Etyleenioksidi | |||
---|---|---|---|
| |||
Kenraali | |||
Systemaattinen nimi |
oksiraani | ||
Perinteiset nimet | etyleenioksidi, 1,2-epoksietaani, etyleenioksidi | ||
Chem. kaava | C2H4O _ _ _ _ | ||
Rotta. kaava | C2H4O _ _ _ _ | ||
Fyysiset ominaisuudet | |||
Osavaltio | kaasua | ||
Moolimassa | 44,0526 g/ mol | ||
Tiheys | ( vedelle[ selkeyttää ] 10 °C:ssa nestemäiselle etyleenioksidille) [1] 0,8824 g/cm³ | ||
Ionisaatioenergia | 10,56 ± 0,01 eV [5] | ||
Lämpöominaisuudet | |||
Lämpötila | |||
• sulaminen | −111,3 [2] | ||
• kiehuva | 10,7 [3] °C | ||
• vilkkuu | < -18 [3] °C | ||
Räjähdysrajat | 3 ± 1 tilavuusprosenttia [5] | ||
Kriittinen piste | 195,8 °C; 7,19 MPa [3] | ||
Mol. lämpökapasiteetti | 48,19 [4] J/(mol K) | ||
Entalpia | |||
• koulutus | −51,04 [4] kJ/mol | ||
Höyrystyksen ominaislämpö | 25,82 [3] | ||
Spesifinen sulamislämpö | 5.17 [3] | ||
Höyryn paine | 145,8 kPa (20 °C:ssa) [3] | ||
Optiset ominaisuudet | |||
Taitekerroin | 1,35965 (7 °C:ssa) [4] | ||
Luokitus | |||
Reg. CAS-numero | 75-21-8 | ||
PubChem | 6354 | ||
Reg. EINECS-numero | 200-849-9 | ||
Hymyilee | C1CO1 | ||
InChI | InChI = 1S/C2H4O/c1-2-3-1/h1-2H2IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | KX 2450000 | ||
CHEBI | 27561 | ||
ChemSpider | 6114 | ||
Turvallisuus | |||
Rajoita keskittymistä | 1 mg/m³ | ||
LD 50 | 72 mg/kg | ||
Myrkyllisyys | korkea | ||
NFPA 704 | neljä 3 3 | ||
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita. | |||
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Oksiran ( etyleenioksidi, etyleenioksidi, 1,2-epoksietaani ) on orgaaninen kemiallinen heterosyklinen aine , jonka kemiallinen kaava on C 2 H 4 O. Normaaleissa olosuhteissa se on väritön kaasu, jolla on tyypillinen makeahko haju. Eteenijohdannainen on yksinkertaisin epoksidi - kolmijäseninen heterosykli , jonka rengasmolekyyli sisältää yhden happiatomin ja kaksi hiiliatomia .
Molekyylin elektronisen rakenteen erityispiirteistä johtuen etyleenioksidi pääsee helposti additioreaktioihin heterosyklin avautuessa ja sen vuoksi polymeroituu helposti .
Aineen höyryjen seos ilman kanssa on erittäin syttyvää ja räjähtävää.
Etyleenioksidilla on desinfioivia ominaisuuksia, eli se on voimakas myrkky useimmille tunnetuille mikro -organismeille , jopa kaasumaisessa muodossa, jota käytetään kaasusterilointiin , esimerkiksi kertakäyttöisiin lääkeruiskuihin .
Se on myös hitaasti vaikuttava vahva myrkky lämminverisille eläimille ja ihmisille , ja sillä on syöpää aiheuttavia , mutageenisia , ärsyttäviä ja narkoottisia vaikutuksia.
Etyleenioksidi on yksi tärkeimmistä orgaanisen perussynteesin aineista, ja sitä käytetään laajasti monien kemikaalien ja välituotteiden, erityisesti etyleeniglykolien , etanoliamiinien , glykoli- ja polyglykolieettereiden ja kompleksieettereiden ja muiden yhdisteiden saamiseksi.
Kemianteollisuudessa eteenioksidia tuotetaan hapettamalla eteeni suoraan hopeakatalyytin läsnä ollessa .
Ranskalainen orgaaninen kemisti Charles Adolf Wurtz löysi etyleenioksidin vuonna 1859 kaliumhydroksidin vaikutuksesta 2-kloorietanoliin [6] :
Tiedemies tutki ensimmäisenä tämän aineen ominaisuuksia mittaamalla sen kiehumispisteen [7] ja havaitsi myös sen kyvyn reagoida metallisuolojen ja -happojen kanssa [8] . Wurtz oletti virheellisesti, että eteenioksidilla oli orgaanisen emäksen ominaisuuksia. Tämä väärinkäsitys kesti vuoteen 1896 , jolloin tiedemiehet Georg Bredig ja Aleksei Usov ( saksa: Usoff ) havaitsivat, että eteenioksidi ei ole elektrolyytti [8] .
Aineen jyrkkä ero eettereistä ja erityisesti sen taipumus additioreaktioihin, jotka ovat samanlaisia kuin tyydyttymättömiä yhdisteitä, ovat pitkään olleet syynä kemistien keskusteluihin etyleenioksidin molekyylirakenteesta. Vasta vuonna 1893 etyleenioksidin heterosyklinen kolmijäseninen rakenne vääristyi kulmilla verrattuna muihin happea sisältäviin orgaanisiin yhdisteisiin [8] .
Ensimmäinen tapa saada eteenioksidia oli pitkään ainoa, vaikka tutkijat, mukaan lukien Wurtz itse, ovat useista yrityksistä syntetisoida yhdiste suoraan eteenistä [9] . Vasta vuonna 1931 ranskalainen kemisti Theodore Lefort kehitti menetelmän eteenin suoraa hapetusta varten hopeakatalysaattorin läsnä ollessa [10] . Tästä menetelmästä tuli 1900-luvun lopulla tärkein menetelmä nykyaikaisessa etyleenioksidin teollisessa tuotannossa.
Etyleenioksidin epoksisykli on lähes säännöllinen kolmio, jonka sidoskulmat ovat noin 60° ja jossa on merkittävä kulmajännitys [11] , vertailun vuoksi alkoholeissa C–O–H-kulma on noin 110°, eettereissä C–O. –С kulma on 120°. Tämän jännityksen arvo on arvioitu energialla 105 kJ/mol [12] . Hitausmomentit pääakseleiden suhteen: I A = 32,921⋅10 −40 g cm², I B = 37,926⋅10 −40 g cm², IC = 59,510⋅10 −40 g cm² [13] .
