1,4-Диоксан

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
1,4-​Диоксан
Изображение химической структуры Изображение молекулярной модели
Изображение молекулярной модели
Общие
Систематическое
наименование		 1,4-​диоксан, 1,4-​диоксациклогексан
Традиционные названия диоксан
Хим. формула O(CH2CH2)2O
Рац. формула C4H8O2
Физические свойства
Состояние жидкость
Примеси образует перекиси
Молярная масса 88,11 г/моль
Плотность 1,033 г/см³
Энергия ионизации 9,13 ± 0,01 эВ[1] и 9,19 эВ[2]
Термические свойства
Температура
 • плавления 12 °C
 • кипения 101 °C
 • вспышки 5 °C
Пределы взрываемости 2 ± 1 об.%[1]
Энтальпия
 • образования -354 кДж/моль
Давление пара 29 ± 0 мм рт.ст.[1]
Химические свойства
Растворимость
 • в воде смешивается
 • в спирте смешивается
 • в эфире смешивается
Оптические свойства
Показатель преломления 1,42241
Структура
Дипольный момент 0 Кл·м[2]
Классификация
Рег. номер CAS 123-91-1
PubChem 31275
Рег. номер EINECS 204-661-8
SMILES
 
InChI
 
RTECS JG8225000
ChEBI 47032
ChemSpider 29015
Безопасность
ЛД50 5170 мг/кг
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondОгнеопасность 3: Жидкости и твёрдые вещества, способные воспламеняться почти при температуре внешней среды. Температура вспышки между 23 °C (73 °F) и 38 °C (100 °F)Опасность для здоровья 2: Интенсивное или продолжительное, но не хроническое воздействие может привести к временной потере трудоспособности или возможным остаточным повреждениям (например, диэтиловый эфир)Реакционноспособность 1: Обычно стабильное, но может стать неустойчивым при повышенных температуре и давлении (например, пероксид водорода, гидрокарбонат натрия)Специальный код: отсутствует
3
2
1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Диоксан — циклическое химическое соединение с формулой C4H8O2. Традиционно под диоксаном понимается 1,4-диоксан (диэтилендиоксид), циклический простой эфир, хотя существуют также 1,2-диоксан и 1,3-диоксан.

Диоксан применяется в органической химии в качестве полярного апротонного растворителя. В основном используется как стабилизатор 1,1,1-трихлорэтана. Имеет сладковатый запах, схожий с запахом диэтилового эфира. Диоксан — побочный продукт этоксилирования в производстве поверхностно-активных веществ, например, натрий лауретсульфата, этоксилированных спиртов и др. По Proposition 65 в Калифорнии диоксан признан канцерогеном[3].

Свойства

[править | править код]

1,4-Диоксан — бесцветная подвижная жидкость с эфирным запахом. Взрывопожароопасен: пределы взрываемости в воздухе 1,97—22,5 % (по объёму).

1,4-Диоксан смешивается с водой, спиртом, эфиром; образует с водой азеотропную смесь (tkип 87,8 °C, 81,6 % диоксана).

Молекула центросимметрична и принимает пространственную конформацию «кресла», типичную для производных циклогексана. Молекула конформационно подвижная и может также легко принять конформацию «ванны», необходимую для хелатирования катионов металлов.

Синтез

[править | править код]

В лабораторных условиях диоксан получают перегонкой смеси этиленгликоля с серной кислотой, взаимодействием 2,2-дихлордиэтилового эфира с NaOH либо димеризацией окиси этилена:

Основной промышленный метод синтеза диоксана - дегидратация диэтиленгликоля, который, в свою очередь, получают взаимодействием этиленоксида с водой[4]:

Очистка и сушка

[править | править код]

При стоянии диоксан образует пероксиды, поэтому его нельзя сушить и перегонять до их полного удаления.

Для очистки к диоксану добавляют 5 % (об.) концентрированной серной кислоты и 2 часа кипятят с обратным холодильником. После охлаждения к диоксану при энергичном встряхивании добавляют твердый гидроксид калия до тех пор, пока его гранулы не перестанут разрушаться. Затем диоксан отфильтровывают от осадка, добавляют металлический натрий и снова кипятят с обратным холодильником. Затем диоксан перегоняют ещё раз.

