环戊烷性质、用途与生产工艺
环戊烷亦称“五亚甲烯”,一种环烷烃,分子式C5H10。分子量70.13。易燃性液体。熔点-94.4℃,沸点49.3℃,相对密度0.7460,折光率1.4068。溶于醇、醚及烃类,不溶于水。环戊烷不是平面环,有两种构象:信封式构象和半椅式构象。碳—碳—碳键角接近109°28′,分子的张力不大,环较稳定,化学性质与烷烃相似。对鼠类在空气中致死浓度其质量分数为3.8×10-2。与发烟硫酸作用呈红黄色,与硝酸作用得硝基环戊烷和戊二酸。制法:可自石油醚馏分中得到,也可由环己烷在铝存在下经高压裂解或环戊烯、环戊二烯经催化氢化而得。用途:主要用做溶剂。
上图为环戊烷结构模型。
环烷烃是分子中的碳原子呈环状排列,并有足够数量的氢原子与之化合的饱和烃。存在于石油中的环烷烃主要为环戊烷和环己烷等。
环烷烃的熔点、沸点、相对密度都比相应的直链烷烃高。用环烷芳香基原油可以生产高辛烷值的直馏汽油,其抗爆性比正构烷烃好。含硫低的石蜡环烷基原油,不但便于加工,而且是生产高级润滑油的良好原料。含有较多的多环长侧链的环烷化合物的石油,则是优质润滑油的理想原料。
在室温和常压下,碳原子数在4个以下的环烷烃为气体,4个以上的为液体,环丙烷和环丁烷为气体,环戊烷至环十一烷为液体,环十二烷以上为固体。环烷烃的化学性质与成环的碳原子数目有关。称三元环、四元环为小环,五至七元环为正常环,八至十一元环为中级环,十二元环以上为大环。小环中碳原子核联线与成键轨道轴线是不一致的。环丙烷中,以碳原子核联线组成的环为等边三角形,每个夹角60°,但每个碳原子形成的两个碳碳单键的sp3杂化轨道轴线夹角是104°(见下图2),轨道未能达到最大程度的重叠,引起很大的角张力,环丁烷也存在角张力,但要小些。这使小环稳定性较差,化学性质与烯烃相似,能与很多试剂发生开环加成反应。其他环角张力较小或没有角张力,环烷烃的化学性质与烷烃类似,不易发生开环反应,如与氢作用,环己烷及更高级环烷烃加氢则更为困难。
图2为环丙烷中sp3杂化轨道重叠示意图。
环丙烷类在常温下,环丁烷类在加热条件下可与卤素和卤化氢加成。
开环发生在联氢最多和最少的两个碳原子之间,加成符合马尔可夫尼可夫规则。而正常环在光或热的引发下与卤素发生取代反应。
常温下,环烷烃都不能被高锰酸钾氧化。
环戊烷、环己烷及其烷基取代产物存在于某些石油中。环烷烃还可以由适当的方法合成,如二卤代烷环合与芳香烃加氢。
本信息由Chemicalbook晓楠编辑(2015-08-17)。
(1) 摄入和吸入有中等毒性。(2) 易燃,有较大的燃烧危险。空气中的容许浓度美国为600ppm (1720mg/m3)。
用作色谱分析标准物质,溶剂,发动机燃料,共沸蒸馏剂(azeotropic distillation agent)。
吸入高浓度环戊烷可引起中枢神经系统抑制,尽管其急性毒性低。急性暴露引起的症状先有兴奋,以后出现平衡失调,乃至木僵、昏迷。很少因呼吸衰竭而死亡。有人报道过,给动物口饲本品,出现严重腹泻,导致心、肺和肝血管萎陷及脑变性。
改善生产设备。用皮肤防护药膏或戴手套来保护皮肤。
定期体检时,注意皮肤和呼吸道的可能刺激作用以及肾和肝的任何并发症。
一级易燃液体。危规号; 61013。运输时容器上须标有“易燃液体”标记。
参见“环己烷”。
焚烧。
化学性质
无色液体,熔点-93.9℃,沸点49.26℃,相对密度0.7460(20/4℃),折光率1.4068,闪点-37℃。能与醇、醚等有机溶剂混溶,不溶于水。
用途
用作聚异戊二烯橡胶等溶液聚合用溶剂和纤维素醚的溶剂,替代氟里昂用于电冰箱、冰柜的保温材料及其他硬制PU泡沫的发泡剂,色谱分析标准物质。
用途
替代氟利昂广泛用作电冰箱、冰柜的保温材料及其他硬质PU泡沫的发泡剂
用途
溶剂。气相色谱对比样品。
用途
用来替代氟里昂广泛用于电冰箱、冰柜的保温材料及其他硬质PU泡沫的发泡剂
生产方法
环戊烷是30-60℃沸点范围石油醚的一个组分,含量一般为5%-10%,用常压蒸馏,以60:1的回流比,在8m高的塔中进行,先蒸出异戊烷和正戊烷,继续分馏,可得到纯度为98%以上的环戊烷。由环戊酮还原,或环戊二烯催化加氢,也可制得环戊烷。
类别
易燃液体
毒性分级
低毒
急性毒性
口服-大鼠 LD50: 11400 毫克/公斤; 口服-小鼠 LD50: 12800 毫克/公斤
爆炸物危险特性
与空气混合可爆
可燃性危险特性
遇明火、高温、氧化剂易燃; 燃烧产生刺激烟雾
储运特性
库房通风低温干燥; 与氧化剂分开存放
灭火剂
干粉、二氧化碳、泡沫、1211灭火剂
职业标准
TWA 1720 毫克/ 立方米; STEL 2150 毫克/公斤
环戊烷
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