環(huán)氧乙烷 Ethylene oxide

編號(hào)系統(tǒng)

CAS號(hào)：75-21-8

MDL號(hào)：MFCD00014482

EINECS號(hào)：200-849-9

RTECS號(hào)：KX2450000

BRN號(hào)：102378

PubChem號(hào)：24845617

物性數(shù)據(jù)

1.性狀：無(wú)色氣體，有特征氣味。^[14]

2.熔點(diǎn)（℃）：-111.7^[15]

3.沸點(diǎn)（℃）：10.7^[16]

4.相對(duì)密度（水=1）：0.87（20℃）^[17]

5.相對(duì)蒸氣密度（空氣=1）：1.52^[18]

6.飽和蒸氣壓（kPa）：146（20℃）^[19]

7.燃燒熱（kJ/mol）：-306.1^[20]

8.臨界溫度（℃）：195.8^[21]

9.臨界壓力（MPa）：7.19^[22]

10.辛醇/水分配系數(shù)：-0.30^[23]

11.閃點(diǎn)（℃）：-29（OC）^[24]

12.引燃溫度（℃）：429^[25]

13.爆炸上限（%）：100^[26]

14.爆炸下限（%）：3.0^[27]

15.溶解性：易溶于水，多數(shù)有機(jī)溶劑。^[28]

16.黏度（mPa·s,0oC）：0.31

17.黏度（mPa·s,10oC）：0.28

18.蒸發(fā)熱（KJ/kg）：569.87

19.生成熱（KJ/kg,蒸氣）：71.13

20.生成熱（KJ/kg,液體）：97.49

21.熔化熱（KJ/kg）：5.17

22.比熱容（KJ/(kg·K),25oC）：1.96

23.熱導(dǎo)率（W/(m·K),蒸氣,25oC）：0.1239×10^-3

24.體膨脹系數(shù)（K^-1,20oC）：0.00147

25.體膨脹系數(shù)（K^-1,55oC）：0.00161

26.常溫折射率（n²⁰）：1.3579⁷

27.相對(duì)密度（20℃，4℃）：0.8828¹⁰

28.臨界密度（g·cm^-3）：0.231

29.臨界體積（cm³·mol^-1）：142

30.臨界壓縮因子：0.262

31.偏心因子：0.198

32.溶度參數(shù)(J·cm^-3)^0.5：21.624

33.van der Waals面積（cm²·mol^-1）：3.300×10⁹

34.van der Waals體積（cm³·mol^-1）：24.160

35.氣相標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱(焓)(kJ·mol^-1)：-1306.04

36.氣相標(biāo)準(zhǔn)聲稱(chēng)熱(焓)( kJ·mol^-1) ：-52.63

37.氣相標(biāo)準(zhǔn)熵(J·mol^-1·K^-1) ：242.99

38.氣相標(biāo)準(zhǔn)生成自由能( kJ·mol^-1)：-13.2

39.氣相標(biāo)準(zhǔn)熱熔(J·mol^-1·K^-1)：47.86

40.液相標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱(焓)(kJ·mol^-1)：-1281.10

41.液相標(biāo)準(zhǔn)聲稱(chēng)熱(焓)( kJ·mol^-1)：-77.57

42.液相標(biāo)準(zhǔn)熵(J·mol^-1·K^-1) ：153.80

43.液相標(biāo)準(zhǔn)生成自由能( kJ·mol^-1)：-11.59

44.液相標(biāo)準(zhǔn)熱熔(J·mol^-1·K^-1)：89.90

毒理學(xué)數(shù)據(jù)

1、急性毒性：大白鼠口服：LD50：300mg/Kg；幾內(nèi)亞豬   口服  LD50：300mg/Kg；人吸入環(huán)氧乙烷含量100~200mg/L的空氣，死亡。
2、慢性毒性：幾內(nèi)亞豬  吸入  7hr/天，每周5天，連續(xù)幾個(gè)月，耐藥量為10mg/Kg左右；小白鼠和大白鼠  同樣條件下，耐藥量為50mg/Kg。
3、眼刺激性：兔  18mg/6hr  中度。
4、環(huán)氧乙烷的毒性為乙二醇的27倍，與氨的毒性相仿。在體內(nèi)形成甲醛、乙二醇和乙二酸，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)起麻醉作用，對(duì)粘膜有刺激作用，對(duì)細(xì)胞原漿有毒害作用。
5、液體對(duì)眼睛會(huì)造成嚴(yán)重傷害，其蒸氣對(duì)眼、鼻和咽喉有刺激性，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生抑制作用。工作場(chǎng)所最高容許濃度5mg/m3。人吸入180mg/m3出現(xiàn)有害癥狀，450mg/m時(shí)60分鐘會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重中毒。