Hiili-happisidosten suhteellinen epästabiilisuus molekyylissä osoitetaan vertaamalla kahden C-O-sidoksen katkaisuenergiaa eteenioksidissa yhden C-O-sidoksen katkaisuenergiaan etanolissa ja dimetyylieetterissä : ne ovat lähellä arvoa - ero on 12,7 %. ja 5,9 prosenttia [14] :
Reaktioyhtälö | AHo 298 , kJ /mol | Määritysmenetelmä |
---|---|---|
(C 2 H 4 )O → C 2 H 4 + O (kahden sidoksen katkeaminen) | 354,38 | Laskettu atomien muodostumisen entalpioista |
C 2 H 5 OH → C 2 H 5 + OH (yksi sidoskatkos) | 405,85 | Elektroninen shokki |
CH 3 OCH 3 → CH 3 O + CH 3 (yksi sidoskatkos) | 334,72 | Laskettu radikaalien muodostumisen entalpioista |
Etyleenioksidimolekyylin rakenteelliset ominaisuudet määräävät sen kemiallisen aktiivisuuden ja selittävät renkaan avautumisen helppouden lukuisissa additioreaktioissa (katso Kemialliset ominaisuudet -osio).
Etyleenioksidi on väritön kaasu (25 °C:ssa) tai liikkuva neste [15] (0 °C:ssa), jolla on tyypillinen eetterimäinen makeahko haju, joka on havaittavissa ilmassa yli 500 ppm:n pitoisuuksilla [16] . Se liukenee hyvin veteen, alkoholiin , eetteriin ja moniin muihin orgaanisiin liuottimiin [2] . Kiehumispiste: 10,7 °C; sulamispiste: -111,3 °C; nestemäisen etyleenioksidin tiheys 10 °C:ssa suhteessa veteen samassa lämpötilassa: 0,8824.
Tärkeimmät termodynaamiset ominaisuudet [4] :
Jotkut etyleenioksidin fysikaaliset vakiot:
Pintajännitys nestemäisessä tilassa oman höyrynsä rajalla [17] :T , °C | σ, mJ/m² |
---|---|
−50.1 | 35.8 |
−0,1 | 27.6 |
P , MPa | P , atm | T , °C |
---|---|---|
0,507 | 5 | 57.7 |
1.013 | kymmenen | 83.6 |
2,027 | kaksikymmentä | 114,0 |
T , °C | η, 10 −3 Pa s |
---|---|
−49.8 | 0,577 |
−38.2 | 0,488 |
−21.0 | 0,394 |
0,0 | 0,320 |
Nestemäisen etyleenioksidin fysikaaliset ominaisuudet lämpötila-alueella -40 - 195,8 °C [9] :
Lämpötila, °C |
Höyryn paine, kPa |
Nesteentalpia, J/g |
Höyrystymisen entalpia, J/g |
Tiheys, kg/l |
Lämpökapasiteetti, J/(kg K) |
Lämmönjohtavuus, W/(m K) |
---|---|---|---|---|---|---|
−40 | 8.35 | 0 | 628,6 | 0,9488 | 1878 | 0,20 |
−20 | 25.73 | 38.8 | 605.4 | 0,9232 | 1912 | 0,18 |
0 | 65,82 | 77.3 | 581,7 | 0,8969 | 1954 | 0.16 |
+20 | 145,8 | 115.3 | 557.3 | 0,8697 | 2008 | 0,15 |
+40 | 288,4 | 153.2 | 532.1 | 0,8413 | 2092 | 0.14 |
+60 | 521.2 | 191,8 | 505,7 | 0,8108 | 2247 | 0.14 |
+80 | 875,4 | 232,6 | 477,4 | 0,7794 | 2426 | 0.14 |
+100 | 1385,4 | 277,8 | 445,5 | 0,7443 | 2782 | 0.13 |
+120 | 2088 | 330.4 | 407,5 | 0,7052 | 3293 | ei käytössä [22] |
+140 | 3020 | 393,5 | 359,4 | 0,6609 | 4225 | n/a |
+160 | 4224 | 469.2 | 297,1 | 0,608 | n/a | n/a |
+180 | 5741 | 551.2 | 222,5 | 0,533 | n/a | n/a |
+195,8 | 7191 | n/a | n/a | n/a | n/a | n/a |
Etyleenioksidihöyryn fysikaaliset ominaisuudet lämpötila-alueella 298-800 K [9] :
Lämpötila, K | Entropia, J/(mol K) | Muodostumislämpö, kJ/mol | Vapaa muodostusenergia, kJ/mol | Viskositeetti, Pa s | Lämmönjohtavuus, W/(m K) | Lämpökapasiteetti, J/(mol K) |
---|---|---|---|---|---|---|
298 | 242.4 | −52.63 | −13.10 | n/a | n/a | 48.28 |
300 | 242,8 | −52,72 | −12.84 | 9.0 | 0,012 | 48,53 |
400 | 258,7 | −56.53 | 1.05 | 13.5 | 0,025 | 61,71 |
500 | 274,0 | −59.62 | 15.82 | 15.4 | 0,038 | 75,44 |
600 | 288,8 | −62.13 | 31.13 | 18.2 | 0,056 | 86,27 |
700 | 302.8 | −64.10 | 46,86 | 20.9 | 0,075 | 95.31 |
800 | 316,0 | −65,61 | 62,80 | n/a | 0,090 | 102.9 |
Molekyylirakenteen erityispiirteistä johtuen (katso kappale "Molekyylin rakenne ja parametrit ") etyleenioksidi on erittäin reaktiivinen yhdiste ja reagoi helposti erilaisten yhdisteiden kanssa C-O-sidoksen katkeamisen ja renkaan avautumisen myötä. Yhdisteille tyypillisimpiä ovat reaktiot nukleofiilien kanssa, jotka tapahtuvat S N 2 -mekanismin mukaisesti sekä happamissa (heikkoat nukleofiilit : vesi, alkoholit) että emäksisessä väliaineessa (vahvat nukleofiilit : OH- , RO- , NH3 , RNH2 , RR) . "NH ja jne.) [12] .
Yleiset reaktiot:
Seuraavaksi tarkastellaan tyypillisimpiä kemiallisia reaktioita, joihin liittyy etyleenioksidia.
Etyleenioksidin vesiliuokset ovat melko stabiileja ja voivat olla olemassa pitkään ilman havaittavaa kemiallista reaktiota, mutta pienen määrän happoa [23] lisääminen johtaa välittömästi etyleeniglykolin muodostumiseen jopa huoneenlämpötilassa:
Reaktio voidaan suorittaa myös kaasufaasissa käyttämällä katalyyttinä fosforihapposuoloja [24] .
