力（MPa）：5.27[9]

10.辛醇/水分配系数：0.79[10]

11.闪点（℃）：72（CC）[11]

12.引燃温度（℃）：452[12]

13.爆炸上限（%）：10.0[13]

14.爆炸下限（%）：2.0[14]

15.溶解性：与水混溶，可混溶于乙醇、乙醚。[15]

16.折射率（20ºC）：1.3980

17.折射率（25ºC）：1.3958

18.黏度（mPa·s,15ºC）：1.814

19.黏度（mPa·s,30ºC）：1.385×10-3

20.燃点（ºC）：452.2

21.蒸发热（KJ/mol,25ºC）：60.58

22.蒸发热（KJ/mol,b.p.）：42.03

23.熔化热（KJ/mol）：10.47

24.生成热（KJ/mol,25ºC,液体）：-535.49

25.比热容（KJ/(kg·K),20ºC,定压）：1.98

26.热导率（W/(m·K)）：0.1477

27.临界密度（g·cm-3）：0.302

28.临界体积（cm3·mol-1）：292

29.临界压缩因子：0.232

30.偏心因子：0.604

31.溶度参数(J·cm-3)0.5：20.263

32.van der Waals面积（cm2·mol-1）：7.880×109

33.van der Waals体积（cm3·mol-1）：53.870

34.气相标準燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-2241.8

35.气相标準声称热(焓)( kJ·mol-1) ：-475.7

36.液相标準燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-2183.50

37.液相标準声称热(焓)( kJ·mol-1)：-533.84

38.液相标準热熔(J·mol-1·K-1)：182.1

系统编号

CAS号：107-92-6

MDL号：MFCD00002814

EINECS号：203-532-3

RTECS号：ES5425000

BRN号：906770

PubChem号：24851531

理学资料

1、皮肤/眼睛刺激性

开放的刺激试验：兔子，皮肤接触：500mg，反应的严重程度：中度。

标準的Draize试验：兔子，皮肤接触：20mg/24H，反应的严重程度：中度。

2、急性毒性：大鼠经口LD50：2940mg/kg；大鼠经吸入LC：＞500mg/m3；小鼠经口LDLo：500mg/kg；小鼠经吸入LC：＞500mg/m3；小鼠经腹腔LD50：3180mg/kg；小鼠经皮下LD50：3180mg/kg；小鼠经静脉LD50：800mg/kg；兔子经皮肤接触LD50：530μL/kg；

3、其他多剂量毒性：大鼠经吸入TDLo：14mg/kg/7D-C；小鼠经口TDLo：33600mg/kg/7D-C；仓鼠经口TDLo：14mg/kg/7D-C；

4、致突变性

人HeLa细胞的DNA损害：3mmol/L；

人淋巴细胞的DNA抑製：4mmol/L；

鸡的纤维细胞的DNA损害：2mmol/L；

5、属低毒类。其蒸气能引起皮肤和眼睛的炎症。工作场所最高容许浓度10.0mg/m3。

6.急性毒性[16]

LD50：2000mg/kg（大鼠经口）；530mg/kg（兔经皮）

7.刺激性[17]

家兔经皮：500mg，中度刺激（开放性刺激试验）