6.急性毒性^[29]

LD50：72mg/kg（大鼠經(jīng)口）

LC50：800ppm（大鼠吸入，4h）

7.刺激性^[30]

家兔經(jīng)眼：18mg（6h），中度刺激。

人經(jīng)皮：1%（7s），皮膚刺激。

8.亞急性與慢性毒性^[31]  動(dòng)物反復(fù)吸入0.63~0.72g/m³蒸氣，可見(jiàn)有生長(zhǎng)抑制或體重減輕、流涕、腹瀉及呼吸道刺激癥狀。動(dòng)物死亡原因，大多由于原發(fā)性肺刺激，或由于繼發(fā)感染。

9.致突變性^[32]  微生物致突變?cè)囼?yàn)：鼠傷寒沙門(mén)菌20ppm。微生物致突變：釀酒酵母菌25mmol/L。姐妹染色單體交換：人淋巴細(xì)胞4%。體細(xì)胞突變：人成纖維細(xì)胞5mmol/L。程序外DNA合成：人白細(xì)胞4mmol/L。DNA損傷：人成纖維細(xì)胞5mmol/L。

10.致畸性^[33]  大鼠孕后7~16d吸入最低中毒劑量（TCLo）150ppm（7h），致顱面部（包括鼻、舌）發(fā)育畸形。小鼠腹腔內(nèi)給予最低中毒劑量（TDLo）125mg/kg，致眼、耳發(fā)育畸形。

11.致癌性^[34]  IARC致癌性評(píng)論：G1，確認(rèn)人類(lèi)致癌物。

12.其他^[35]  大鼠吸入最低中毒濃度（TCLo）：3600μg/m³（24h）（60d，雄性），影響睪丸、附睪和輸精管。致植入前的死亡率升高。大鼠吸入最低中毒濃度（TCLo）：150ppm（7h）（孕7~16d用藥），致胚胎毒性，致顱面部發(fā)育異常，致肌肉骨骼發(fā)育異常。

TCLo：12500ppm（人吸入，10s）；TCLo：500ppm（女人吸入，2min）

生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)

1.生態(tài)毒性^[36]  LC50：90mg/L（24h）（金魚(yú)）

2.生物降解性^[37]

好氧生物降解（h）：672~4320

厭氧生物降解（h）：2688~17280

3.非生物降解性^[38]

空氣中光氧化半衰期（h）：917~9167

一級(jí)水解半衰期（h）：285

4.其他有害作用^[39]  該物質(zhì)對(duì)環(huán)境有危害，應(yīng)注意對(duì)大氣的污染。

分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

1、摩爾折射率：10.82

2、摩爾體積（cm³/mol）：44.2

3、等張比容（90.2K）：104.7

4、表面張力（dyne/cm）：31.2

5、介電常數(shù)：無(wú)可用

6、偶極距（10^-24cm³）：無(wú)可用

7、極化率：4.29

計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)

1.疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）:-0.1

2.氫鍵供體數(shù)量:0

3.氫鍵受體數(shù)量:1

4.可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量:0

5.互變異構(gòu)體數(shù)量:無(wú)

6.拓?fù)浞肿訕O性表面積12.5

7.重原子數(shù)量:3

8.表面電荷:0

9.復(fù)雜度:10.3

10.同位素原子數(shù)量:0

11.確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0

12.不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0

13.確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0

14.不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0

15.共價(jià)鍵單元數(shù)量:1

性質(zhì)與穩(wěn)定性

1.環(huán)氧乙烷液體本身是一種良好的有機(jī)溶劑。環(huán)氧乙烷易爆炸，當(dāng)空氣中含有3%~80%環(huán)氧乙烷時(shí)，則形成爆炸性混合氣體，遇明火時(shí)發(fā)生燃燒或爆炸。若將環(huán)氧乙烷液體和水以1：22以上比例相混合，則不再有易燃（爆）性。環(huán)氧乙烷與鎂、銀及其化合物相接觸時(shí)可形成乙炔，也可發(fā)生爆炸。為了安全使用環(huán)氧乙烷，可用淬火劑進(jìn)行稀釋。