Yleensä käytännössä reaktio suoritetaan noin 60 °C:n lämpötilassa suurella vesiylimäärällä, jotta vältetään syntyneen etyleeniglykolin reaktio eteenioksidin kanssa, mikä johtaa di- ja trietyleeniglykolien muodostumiseen [ 25] :
Alkalisten katalyyttien käyttö voi johtaa polyetyleeniglykolin muodostumiseen :
Reaktio alkoholien kanssa etenee samalla tavalla , minkä seurauksena muodostuu etyleeniglykolieettereitä ( sellosolveja ):
Reaktio alempien alkoholien kanssa etenee vähemmän aktiivisesti kuin veden kanssa, vaatii tiukempia olosuhteita (kuumennus 160 °C:een, paine jopa 3 MPa) ja happo- tai alkalikatalyytin läsnäoloa.
Etyleenioksidin reaktio korkeampien rasva-alkoholien kanssa, joita käytetään pinta-aktiivisten yhdisteiden saamiseksi, etenee natriummetallin , natriumhydroksidin tai booritrifluoridin läsnä ollessa [24] .
Kun etyleenioksidi reagoi katalyyttien läsnä ollessa karboksyylihappojen kanssa , saadaan epätäydellisiä estereitä ja happoanhydrideillä saadaan täydellisiä glykolien estereitä:
Analogisesti happoamidien lisääminen on myös mahdollista :
Etyleenioksidin lisääminen korkeampiin karboksyylihappoihin suoritetaan korotetussa lämpötilassa (yleensä 140-180 °C) ja paineessa (0,3-0,5 MPa) inertissä ilmakehässä alkalisen katalyytin (pitoisuus: 0,01-2 %) läsnä ollessa. - hydroksidi tai natrium(kalium)karbonaatti [26] . Karboksylaatti -ioni toimii nukleofiilina reaktiossa:
Etyleenioksidi reagoi ammoniakin kanssa [27] muodostaen seoksen mono-, di- ja trietanoliamiinia :
Reaktio voi edetä samalla tavalla primääristen ja sekundaaristen amiinien kanssa :
Dialkyyliaminoetanolit voivat reagoida edelleen etyleenioksidin kanssa muodostaen aminopolyetyleeniglykoleja [9] :
Trimetyyliamiini reagoi etyleenioksidin kanssa veden läsnä ollessa muodostaen koliinia [28] :
Aromaattiset primaariset ja sekundääriset amiinit reagoivat myös etyleenioksidin kanssa muodostaen vastaavia aryyliaminoalkoholeja.
Etyleenioksidi reagoi helposti vetyhalogenidien HCl , HBr ja HI [29] vesiliuosten kanssa muodostaen halogeenihydriinejä :
Reaktio vetyhalogenidien kanssa vesiliuoksessa kilpailee happokatalysoidun etyleenioksidihydraation kanssa, joten etyleeniglykolia muodostuu aina sivutuotteena dietyleeniglykolin seoksen kanssa . Puhtaamman tuotteen saamiseksi reaktio voidaan suorittaa kaasufaasissa tai orgaanisessa liuotinväliaineessa.
Etyleenifluorihydriiniä saadaan eri tavalla: fluorivedyn vuorovaikutuksella 5-6 % etyleenioksidiliuoksen kanssa dietyylieetterissä , jonka vesipitoisuus on 1,5-2 % [30] keittämisen aikana [31] .
Halohydriinejä voidaan saada myös johtamalla etyleenioksidia metallihalogenidien vesiliuosten läpi [24] :
Etyleenioksidin vuorovaikutusta organomagnesiumyhdisteiden ( Grignard-reagenssit ) kanssa voidaan pitää nukleofiilisenä substituutiona organometalliyhdisteen karbanionin vaikutuksesta. Reaktion lopputuote on primaarinen alkoholi :
Grignard-reagenssien lisäksi muita organometallisia yhdisteitä, esimerkiksi alkyylilitiumia, lisätään samalla tavalla:
Etyleenioksidi reagoi helposti syaanivedyn kanssa muodostaen eteenisyanohydriiniä :
HCN:n sijasta voidaan käyttää jäähdytettyä (10–20 °C) kalsiumsyanidin vesiliuosta [32] :
Etyleenisyanohydriini menettää helposti vettä muodostaen akryylinitriiliä :
Rikkivedyn ja merkaptaanien lisääminenEtyleenioksidi muodostaa vuorovaikutuksessa rikkivedyn kanssa 2-merkaptoetanolia ja tiodiglykolia, alkyylimerkaptaanien kanssa saadaan 2-alkyylimerkaptoetanolia:
Ylimäärä etyleenioksidia rikkivedyn vesiliuoksen kanssa johtaa tris-(hydroksietyyli)sulfoniumhydroksidiin:
Typpi- ja typpihapon lisäysEtyleenioksidin vuorovaikutus barium- , kalsium- , magnesium- tai sinkkinitriitin vesiliuosten kanssa sekä natriumnitriitin ja hiilidioksidin liuoksen kanssa johtaa 2-nitroetanolin muodostumiseen [33] :
Etyleenioksidin reaktio typpihapon kanssa johtaa mono- ja dinitroglykoliin [34] :
Reaktio aktiivisen metyleeniryhmän sisältävien yhdisteiden kanssaEtyleenioksidin reaktio aktiivisen metyleeniryhmän sisältävien yhdisteiden kanssa alkoholaattien läsnä ollessa johtaa butyrolaktonien muodostumiseen [35] :
Kiinnitys aromaattisiin yhdisteisiinEtyleenioksidi reagoi Friedel-Craftsin bentseenin kanssa muodostaen fenyylietyylialkoholia :
Suorittamalla reaktio muissa olosuhteissa (lämpötila 315–440°C, paine 0,35–0,7 MPa, katalyytti: alumiinisilikaatti) saadaan styreeniä yhdessä vaiheessa [36] .
Reaktiot kruunueetterien synteesiinEtyleenioksidilla voidaan valmistaa useita monijäsenisiä heterosyklisiä yhdisteitä, jotka tunnetaan kruunueettereinä .
Yksi tunnetuista menetelmistä on etyleenioksidin kationinen syklopolymerointi rajoittamalla muodostuneen syklin kokoa [37] :
Lineaaristen sivupolymeerien muodostumisen estämiseksi käytetään korkealaimennusmenetelmää - reaktio suoritetaan erittäin laimeassa liuoksessa [37] .
