Этиле́нглико́ль (1,2-дигидроксиэтан, 1,2-диоксиэтан,этандиол-1,2), HO—CH2—CH2—OH — кислородсодержащее органическое соединение, двухатомный спирт, один из представителей полиолов (многоатомных спиртов). В очищенном виде представляет собой прозрачную бесцветную жидкость слегка маслянистой консистенции. Не имеет запаха и обладает сладковатым вкусом.
Не проявляет коррозионной активности к алюминию и нержавеющим сталям. Вещество токсично, взрыво- и пожароопасно. Случайный приём внутрь этиленгликоля в больших концентрациях[6] может привести к отравлению.
История открытий и производства
Этиленгликоль впервые был получен в 1859 году французским химиком Вюрцем из диацетата этиленгликоля омылениемгидроксидом калия и в 1860-м гидратациейэтиленоксида. Он не находил широкого применения до Первой мировой войны, когда в Германии его стали получать из дихлорэтана для использования в качестве замены глицерина при производстве взрывчатых веществ.
В США полупромышленное производство начато в 1917 году через этиленхлоргидрин. Первое крупномасштабное производство начато с возведением завода в 1925 году около Саут Чарлстона (Западная Вирджиния, США) компанией «Carbide and Carbon Chemicals Co.». К 1929 году этиленгликоль использовался практически всеми производителями динамита.
В 1937 компания Carbide начала первое крупномасштабное производство, основанное на газофазном окислении этилена до этиленоксида. Монополия компании Carbide на данный процесс продолжалась до 1953 года.
Получение
В промышленности этиленгликоль получают путём гидратацииоксида этилена при 10 атм и 190‒200 °С или при 1 атм и 50‒100 °С в присутствии 0,1‒0,5 % серной или ортофосфорной кислоты, достигая 90 % выхода. Побочными продуктами при этом являются диэтиленгликоль, триэтиленгликоль и незначительное количество высших полимергомологов этиленгликоля.
Химические свойства
Этиленгликоль обладает типичными для многоатомных спиртов химическими свойствами.
Обладает слабо выраженными кислотными свойствами, в частности, подобно кислотам взаимодействует с щелочными металлами.
Подвергается внутримолекулярной дегидратации до ацетальдегида
Взаимодействует с галогенводородными кислотами. [7]
Применение
Благодаря низкой стоимости этиленгликоль нашёл широкое применение в технике.
- Смесь этиленгликоля с водой обладает существенно более низкой температурой замерзания, чем её компоненты (эвтектическая смесь 25% воды и 75% этиленгликоля замерзает при -75°), поэтому 60 % потребления этиленгликоля приходится на автомобильные антифризы и тормозные жидкости
- сам этиленгликоль коррозионно-пассивен, в смесь с водой для подавления её коррозионной активности добавляются ингибиторы коррозии
- при доле воды в 25 % смесь достигает наименьшей температуры замерзания в –75°С, при доле 35 % возрастает до −65 °С, при доле 40 % – до −49 °С, при доле 50 % – до −40 °С
- дополнительным удобством является повышение температуры кипения смеси
- Используется как теплоноситель с содержанием не более 50 % в системах отопления (в основном в частных домах)
- В качестве теплоносителя в виде раствора в автомобилях, в системах жидкостного охлаждения компьютеров;
- В производстве целлофана, полиуретанов и ряда других полимеров. Это второе основное применение;
- Как растворитель красящих веществ;
- В органическом синтезе:
- в качестве высокотемпературного растворителя.
- для защиты карбонильной группы путём получения 1,3-диоксолана. Обработкой вещества с карбонильной группой в бензоле или толуоле этиленгликолем в присутствии кислого катализатора (толуолсульфоновой кислоты, BF3•Et2O и др.) и азеотропной отгонкой на насадке Дина-Старка образующейся воды. Например, защита карбонильной группы изофорона
1,3-диоксоланы могут быть получены также при реакции этиленгликоля с карбонильными соединениями в присутствии триметилхлорсилана[8] или комплекса диметилсульфат-ДМФА[9] 1,3-диоксалана устойчивы к действию нуклеофилов и оснований. Легко регенерируют исходное карбонильное соединение в присутствии кислоты и воды.
- Как компонент противоводокристаллизационной жидкости «И».
- Для поглощения воды, для предотвращения образования гидрата метана (ингибитор гидратообразования), который забивает трубопроводы при добыче газа в открытом море. На наземных станциях его регенерируют путём осушения и удаления солей.