2.環(huán)氧乙烷可以發(fā)生聚合，但一般情況下聚合作用是緩慢的，且主要是在液體狀態(tài)時(shí)發(fā)生聚合。在聚合過(guò)程中釋放一些能量。這種聚合作用可因某些催化劑的存在而加速。環(huán)氧乙烷的聚合物可為黃色油狀物或樹(shù)膠樣固體。易溶于水和有機(jī)溶劑，能還原硝酸銀。化學(xué)性質(zhì)活潑、易發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，能與許多化合物進(jìn)行加成反應(yīng)，與水反應(yīng)生成乙二醇，與醇類(lèi)反應(yīng)生成乙二醇單醚，與苯酚反應(yīng)生成苯氧基乙醇，與無(wú)機(jī)酸如硝酸反應(yīng)生成乙二醇二硝酸酯。環(huán)氧乙烷能發(fā)生聚合反應(yīng)生成聚乙二醇。

3.環(huán)氧乙烷在體內(nèi)形成甲醛、乙二醇和乙二酸。對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)起麻醉作用，并刺激黏膜，毒害細(xì)胞原漿。小鼠吸入LC501.5mg/L,大鼠吸入LC502.63mg/L.。人體吸入高濃度蒸氣后，即呈麻醉癥狀，引起惡心、嘔吐。中毒后應(yīng)立即撤離現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行吸氧、人工呼吸等搶救處理。皮膚污染者，用大量清水或3%硼酸溶液沖洗15分鐘以上，保暖并送醫(yī)院診治。

4.穩(wěn)定性^[40]  穩(wěn)定

5.禁配物^[41]  酸類(lèi)、堿、醇類(lèi)、氨、銅

6.避免接觸的條件^[42]  受熱，光照

7.聚合危害^[43]  聚合

貯存方法

1.儲(chǔ)存注意事項(xiàng)^[44] 儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的易燃?xì)怏w專(zhuān)用庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。避免光照。庫(kù)溫不宜超過(guò)30℃。應(yīng)與酸類(lèi)、堿類(lèi)、醇類(lèi)、食用化學(xué)品分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。

2.設(shè)備應(yīng)密封，防止跑、冒、滴、漏。加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施。操作人員應(yīng)穿戴防護(hù)用具。高濃度環(huán)境中更應(yīng)戴活性炭口罩或壓縮空氣、壓縮厭氧呼吸面具。裝置附近應(yīng)備有水龍頭及淋浴設(shè)備。空氣中最高容許濃度0.001g/m3。

合成方法

(1)氯醇法
以乙烯為原料，先經(jīng)次氯酸化制得氯乙醇，然后用堿環(huán)化而得。具體工藝是：將乙烯和氯氣通入水中生成氯乙醇，該反應(yīng)在耐腐蝕的反應(yīng)器中進(jìn)行，氯氣、水和乙烯并流通入反應(yīng)器，在20～50℃和0.2～0.3 MPa下反應(yīng)，生成2-氯乙醇水溶液，含量一般在6%～7%以下。然后用堿(通常為石灰乳)與氯乙醇反應(yīng)，進(jìn)行環(huán)合。反應(yīng)溫度控制在100℃左右，生成的環(huán)氧乙烷盡快離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，從反應(yīng)器上部的冷凝口流出，然后汽液分離，蒸餾可得成品。

工藝流程：1、乙烯的次氯酸化反應(yīng)在溫度27-43℃，壓力0.2-0.Mpa下進(jìn)行。所用反應(yīng)器為塔式反應(yīng)器。從塔底加入水，在稍上部加入氯氣，在再上部加入乙烯。水、次氯酸、乙烯并流向上通過(guò)反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，得到氯乙醇含量為4%-5%（質(zhì)量）的反應(yīng)液；反應(yīng)副產(chǎn)物為二氯乙烷、二氯乙基醚等。從反應(yīng)器頂部逸出的氣體進(jìn)入冷凝，不凝氣體大部分為未反應(yīng)的乙烯，除少量放空外，大部分經(jīng)水洗、堿洗后返回反應(yīng)循環(huán)使用。2、皂化    上述冷凝液與反應(yīng)器中溢出的反應(yīng)液一起送入皂化水解塔。水解塔溫度低于100℃，壓力為常壓；加入過(guò)量10%-20%的石灰乳，氯乙醇在皂化塔中水解為環(huán)氧乙烷后，與其他氯化副產(chǎn)物一起從塔頂蒸出；然后依次經(jīng)初餾塔和精餾塔脫去低沸物和高沸物后而得環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。消耗定額（kg/t）：乙烯800，氯氣2000，石灰1600；同時(shí)副產(chǎn)氯化鈣3200，二氯乙烷100-150。