Mielenkiintoinen on eteenioksidin reaktio SO 2 :n kanssa cesiumsuolojen läsnä ollessa , mikä johtaa 11-jäsenisen heterosyklisen yhdisteen muodostumiseen, jolla on kruunueettereiden komplekseja muodostavia ominaisuuksia [38] :
Kun eteenioksidia kuumennetaan noin 400 °C:n tai 150–300 °C:n lämpötilaan katalyyttien ( Al 2 O 3 , H 3 PO 4 jne.) läsnä ollessa, tapahtuu isomeroituminen asetaldehydiksi [39] :
Sidney W. Bensonin ehdottama radikaalimekanismi kaasufaasissa tapahtuvan reaktion selittämiseksi sisältää seuraavat vaiheet [40] [41] :
Partikkeli ( ) on lyhytikäinen (elinikä 10-8,5 sekuntia) aktivoitunut asetaldehydimolekyyli, jonka ylimääräinen energia on noin 355,6 kJ/mol, mikä on 29,3 kJ/mol enemmän kuin asetaldehydissä olevan CC-sidoksen dissosiaatioenergia [ 40] .
Etyleenioksidin lämpöisomerointia ilman katalyyttiä ei voida suorittaa selektiivisesti asetaldehydin muodostuksella, koska näissä olosuhteissa on havaittavissa rinnakkaisia radikaalireaktioita ja sivutuotteiden osuus on merkittävä (katso alakohta " Lämpöhajoaminen ") [42 ] .
Etyleenioksidi voidaan hydrata etanoliksi katalyytin läsnä ollessa:
Nikkeli , platina ja palladium voivat toimia suorina hydrauskatalyytteinä [42] . Hydrausaineina on myös mahdollista käyttää litiumalumiinihydridiä , boraaneja ja joitain muita hydridejä [43] .
Etyleenioksidi voidaan myös pelkistää vedyllä eristyshetkellä ( sinkkipölyn reaktio etikkahapon kanssa ) eteeniksi (saanto jopa 70 %) [43] :
Samalla tavalla reaktio etenee litiumalumiinihydridin ja titaani(III)kloridin [44] seoksen , rautakloridin ja butyylilitiumin tetrahydrofuraanissa sekä joidenkin muiden aineiden [43] läsnä ollessa .
Etyleenioksidi voidaan hapettaa olosuhteista riippuen glykolihapoksi tai hiilidioksidiksi :
Etyleenioksidin syvä kaasufaasihapetus reaktorissa 800–1000 K:n lämpötilassa ja 0,1–1 MPa:n paineessa johtaa tuotteiden seokseen, joka sisältää O 2 , H 2 , CO , CO 2 , CH 4 , C 2 H2 , C2H4 , C2H6 , C3H6 , C3H8 , CH3CHO [ 45 ] . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Etyleenioksidin dimerointi voidaan suorittaa happokatalyyttien läsnä ollessa dioksaanin muodostamiseksi :
Reaktiomekanismi on seuraava [42] :
Dimerointireaktio ei ole valikoiva, koska sen toteutuksen aikana muodostuu aina sivutuotteita ja erityisesti asetaldehydiä ( isomerointireaktion vuoksi ).
Reaktion nopeuttamiseksi ja selektiivisyyden lisäämiseksi voidaan käyttää platina- tai platina- palladiumkatalyyttejä sekä alkuainejodia yhdessä sulfolaanin kanssa ( tässä tapauksessa sivutuotteena muodostuu 2-metyyli-1,3-dioksolaania). [46] .
Nestemäinen etyleenioksidi voi eri tekijöiden vaikutuksesta muodostaa polyetyleeniglykoleja . Polymerointiprosessissa voi olla sekä radikaaleja että ionisia mekanismeja, mutta käytännössä vain jälkimmäistä käytetään laajalti [47] .
Etyleenioksidin kationinen polymerointi tapahtuu proottisten happojen ( HClO 4 , HCl ), Lewis-happojen ( SnCl 4 , BF 3 jne.), organometallisten yhdisteiden tai monimutkaisempien monikomponenttikoostumusten vaikutuksesta [47] :
Reaktiomekanismi on seuraava [48] .
Ensimmäinen vaihe on katalyytin (MX m ) käynnistäminen alkyyli- tai asyylihalogenidin tai aktiivisen vetyatomin sisältävän yhdisteen, tavallisesti veden, alkoholin tai glykolin, vaikutuksesta:
Syntynyt aktiivinen kompleksi reagoi etyleenioksidin kanssa S N 2 -mekanismin mukaisesti:
Katkos:
Etyleenioksidin anioninen polymerointi tapahtuu emästen vaikutuksesta: alkoholaatit , hydroksidit , karbonaatit tai muut alkali- tai maa- alkalimetalliyhdisteet [47] .
Reaktiomekanismi on seuraava [48] :
Etyleenioksidi on termisesti stabiili yhdiste: katalyyttien puuttuessa 300 °C:seen asti se ei termolyysi, ja vasta 570 °C:n jälkeen alkaa huomattava eksoterminen hajoamisprosessi, joka etenee radikaalimekanismilla [42] . Ensimmäisessä vaiheessa tapahtuu isomerointi (katso alakohta " Isomerointireaktio "), mutta lämpötilan noustessa radikaaliprosessi kiihtyy ja reaktiotuotteina saadaan kaasuseos, joka sisältää asetaldehydin lisäksi etaania , eteeniä , metaania , vety , hiilimonoksidi (II) , keteeni , formaldehydi [49] .
Korkean lämpötilan pyrolyysi (830-1200 K) korotetussa paineessa inertissä väliaineessa johtaa kaasuseoksen monimutkaisempaan koostumukseen, jossa lisäksi havaitaan asetyleeniä ja propaania [50] .
Ketjun aloitus, toisin kuin isomerointireaktio, etenee pääasiassa seuraavasti [50] :
Suorittamalla eteenioksidin lämpöhävitys siirtymämetalliyhdisteiden läsnä ollessa katalyytteinä on mahdollista paitsi alentaa sen lämpötilaa, myös saada eteeniä päätuotteeksi , toisin sanoen suorittaa päinvastoin. reaktio eteenioksidin synteesiin suoralla hapetuksella.
Tiosyanaatti -ionien tai tiourean vaikutuksesta etyleenioksidi muuttuu tiiraaniksi (etyleenisulfidiksi) [51] :
Fosforipentakloridi muodostaa vuorovaikutuksessa etyleenioksidin kanssa dikloorietaania [24] :
Analogisesti dikloorijohdannaisia eteenioksidista voidaan saada SOCl2 : n ja pyridiinin , trifenyylifosfiinin ja CCl4 : n vaikutuksesta [52] .
Fosforitrikloridi etyleenioksidin kanssa muodostaa fosforihapon kloorietyyliestereitä [24] :
Etyleenioksidin reaktiotuote karboksyylihappokloridien kanssa natriumjodidin läsnä ollessa on jodietyyliesteri [52] :
Kun eteenioksidia kuumennetaan hiilidioksidilla poolittomassa liuottimessa 100°C:ssa bis- (trifenyylifosfiini)nikkelin(0) läsnä ollessa, muodostuu eteenikarbonaattia [53] :
Teollisuudessa samanlainen reaktio suoritetaan korotetussa paineessa ja lämpötilassa kvaternääristen ammonium- tai fosfoniumsuolojen läsnä ollessa katalyyttinä [54] .