Применение

[править | править код]

Диоксан используют как хороший растворитель, например для ацетилцеллюлозы, минеральных и растительных масел, красок.

Диоксан используется также как стабилизатор для 1,1,1-трихлорэтана для его хранения и транспортирования в алюминиевых ёмкостях.

Свойство растворителя

[править | править код]

Диоксан — относительно малополярный растворитель, он имеет бо́льшую растворяющую способность, чем диэтиловый эфир. Если диэтиловый эфир плохо растворим в воде, то диоксан гигроскопичен и смешивается с водой в любых соотношениях. Диоксан служит многофункциональным апротонным растворителем.

Диоксан используется в качестве стандарта для ПМР-спектроскопии в D2O.

Безопасность

[править | править код]

Несмотря на сравнительно малую токсичность — ЛД50 5170 мг/кг — диоксан раздражает глаза и дыхательный тракт, а также подозревается в способности поражать центральную нервную систему, печень и почки.

Известны факты, когда случайное воздействие 1,4-диоксана на рабочих приводило к смертельным исходам. Диоксан классифицируют IARC как Group 2B канцероген: возможно, что он канцерогенен для людей, так как известно его канцерогенное действие на животных.

Как и другие простые эфиры, диоксан соединяется с атмосферным кислородом при стоянии, образуя взрывоопасные пероксиды. Взрывоопасны смеси с воздухом, КПВ содержит 1,97‒25 об. % диоксана. Предельно допустимая концентрация его в воздухе 0,01 мг/л.

Воздействие на природу

[править | править код]

Диоксан на уровне 1 мкг/л был обнаружен в некоторых местах в США[5]. Он малотоксичен для водных форм жизни и биодеградирует различными путями[6]. Проблема обостряется из-за высокой растворимости диоксана в воде, он не задерживается почвой и попадает в подземные воды. Он устойчив к существующим процессам биодеградации. В результате пятно заражения больше, чем у обычных растворителей.[7].

Изомеры 1,4-диоксана

[править | править код]
Орто-, мета- и пара-диоксаны — изомеры диоксана

1,2-Диоксан является типичным циклическим пероксидом. Образуется при действии пероксида водорода на бис-метилсульфонат 1,4-бутандиола. Гидрирование 1,2-диоксана приводит к 1,4-бутандиолу, его щелочной или кислотный гидролиз — к 4-гидроксимасляному альдегиду.

1,3-Диоксан относится к классу циклических ацеталей. Его производное — 4,4-диметил-1,3-диоксан — является промежуточным веществом при синтезе изопрена из формальдегида и изобутанола.

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0237.html
  2. ↑ 1 2 David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
  3. ↑ «Proposition 65 List of Chemicals» (PDF). Office of Environmental Health Hazard Assessment. 1,4-Dioxane cancer 123-91-1 January 1, 1988.
  4. ↑ Kenneth S. Surprenant: Dioxane. // Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley‐VCH Verlag, 15. Juni 2000, doi:10.1002/14356007.a08_545.
  5. ↑ 1, 4-Dioxane Fact Sheet: Support Document (англ.). OPPT Chemical Fact Sheets. United States Environmental Protection Agency (февраль 1995). Архивировано из оригинала 21 февраля 2012 года.
  6. ↑ M. Kinne, M. Poraj-Kobielska, S. A. Ralph, R. Ullrich, M. Hofrichter, K. E. Hammel «Oxidative cleavage of diverse ethers by an extracellular fungal peroxygenase» J. Biol. Chem. 2009, volume 284, pp. 29343-9.
  7. ↑ Crawford, Scott. "Down N' Dirty With 1,4-Dioxane." (англ.). XDD, LLC's Xpert Solutions Newsletter (Fall 2007/Winter 2008). Дата обращения: 16 января 2008. Архивировано из оригинала 21 февраля 2012 года.

Литература

[править | править код]
  • Кнунянц И. Л. и др. т.2 Даффа-Меди // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — 671 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-035-5.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=1,4-Диоксан&oldid=141237125