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甲基叔丁基醚
甲基三級丁基醚 | |||
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IUPAC名 2-Methoxy-2-methylpropane | |||
缩写 | MTBE | ||
识别 | |||
CAS号 | 1634-04-4 | ||
SMILES |
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性质 | |||
化学式 | C5H12O | ||
摩尔质量 | 88.15 g·mol⁻¹ | ||
密度 | 0.7404 g/cm³ | ||
熔点 | -109 °C(164 K) | ||
沸点 | 55.2 °C(328 K) | ||
危险性 | |||
NFPA 704 | |||
闪点 | −10 °C | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
甲基三級丁基醚(英语:methyl tert-butyl ether,缩写为MTBE),是一种无色透明、粘度低的可挥发性液体,有特殊气味,含氧量为18.2%的醚。它的蒸汽比空气重,可沿地面扩散,与强氧化剂共存时可燃烧。
甲基叔丁基醚的主要用途是有机溶剂,也可以作为汽油添加剂,使其更抗爆。
毒性
MTBE有一定的毒性。20世纪80年代末开始研究其毒性。研究发现,它易于与水融合,可渗入土壤,破坏地下水质,认为它是可能的污染物。
MTBE主要经呼吸道吸收,也可以经皮肤和消化道吸收,动物在高浓度MTBE中可致癌。对小鼠的麻醉浓度为1.0mM,致死浓度为1.6mM。对人体的影响主要表现在刺激上呼吸道、眼睛粘膜,长期接触可使皮肤干燥。
美国EPA推荐饮用水中MTBE的质量浓度为5.2~10.3μg/L。
合成
MTBE一般是以甲醇和异丁烯为原料,借助酸性催化剂合成,其中催化剂在工业上用得最多的是树脂催化剂。其中异丁烯的来源不同而形成不同合成路线。
异丁烯来源:
合成MTBE的催化剂:
反应方程式
MTBE的反应是选择性加成反应,烯烃中的叔碳原子在酸性催化剂的存在下形成正碳离子,再与醇结合形成醚。反应是可逆放热反应。
主反应:
- CH₃OH+(CH₃)₂=CH₂ CH₃OC(CH₃)₃
副反应:
- ==
- =
合成工艺
物理性质
- 20℃密度:740.6kg·m⁻³
- 临界温度:223.9℃
- 比热容:2.135℃
- 蒸发热:30.10J·g⁻¹·K⁻¹
- 燃烧热:38.21kJ·g⁻¹
- 雷德蒸汽压:0.55bar
- 临界压力(KPC):223.9
- 折光指数(20℃):1.3689
- 着火点:480℃
- 空气中爆炸极限(體積百分比):上限1.65;下限8.4
- 研究法辛烷值:117
- 马达法辛烷值:101
- 水的MTBE溶度(20℃,g/100g):1.5
- MTBE的水溶度(20℃,g/100g):4.3
用途
汽油添加剂
20世纪70年代开始注意到MTBE可提高汽油的辛烷值,而且化学性质稳定。添加MTBE的汽油还能改善汽车的行车性能,降低排气中一氧化碳含量。而且燃烧效率高,可以抑制臭氧的生成。它可以替代四乙基铅作为抗爆剂,生产无铅汽油。现在约有95%的MTBE用作辛烷值提高剂和汽油中含氧剂。
MTBE也是制取聚合级异丁烯的重要原料。还用于生产甲基丙烯醛和甲基丙烯酸。
1973年意大利开发了世界上第一套MTBE工业装置。1990年美国制定的空气清洁法修正案(CAA-1990)要求新配方汽油添加含氧化合物(如MTBE),以减少汽车污染。中国从二十世纪70年代末和80年代初开始研究MTBE技术。1983年齐鲁石化公司橡胶厂建成了中国第一套MTBE工业试验装置,1986年吉化公司建成了中国第一套万吨级MTBE工业装置。1999年,中国启动了“全国空气净化工程——清洁汽车行动”,开始鼓励使用含有MTBE的汽油。
由于发现了MTBE对人体的影响,1996年美国Santa Monica市部分地区由于饮用水中MTBE含量抬高,使得这些地区50%的供水系统关闭,这是首次引起公众关注的MTBE污染事件。1999年,美国加利福尼亚州空气资源委员会规定从2002年12月31日起,禁止加州新配方汽油中使用MTBE。现已推迟一年到2003年12月31日。纽约州也签署法案,规定从2004年1月起禁止使用MTBE,2010年全面禁用MTBE。
禁用MTBE后,许多厂家开始研究乙醇汽油、烷基化油、改产异辛烷、聚异丁烯添加剂等替代产品。
但是迄今为止,欧洲和亚洲尚无禁用MTBE的意向,在一定时期内,MTBE仍将继续成为清洁汽油的主要组分。
有机溶剂
叔丁基能防止生成易爆的过氧化醚,MTBE在工业用作二乙醚的安全替代品;在实验室也用作有机溶剂。MTBE是弱路易斯碱,无法用于制备格氏试剂;而且在强酸中不稳定;MTBE会与溴剧烈反应。
MTBE能与水(52.6℃;96.5% MTBE)和甲醇(51.3℃;68.6% MTBE)共沸。