Etyleenioksidin reaktio formaldehydin kanssa katalyytin läsnä ollessa 80–150 °C:n lämpötilassa johtaa 1,3-dioksolaanin muodostumiseen [55] :
Jos formaldehydin sijasta käytetään muita aldehydejä tai ketoneja , voidaan saada 2-substituoituja 1,3-dioksolaaneja (saanto 70–85 %, katalyytti: tetraetyyliammoniumbromidi) [55] .
Etyleenioksidin katalyyttinen hydroformylaatio johtaa hydroksipropanaalin ja sitten propaani-1,3-diolin muodostumiseen [56] :
Wurtzin keksimä eteenikloorihydriinin dehydroklooraus on edelleen yksi yleisimmistä laboratoriomenetelmistä eteenioksidin saamiseksi :
Reaktio suoritetaan kuumennettaessa, kun taas natrium- tai kaliumhydroksidin lisäksi voidaan käyttää kalsium- , barium- tai magnesiumhydroksideja sekä alkali- tai maa-alkalimetallikarbonaatteja [ 57] .
Etyleenikloorihydriiniä puolestaan saadaan laboratoriossa jollakin alla luetelluista menetelmistä [57] :
tai
Kätevä ja yksi vanhimmista valmistusmenetelmistä eteenioksidin saamiseksi on alkalin vaikutus kloorietyyliasetaattiin [58] :
Suurella saannolla (jopa 90 %) etyleenioksidia voidaan saada kalsiumoksidin vaikutuksesta (muiden alkalien kanssa reaktion saanto laskee) etyylihypokloriitilla [58] :
Etyylihypokloriittia puolestaan saadaan reaktiolla:
Eteenin epoksidointiin laboratorio-olosuhteissa käytetään peroksihappoja , esimerkiksi peroksibentsoe- tai meta -klooriperoksibentsoehappoa [59] :
Hapettaminen perhapoilla on tehokasta korkeammille alkeeneille, mutta niiden käyttö eteenille, vaikka se on mahdollista, ei välttämättä ole täysin perusteltua käytännössä johtuen reaktion kestosta ja alhaisesta saannosta [58] .
Muita valmistusmenetelmiä ovat seuraavat [58] :
Viimeaikaisista julkaisuista mainitaan litium-hopea-alumiini-sekakatalyytin käyttö etanolin suoraan hapettamiseen etyleenioksidiksi [60] :
Etyleenioksidin teollisen tuotannon alku ulottuu vuoteen 1914 , jolloin käynnistettiin kloorihydriiniprosessi ( etyleenikloorihydriinin reaktio kalsiumhydroksidin kanssa ), joka monopoli oli olemassa vuoteen 1937 asti . Ensimmäisen eteenioksiditehtaan rakensi ensimmäisen maailmansodan aikana BASF [ 61] . Kloorihydriiniprosessi ei aluksi ollut aivan tehokas edes ilman taloudellisia indikaattoreita, koska se menetti arvokasta klooria kalsiumkloridina .
1930-luvulta lähtien tämä prosessi alettiin korvata eteenin suoralla kaasufaasihapetuksella ilmalla ja vuodesta 1958 alkaen hapella hopeakatalyytin läsnä ollessa 1–3 MPa:n paineessa ja 200 °C:n lämpötilassa. –300 °C ( Lefort havaitsi eteenin suoran hapettumisen vuonna 1931 ) [62] .
Taloudellisempi menetelmä eteenin suoraan hapettamiseksi tuotti noin puolet kaikesta USA :ssa tuotetusta eteenioksidista 1950-luvun puoliväliin mennessä , ja vuoden 1975 jälkeen se korvasi kokonaan vanhan menetelmän [62] .
Neuvostoliitossa käynnistettiin ensimmäinen teollinen eteenioksidin tuotanto kloorihydriiniprosessin mukaisesti vuonna 1936 [63] ; Samaan aikaan etsittiin intensiivisesti edullisempaa tekniikkaa. Professori P. V. Zimakovin ohjauksessa vuosina 1938-1942 työskenteltiin oman menetelmän luomiseksi eteenioksidin valmistamiseksi hapettamalla eteeniä suoraan hopeakatalyytillä. [64] , joka muodosti perustan ensimmäiselle kotimaiselle etyleenioksidin teolliselle tuotannolle eteenin suoralla katalyyttisellä hapetuksella, käynnistettiin pian Suuren isänmaallisen sodan jälkeen [63] .
Kloorihydriiniprosessi oli ensimmäinen teollinen menetelmä eteenioksidin valmistamiseksi, ja vaikka 2000-luvun alussa se korvattiin kokonaan eteenin suorahapetusmenetelmällä, sen tunteminen ei ole vain historiallista, vaan myös käytännön mielenkiinto: menetelmää käytetään edelleen propyleenioksidin tuotannossa [65] .
Teknisesti kloorihydriiniprosessi koostuu seuraavista vaiheista:
Käytännössä eteenioksidia valmistetaan jatkuvalla menetelmällä. Ensimmäisessä reaktiokolonnissa eteenin hypokloorattuminen tapahtuu , jolloin muodostuu eteenikloorihydriiniä [66] :
Eteenin konversion vähentämiseksi dikloorietaaniksi (reaktio [3] ) eteenikloorihydriinin pitoisuus pidetään 4-6 %:n tasolla ja itse liuos kuumennetaan höyryllä kiehumispisteeseen [66] .
Seuraavaksi eteenikloorihydriinin vesiliuos menee toiseen reaktiokolonniin, jossa se reagoi 30-prosenttisen kalsiumhydroksidiliuoksen kanssa 100 °C:n lämpötilassa [66] :
Etyleenioksidin puhdistus epäpuhtauksista suoritetaan tislaamalla . Kloorihydriiniprosessi mahdollistaa 95 %:n eteenin konversion, eteenioksidin saanto on 80 % teoreettisesta; noin 200 kg dikloorietaania saadaan 1 tonnia kohden tuloksena olevaa tuotetta [66] .