(2)氧化法
由乙烯與空氣或氧氣通過(guò)銀催化劑于200～300℃和1～3 MPa壓力下在氣相直接氧化制得。
氧化法催化劑一般含銀10%～30％，有效助催化劑是堿金屬和堿土金屬(如鐵、鈣等)。常用的載體為α-氧化鋁或碳化硅，反應(yīng)后生成氧化氣體，于吸收塔內(nèi)用水吸收，未反應(yīng)的乙烯循環(huán)回反應(yīng)器，吸收液經(jīng)解吸蒸餾而得產(chǎn)品。

工藝流程：新鮮乙烯、空氣和循環(huán)氣體混合后在換熱器中與反應(yīng)器中出來(lái)的氣體換熱；然后加入（2－3）×10-6的二氯乙烷，使催化劑活性降低，同是提高其選擇性。該混合氣體隨后進(jìn)反應(yīng)器反應(yīng)；反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)第一水吸收塔，用水吸收其中的環(huán)氧乙烷；未吸收的氣體大部分返回主反應(yīng)器循環(huán)使用，少量（10%-20%）經(jīng)補(bǔ)加空氣，并預(yù)熱后進(jìn)副反應(yīng)器反應(yīng)；由副反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)第二水吸收塔。第一第二吸收塔；塔頂出來(lái)的解吸氣體進(jìn)凈化塔，從塔底除去殘佘的水；塔頂產(chǎn)物再經(jīng)初餾塔、精餾塔分別除去輕組分和重組分后，得到環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。消耗定額：乙烯0.9-1.0t/t,二氯乙烷18kg/t，催化劑18kg，冷卻水19t/t，空氣6000-7000平方立米，蒸汽0.09t/t，電800-1500KW·h/t。

精制方法：主要雜質(zhì)是醛類(lèi)(如甲醛、乙醛)，通過(guò)蒸餾裝置可使含醛量不超過(guò)54mg/m3。其他精制方法有分子篩吸附法，2-乙基己酸處理法和甲醇蒸取蒸餾法等。

用途

1.用作有機(jī)化工原料及溶劑主要用于生產(chǎn)乙二醇、乙醇胺及非離子表面活性劑。

2.環(huán)氧乙烷有殺菌作用，對(duì)金屬不腐蝕，無(wú)殘留氣味，因此可用材料的氣體殺菌劑。通常采用環(huán)氧乙烷-二氧化碳（兩者之比為90：10）或環(huán)氧乙烷-二氯二氟甲烷的混合物，主要用于醫(yī)院和精密儀器的消毒。環(huán)氧乙烷用熏蒸劑常用于糧食、食物的保藏。例如，干蛋粉的貯藏中常因受細(xì)菌的作用而分解，用環(huán)氧乙烷熏蒸處理，可防止變質(zhì)，而蛋粉的化學(xué)成分，包括氨基酸等都不受影響。

3.環(huán)氧乙烷易與酸作用，因此可作為抗酸劑添加于某些物質(zhì)中，從而降低這些物質(zhì)的酸度或者使用其長(zhǎng)期不產(chǎn)生酸性。例如，在生產(chǎn)氯化丁基橡膠時(shí)，異丁烯與異戊二烯共聚物的溶液在氯化前如果加入環(huán)氧乙烷，則成品即可完全不用堿洗和水洗。

4.環(huán)氧乙烷自動(dòng)分解時(shí)能產(chǎn)生世大能量，可以作為火箭和噴氣推進(jìn)器的動(dòng)力，一般是采用硝基甲烷和環(huán)氧乙烷的混合物（60：40~95：5）。這種混合燃料燃燒性能好，凝固點(diǎn)低，性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易引爆。

5.環(huán)氧乙烷作為乙烯工業(yè)衍生物僅次于聚乙烯，為第二位的重要產(chǎn)品。其重要性主要是以其為原料生產(chǎn)的系列產(chǎn)品。由環(huán)氧乙烷衍生的下游產(chǎn)品的種類(lèi)遠(yuǎn)比各種乙烯衍生物多。

6.主要用于制造其他各種溶劑(如溶纖劑等)，稀釋劑，非離子型表面活性劑，合成洗滌劑、抗凍劑、消毒劑、增韌劑和增塑劑等。與纖維素發(fā)生羥乙基化可合成得水溶性樹(shù)脂(其環(huán)氧乙烷含量約75%)。還可用作熏蒸劑、涂料增稠劑、乳化劑、膠黏劑和紙張上漿劑等。

7.環(huán)氧乙烷及其衍生物能與親核試劑反應(yīng)，開(kāi)環(huán)后形成2-羥乙基類(lèi)化合物，一次增加兩個(gè)碳原子。能與環(huán)氧乙烷反應(yīng)的試劑很多，包括含碳親核試劑、水、醇、胺等。