- Этиленгликоль является исходным сырьём для производства взрывчатого веществанитрогликоля.
Этиленгликоль также применяется:
- при производстве конденсаторов
- при производстве 1,4-диоксана
- как теплоноситель в системах чиллер-фанкойл
- в качестве компонента крема для обуви (1‒2 %)
- в составе для мытья стёкол вместе с изопропиловым спиртом
- при криоконсервировании биологических объектов (в крионике) в качестве криопротектора.
- при производстве полиэтилентерефталата, пластика популярных ПЭТ-бутылок.
Очистка и осушение
Осушается молекулярным ситом 4А, полуводным сульфатом кальция, сульфатом натрия, Mg+I2, фракционной перегонкой под пониженным давлением, азеотропной отгонкой с бензолом. Чистота полученного продукта легко определяется по плотности.
Таблица плотности водных растворов этиленгликоля, 20°С
Меры безопасности
Этиленгликоль — горючее вещество. Температура вспышки паров 120 °C. Температура самовоспламенения 380 °C. Температурные пределы воспламенения паров в воздухе, °С: нижний — 112, верхний — 124. Пределы воспламенения паров в воздухе от нижнего до верхнего, 3,8‒6,4 % (по объёму).
Этиленгликоль умеренно токсичен[10][11]. По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности.
Летальная доза при однократном пероральном употреблении составляет 100‒300 мл этиленгликоля (1,5‒5 мл/кг массы тела)[12]. Имеет относительно низкую летучесть при нормальной температуре, пары́ обладают не столь высокой токсичностью и представляют опасность лишь при хроническом вдыхании, однако при этом об опасности сигнализируют раздражение и кашель. Противоядием при отравлении этиленгликолем являются этанол и 4-метилпиразол[13].
В организме метаболизируется путём окисления до альдегида гликолевой кислоты и далее до гликолевой кислоты, которая затем распадается до муравьиной кислоты и диоксида углерода. Также он частично окисляется до щавелевой кислоты, соли которой вызывают повреждения почечной ткани и мочеточников. Этиленгликоль и его метаболиты выводятся из организма с мочой[14].
См. также
Примечания
- ↑https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/174#section=Heat-of-Vaporization
- ↑https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C107211&Mask=4
- ↑ 12David R. Lide, Jr.Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
- ↑http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0272.html
- ↑ 12http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/Reports/1310.htm
- ↑Monograph on the Potential Human Reproductive and Developmental Effects of Ethylene Glycol. Дата обращения: 8 января 2009. Архивировано из оригинала 13 января 2009 года.
- ↑Этиленгликоль, химические свойства, производство, C2H6O2. acetyl.ru. Дата обращения: 3 февраля 2025.
- ↑SYNTHESIS 1983, No 3,pp 203—205
- ↑Liebigs Annalen Chemie 1979, pp 1362—1369
- ↑CDC — The Emergency Response Safety and Health Database: Systemic Agent: ETHYLENE GLYCOL — NIOSH. Дата обращения: 24 января 2018. Архивировано 26 декабря 2017 года.
- ↑Архивированная копия. Дата обращения: 24 января 2018. Архивировано из оригинала 15 октября 2018 года.
- ↑Е. Ю. Бонитенко и др. Отравления этиленгликолем и его эфирамиАрхивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine — СПб.: «Изд-во НИИХ СПбГУ», 2003 г. — Medline.Ru
- ↑Flomenbaum, Goldfrank et al.Goldfrank's Toxicologic Emergencies. 8th Edition. — McGraw Hill, 2006. — С. 1460, 1465. — 2170 с. — ISBN 0071437630.
- ↑В. Ф. Крамаренко. Токсикологическая химия. — Киев: Выща шк., 1989. — 447 с. — 6000 экз. — ISBN 5-11-000148-0.
Ссылки
- ГОСТ 19710-83. Этиленгликоль. Технические условия.Архивная копия от 20 ноября 2018 на Wayback Machine (рус.)
- Об отравлениях этиленгликолемАрхивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine
- Hairong Yue, Yujun Zhao, Xinbin Ma and Jinlong Gong. Ethylene glycol: properties, synthesis, and applications. Critical ReviewАрхивная копия от 21 ноября 2018 на Wayback Machine — Chemical Society Reviews. Issue 11, 2012, 41, 4218-4244. DOI: 10.1039/C2CS15359A