Lefort patentoi ensimmäisenä vuonna 1931 menetelmän eteenin suorahapettamiseksi hapella hopeakatalyytin läsnä ollessa. Jatkossa tätä menetelmää tutkittiin, muokattiin toistuvasti ja se sai erilaisia muunnelmia teolliseen käyttöön. On olemassa ainakin neljä yleisintä kehitystä [67] , jotka muodostivat perustan nykyaikaisille kaupallisesti tehokkaille ratkaisuille [68] :
Vanhemmissa laitoksissa käytetään pääsääntöisesti eteenioksidin tuotantomenetelmiä, joissa ilma toimii hapettavana aineena ( Union Carbide, Scientific Design ). Nykyaikaisessa tuotannossa happea käytetään hapetukseen ( Union Carbide - Meteor -prosessi, Shell, Scientific Design - toinen versio, Japan Catalytic ) [73] .
Eteenin suoran hapettumisen kemia ja kinetiikkaMuodollisesti eteenin suora hapetus hopeakatalyytin läsnä ollessa voidaan kirjoittaa yhtälönä:
Samaan aikaan reaktion käytännön prosessia tutkimalla voidaan havaita sen tuotteissa huomattava määrä hiilidioksidia ja vettä, mikä selittyy eteenin tai etyleenioksidin täydellisellä hapettumisella:
Eteenin suoran hapettumisen reaktion mekanismia on tutkittu laajasti, mutta tällä hetkellä tiedeyhteisöllä ei ole yleisesti hyväksyttyä mielipidettä tästä asiasta.
1970-luvulla eteenin heterogeenisen katalyyttisen hapettumisen prosessia tutkivat ja kuvasivat P. A. Kilty ja W. M. H. Sachtler, jotka ehdottivat sille seuraavaa mekanismia [74] :
Tässä (mainokset) ovat katalyytin pinnalle adsorboituneita hiukkasia; (adj) - hopeapartikkelit, jotka ovat suoraan happiatomien vieressä.
Yleinen reaktiokaavio näyttää tältä:
Siten määritettiin eteenin maksimikonversioaste etyleenioksidiksi: 6/7 tai 85,7 % [74] .
Tämä mekanismi oli yhdenmukainen W. Herzogin tutkimusten kanssa, joka käytti typpioksidia (I) hapettimena [74] :
Myöhemmät etyleenin hapettumismekanismin tutkimukset hopeakatalyytillä osoittivat, että tämä mekanismi ei ole aivan oikea, ja eteenioksidin muodostumisprosessi alkaa vasta sen jälkeen, kun metalli on aktivoitu hapen vaikutuksesta ja happimolekyylit tuodaan katalyytin pintaan. Juuri tämä aktiivinen maanalainen happi tulee jatkoreaktioon eteenin kanssa mahdollistaen selektiivisen hapettumisen [75] , mikä mahdollistaa eteenin teoreettisen konversion epoksidiksi nostamisen 100 %:iin [76] .
1930-luvulla menestyksekkäästi suoritettu etyleenin selektiivisen hapetuksen katalyytin etsintä johti metalliseen hopeaan, joka kerrostettiin erilaisille kantajille ( hohkakivi , silikageeli , erilaiset silikaatit ja alumiinisilikaatit , alumiinioksidi , piikarbidi jne.) ja aktivoitiin erityisillä aineilla. lisäaineet ( antimoni , vismutti , bariumperoksidi jne.) [77] . Koe osoitti, että optimaaliset olosuhteet reaktiolle ovat 220–280 °C lämpötila (alempi lämpötila tekee katalyytin inaktiiviseksi ja korkeampi lämpötila vähentää reaktion selektiivisyyttä eteenin syvemmän hapettumisen vuoksi) ja paine 1–3 MPa (lisää katalyytin tuottavuutta ja helpottaa eteenioksidin imeytymistä reaktiokaasuista) [77] .
Huolimatta siitä, että eteenin katalyyttiseen hapetukseen on olemassa yksi peruskemiallinen prosessi, käytännössä on olemassa kaksi erilaista hapetuksen teknistä järjestelmää: vanhempi, jossa käytetään ilmaa, ja uudempi, jossa käytetään happea (> 95 %). .
Seuraavassa taulukossa [9] on esitetty näiden kahden järjestelmän vertaileva analyysi :
Vaihtoehdot | Ilman hapetus | Hapetus hapella |
---|---|---|
Kaasuseoksen eteenipitoisuus, mooli-% | 2-10 | 20-35 |
Prosessilämpötila, °C | 220-277 | 220-235 |
Työpaine, MPa | 1-3 | 2-3 |
Muunnos (etyleenille), % | 20-65 | 8-12 |
Etyleenioksidin todellinen saanto, mooli-% | 63-75 | 75-82 |
Yleisten taloudellisten näkökohtien lisäksi eteenin hapettumisen etu on seuraava [78] :
Etyleenioksidi on määrällisesti mitattuna yksi suurimmista orgaanisista välituotteista maailman kemikaalituotannossa, toiseksi vain eteeni (113 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [79] ), propeeni (73 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [80] ), etanoli (52 miljoonaa tonnia ) vuonna 2008 [81] ), bentseeni (41 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [82] ), metanoli (40 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [83] ), tereftaalihappo (39 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [84] ), vinyylikloridi (36,7 miljoonaa tonnia ) vuonna 2008 [85] ), dikloorietaani (36,6 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [86] ), etyylibentseeni (29,2 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [87] ), p-ksyleeni (28 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [88] ), styreeni (26 miljoonaa tonnia ) vuonna 2008 [89] ), n-buteenia (21 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [90] ) ja tolueenia (20 miljoonaa tonnia vuonna 2008 [91] ).
Eteenioksidin tuotanto on toiseksi tärkein eteenin käyttötarkoitus polyeteenin jälkeen tärkeimpänä kemiallisena raaka-aineena, ja sen osuus sen maailmankulutuksesta on 14,6 % (vuodesta 2008) [92] .
Maailman eteenioksidin tuotanto vuonna 2012 oli 21 miljoonaa tonnia (vuonna 2010 - 19,5 miljoonaa tonnia, vuonna 2008 - 19 miljoonaa tonnia, vuonna 2007 - 18 miljoonaa tonnia), mikä on noin 90 % koko maailman tuotantokapasiteetista (vuonna 2007 - 93 %) [93] [94] . Merchant Research and Consulting Ltd :n ennustetietojen mukaan . Arkistoitu 16. elokuuta 2014 Wayback Machinelle , vuoteen 2016 mennessä eteenioksidin kulutus kasvaa 24,2 miljoonaan tonniin [93] .