與有機(jī)金屬的開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)  在強(qiáng)堿的作用下，烯丙基化合物、炔等均能形成碳負(fù)離子，然后該碳負(fù)離子與環(huán)氧乙烷反應(yīng)，產(chǎn)物為含有羥基的化合物^[1~3]。如在烷基鋰作用下，3-甲基-1-丁炔與環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到β-羥基炔烴 (式1)^[4]。

與有機(jī)鋰試劑一樣，格氏試劑也容易與環(huán)氧乙烷發(fā)生開(kāi)環(huán)加成反應(yīng) (式2)^[5]。

當(dāng)反應(yīng)體系中存在手性配體或手性催化劑時(shí)，在有機(jī)金屬試劑的作用下，環(huán)氧乙烷能夠發(fā)生不對(duì)稱(chēng)開(kāi)環(huán)加成反應(yīng) (式3)^[6]。

與酯反應(yīng)形成內(nèi)酯  酯用三甲基氯硅烷處理后的烯醇化物與過(guò)量的環(huán)氧乙烷反應(yīng)，得到內(nèi)酯化合物，該反應(yīng)經(jīng)過(guò)開(kāi)環(huán)加成得到醇羥基中間體 (式4)^[7,8]。

與胺的反應(yīng)  含雜原子的化合物與環(huán)氧乙烷加成，得到2-取代乙醇衍生物 (式5)^[9,10]。

擴(kuò)環(huán)反應(yīng)  環(huán)氧化物(如多聚甲醛)可與環(huán)氧乙烷發(fā)生擴(kuò)環(huán)反應(yīng) (式6)^[11]。

此外，環(huán)氧乙烷也可形成多聚體，作為高分子化合物常用在高分子化學(xué)與納米科學(xué)中^[12,13]。

8.用于制造乙二醇、表面活性劑、洗滌劑、增塑劑以及樹(shù)脂等。^[45]

安全信息

危險(xiǎn)運(yùn)輸編碼：UN1040 2.1

危險(xiǎn)品標(biāo)志：很易燃 有毒

安全標(biāo)識(shí)：S1 S16 S23 S45 S53 S24/25 S36/S37

危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)：R1 R11 R12 R21 R23 R45 R46 R23/24/25 R36/37/38 R39/23/24/25

文獻(xiàn)

1. Chumachenko, N.; Sampson, P.; Hunter, A. D.; Zeller, M. Org. Lett., 2005, 7, 3203. 2. Codesido, E. M.; Castedo, L.; Granja, J. R. Org. Lett., 2001, 3, 1483. 3. Katritzky, A. R.; Yao, J.; Denisko, O. V. J. Org. Chem., 2000, 65, 8063. 4. Brummond, K. M.; Gao, D. Org. Lett., 2003, 5, 3491. 5. Gwaltney, S. L.; Sakata, S. T.; Shea, K. J. J. Org. Chem., 1996, 61, 7438. 6. Deng, X.; Mani, N. S. Tetrahedron: Asymmetry, 2005, 16, 661. 7. Maslak, V.; Matovi?, R.; Sai?i?, R. N. Tetrahedron, 2004, 60, 8957. 8. Maslak, V.; Matovi?, R.; Sai?i?, R. N. Tetrahedron Lett., 2002, 43, 5411. 9. Parker, L. L.; Lacy, S. M.; Farrugia, L. J.; Evans, C.; Robins, D. J.; óHare, C. C.; Hartley, J. A.; Jaffar, M.; Stratford, I. J. J. Med. Chem., 2004, 47, 5683. 10. Turgut, Y.; Ho?g?ren, H. Tetrahedron: Asymmetry, 2003, 14, 3815. 11. Yamasaki, N.; Nagahara, H.; Masamoto, J. Tetrahedron Lett., 2001, 42, 271. 12. Kao, H.-M.; Chen, C.-L. Angew. Chem., Int. Ed., 2004, 43, 980. 13. Li, J.; Ni, X.; Leong, K. Angew. Chem., Int. Ed., 2003, 42, 69. [1~13]參考書(shū)：現(xiàn)代有機(jī)合成試劑<性質(zhì)、制備和反應(yīng)>；胡躍飛 付華 編著；化學(xué)工業(yè)出版社；ISBN 7-5025-8542-7 [14~45]參考書(shū)：危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)全書(shū).第一卷/張海峰主編.—2版.北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2007.6 ISBN 978-7-122-00165-8

備注

暫無(wú)

表征圖譜