Vuodesta 2004 lähtien eteenioksidin maailmantuotanto alueittain on seuraava [95] :
Alue | Valmistajien lukumäärä | Tuotanto, tuhat tonnia |
---|---|---|
Pohjois-Amerikka USA Kanada Meksiko |
10 3 3 |
4009 1084 350 |
Etelä-Amerikka Brasilia Venezuela |
2 1 |
312 82 |
Eurooppa Belgia Ranska Saksa Alankomaat Espanja Turkki Iso-Britannia Itä-Eurooppa |
2 1 4 2 1 1 1 ei tietoja |
770 215 995 460 100 115 300 950 |
Lähi-itä Iran Kuwait Saudi-Arabia |
2 1 2 |
201 350 1781 |
Aasia Kiina Taiwan Intia Indonesia Japani Malesia Etelä-Korea Singapore |
ei tietoja 4 >2 1 4 1 3 1 |
1354 820 488 175 949 385 740 80 |
Tuotantokapasiteetilla mitattuna maailman suurimmat eteenioksidin tuottajat vuodesta 2006 (nro 1, 2, 5, 6), 2008-2009 (nro 3, 4, 7):
Vuoden 2013 tietojen mukaan 39 % maailman eteenioksidin tuotannosta on Aasiassa ja 45 % on keskittynyt kolmeen maahan - Yhdysvaltoihin, Kiinaan ja Saudi-Arabiaan [93] .
Vuodesta 2013 lähtien maailman suurimmat eteenioksidin tuottajat ovat Shell, Dow Chemical Company, SINOPEC Corp., Honam Petrochemical Corp, Ineos Oxide, Nan Ya Plastics Corp, Yanbu National Petrochemical Co, Saudi Kayan Petrochemical Company, MEGlobal ja Shanghai Petrochemical [93 ] .
Ethylene Oxide & Derivatives Producers Association [104] on European Ethylene Oxide & Derivatives Producers Associationin [104] jäsen ja ovat: Akzo Nobel Functional Chemical, BASF, Clariant, Dow Europe, Ineos Oxide, La Seda de Barcelona, Lukoil Neftochim, ME Global, Sabic, Sasol Germany, Shell Chemicals [105] .
Etyleenioksidin tuotantoa Venäjällä suoritetaan seuraavissa yrityksissä:
Etyleenioksidin kokonaistuotanto Venäjällä vuonna 2008 oli 531,7 tuhatta tonnia, mikä on 2 % vähemmän kuin vuonna 2007 [110] .
Etyleenioksidin tuotanto Venäjällä tapahtuu standardin GOST 7568-88 [113] mukaisesti .
Etyleenioksidin käytön pääsuunta on etyleeniglykolien tuotanto [ 114] : jopa 75 % maailman kokonaiskulutuksesta. Muita tärkeitä johdannaisia ovat etoksylaatit, etanoliamiinit, etyleeniglykolieetterit ja -esterit sekä polyetyleeniglykoli .
Etyleenioksidi on tärkein suurten kemiallisten tuotteiden valmistuksessa käytetty raaka-aine, joka on perustana monenlaisille kulutustavaroille kaikissa teollisuusmaissa.
Etyleenioksidin pääasialliset käyttöohjeet [115] :
Suurin eteenioksidin käyttötarkoitus on etyleeniglykolien tuotanto, mutta sen käyttöprosentti tässä muodossa vaihtelee suuresti alueittain: Länsi-Euroopan 44 %:sta, Japanin 63 % :sta ja Pohjois-Amerikan 73 %:sta Pohjois-Amerikan 90 prosenttiin. muualla Aasiassa ja 99 % Afrikassa [117] .
Etyleeniglykolin tuotantoTeollisuudessa etyleeniglykolia saadaan etyleenioksidin ei-katalyyttisellä hydrataatiolla 200 °C:n lämpötiloissa ja 1,5–2 MPa:n paineessa [118] :
Reaktion sivutuotteita ovat dietyleeniglykoli , trietyleeniglykoli ja polyglykolit (yhteensä noin 10 %), jotka erotetaan etyleeniglykolista tislaamalla alennetussa paineessa [119] .
Toinen menetelmä: eteenioksidin ja CO 2 :n reaktio eteenikarbonaatin välituotteen (lämpötila 80–120 °C ja paine 2–5 MPa) kanssa ja sen myöhempi hydrolyysi dekarboksylaatiolla [118] :
Tällä hetkellä maailman moderneimmat etyleeniglykolin tuotantotekniikat ovat [120] :
Teollisessa mittakaavassa tuotettujen mono-, di- ja trietyleeniglykolien tärkeimmät esterit ovat metyyli, etyyli ja normaali butyyli sekä niiden asetaatit ja ftalaatit [122] .
Valmistuksen kemiallinen kaavio koostuu vastaavan alkoholin reaktiosta etyleenioksidin kanssa:
Monoesterien reaktio hapon tai sen anhydridin kanssa johtaa vastaavien estereiden muodostumiseen:
Etanoliamiinien tuotantoTeollisuudessa etanoliamiinit ( mono- , di- ja trietanoliamiinit ) saadaan saattamalla ammoniakki reagoimaan etyleenioksidin kanssa vedettömässä väliaineessa lämpötilassa 40–70 °C ja paineessa 1,5–3,5 MPa [123] :
Reaktion aikana muodostuu kaikki kolme etanoliamiinia, kun taas ammoniakki ja osa monoetanoliamiinista kierrätetään. Valmiiden tuotteiden erottelu suoritetaan tyhjötislauksella .
Samalla tavalla saadaan erilaisia hydroksialkyyliamiineja:
Monosubstituoituja tuotteita muodostuu, kun suuri ylimäärä amiinia käsitellään etyleenioksidilla veden läsnä ollessa ja alle 100 °C:n lämpötiloissa; disubstituoitu - pienellä ylimäärällä etyleenioksidia, lämpötila 120-140 °C ja paine 0,3-0,5 MPa [124] .
Etoksylaattien tuotantoEtoksylaattien valmistus teollisuudessa tapahtuu korkeampien alkoholien, happojen tai amiinien suoralla reaktiolla etyleenioksidin kanssa alkalisen katalyytin läsnä ollessa 120-180 °C:n lämpötilassa.
Tällä hetkellä teollisuudessa uudet etoksylaattilaitokset perustuvat tyypillisesti BUSS LOOP® -reaktoriteknologiaan [125] .
BUSS LOOP® -reaktoritekniikka on jatkuva prosessi, joka sisältää kolme vaihetta [126] :
Tällä hetkellä akryylinitriilin tuotanto tapahtuu pääosin (90 % vuodesta 2008 ) SOHIO-menetelmällä [127] , mutta vuoteen 1960 asti yksi tärkeimmistä valmistusprosesseista sen tuotannossa oli menetelmä lisätä syanidia etyleenioksidiin. , jota seuraa saadun syanohydriinin dehydratointi [128 ] [129] :
Syaanivetyhapon lisääminen eteenioksidiin suoritetaan katalyytin ( natriumhydroksidi ja dietyyliamiini ) läsnä ollessa, ja syaanihydriinin dehydraatio tapahtuu kaasufaasissa aktiivisen alumiinioksidin katalyyttisen vaikutuksen alaisena [130] .
Etyleenioksidin suora käyttö talouden eri sektoreilla on vuonna 2004 vain 0,05 % maailman kokonaistuotannosta [95] .
Etyleenioksidia käytetään kaasutus- ja desinfiointiaineena sekoitettuna hiilidioksidiin (8,5-80 % etyleenioksidia), typpeä tai diklooridifluorimetaania (12 % etyleenioksidia) lääketieteellisten laitteiden ja työkalujen, ruiskujen, pakkausmateriaalien ja haalarien, annostusmuotojen, kirurgiset ja tieteelliset laitteet [95] ; käsittelypaikat erilaisten kasvituotteiden (tupakka, viljapakkaukset, riisipussit jne.), vaatteiden ja turkisten sekä arvokkaiden asiakirjojen varastointipaikat [131] .
Lisäksi eteenioksidia käytetään tupakanlehtien kypsymisen kiihdyttimenä ja sienitautien torjunta -aineena maataloudessa [131] .
Erityinen suunta eteenioksidin käytössä on sen kyky käyttää tilavuusräjähdysammusten pääkomponenttina [132] .
Yksinkertaisin kvalitatiivinen reaktio voi olla eteenioksidin ominaisuus saostaa liukenemattomia metallihydroksideja, kun se johdetaan vesipitoisten suolaliuosten läpi, esimerkiksi:
Analogisesti ilmaa johdetaan joidenkin natrium- tai kaliumsuolojen ( kloridit , jodidit , epäorgaaniset tiosulfaatit jne.) vesiliuoksen läpi fenolftaleiinin lisäyksellä , eteenioksidia havaitaan indikaattorin kirkkaan vaaleanpunaisen värin ilmaantuessa [133] :
On monia muita menetelmiä eteenioksidin tunnistamiseksi erilaisten mukana tulevien aineiden läsnä ollessa, joista voidaan mainita [133] :
Pääasiallinen fysikaalinen menetelmä eteenioksidin määrittämiseksi eri väliaineissa on kaasukromatografia [95] .
Aine on erittäin syttyvää, sen seokset ilman kanssa ovat räjähtäviä. Kuumennettaessa nopean hajoamisen vuoksi on olemassa tulipalon ja räjähdyksen vaara [134] .
Itsesyttymislämpötila on 429 °C; syttyvä vähimmäispitoisuus ilmassa: 2,7 tilavuusprosenttia. [135]
Etyleenioksidipalot sammutetaan tavanomaisilla sammutusaineilla, kuten vaahdolla, hiilidioksidilla ja vedellä. Taistelu etyleenioksidin palamista vastaan on vaikeaa, koska tietyissä olosuhteissa se voi jatkaa palamista inertissä ilmakehässä sekä vesiliuoksen muodossa - palon taattua sammuttamista varten se on laimennettava vedellä suhteessa vähintään 22:1 [136] .
NFPA- luokitus 704 [137] [138] :
neljä 3 3HÄRKÄ |
Etyleenioksidi estää mikro-organismien kehittymistä ( desinfioivat ominaisuudet ) ja riittävässä pitoisuudessa tuhoaa ne kokonaan. Voimakkaat alkyloivat ominaisuudet tekevät eteenioksidista yleisen myrkkyn protoplasmalle : [139] aine aiheuttaa proteiinien koaguloitumista, entsyymien ja muiden elävän organismin biologisesti tärkeiden komponenttien deaktivoitumista [140] [141]
Etyleenioksidi vaikuttaa voimakkaammin bakteereja ( erityisesti grampositiivisia ) vastaan kuin hiivoja ja homeita vastaan [140] .
Etyleenioksidin desinfioiva vaikutus on vaikutukseltaan samanlainen kuin lämpösterilointi, sillä erolla, että eteenioksidi vaikuttaa esineisiin pääasiassa pinnallisesti rajallisen tunkeutumiskykynsä vuoksi.
Steriilisyysvarmistustaso (SAL) eteenioksidille altistuksen jälkeen on 10–6 [142] , eli bakteerien havaitsemismahdollisuus on korkeintaan yksi miljoonasta [143] [144]
Etyleenioksidi on alkyloiva aine ; sillä on ärsyttäviä, herkistäviä ja narkoottisia vaikutuksia [145] . Pitkäaikainen altistuminen eteenioksidille on mutageeninen ; IARC luokittelee etyleenioksidin ryhmään 1, koska se pitää sen todistetusti ihmisille syöpää aiheuttavaksi aineeksi [146] .
Noin 200 ppm:n pitoisuuksilla ilmassa se ärsyttää nenän ja kurkun limakalvoja ; suurempi pitoisuus aiheuttaa henkitorven ja keuhkoputkien vaurioita sekä osittaista keuhkojen romahtamista. Suuret pitoisuudet voivat aiheuttaa keuhkopöhön ja sydän- ja verisuonijärjestelmän vaurioita, kun taas eteenioksidin vahingollinen vaikutus voi ilmaantua vasta 72 tunnin kuluttua myrkytyshetkestä [16] .
Etyleenioksidi aiheuttaa akuutin myrkytyksen, johon liittyy seuraavat oireet: sydämentykytys, lihasten nykiminen, kasvojen punoitus, päänsärky, nystagmus, kuulon heikkeneminen ja asidoosi , oksentelu, huimaus, lyhytaikainen tajunnan menetys, makea maku suussa. Akuutissa myrkytyksessä: vaikea sykkivä päänsärky, huimaus, epävarmuus kävellessä, puhevaikeudet, unihäiriöt, jalkojen kipu, letargia, jäykkyys, hikoilu, lisääntynyt lihasten kiihtyvyys, verkkokalvon verisuonten ohimenevä kouristukset, maksan suureneminen ja sen antitoksisen toiminnan häiriintyminen [ 145] .
Etyleenioksidilla on vahva resorptiokyky, se tunkeutuu helposti vaatteisiin ja jalkineisiin aiheuttaen ihoärsytystä, rakkuloita, kuumetta ja leukosytoosia [145] [147]
Etyleenioksidin keskimääräisten tappavien annosten arvot suhteessa joihinkin eläimiin:
Tärkeimmät Venäjän hygieniastandardit eteenioksidille [149] :
Etyleenioksidin raja-arvo ympäröivässä ilmassa Yhdysvaltain standardien mukaan (American Conference of Governmental and Industrial Hygienists): 1,8 mg/m³ [150]
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|
Hapetetut heterosyklit | |
---|---|
Trinomiaalinen | |
Kvaternaari | |
Viisijäseninen |
|
Kuusijäseninen |
|
Seitsenjäseninen | Kaprolaktoni (ε-laktoni) |