異丁烯 Isobutene

編號系統

CAS號：115-11-7

MDL號：MFCD00008898

EINECS號：204-066-3

RTECS號：UD0890000

BRN號：773645

PubChem號：24857786

物性數據

1.性狀：無色氣體^[9]

2.熔點（℃）：-140.3^[10]

3.沸點（℃）：-6.9^[11]

4.相對密度（水=1）：0.6（20℃）^[12]

5.相對蒸氣密度（空氣=1）：1.94^[13]

6.飽和蒸氣壓（kPa）：307（25℃）^[14]

7.燃燒熱（kJ/mol）：-2866.3^[15]

8.臨界溫度（℃）：144.9^[16]

9.臨界壓力（MPa）：3.99^[17]

10.辛醇/水分配系數：2.34^[18]

11.閃點（℃）：-77^[19]

12.引燃溫度（℃）：465^[20]

13.爆炸上限（%）：9.6^[21]

14.爆炸下限（%）：1.8^[22]

15.溶解性：不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等多數有機溶劑。^[23]

16.溶度參數(J·cm^-3)^0.5：14.955

17.van der Waals面積（cm²·mol^-1）：6.710×10⁹

18.van der Waals體積（cm³·mol^-1）：44.290

19.偏心因子：0.189

20.臨界壓縮因子：0.2749

21.臨界密度（g·cm^-3）：0.235

22.臨界體積（cm³·mol^-1）：238.8

23.液相標準熱熔(J·mol^-1·K^-1)：131.0

24.液相標準燃燒熱(焓)(kJ·mol^-1)：-2721.0

25.液相標準聲稱熱(焓)( kJ·mol^-1)：-37.5

26.氣相標準燃燒熱(焓)(kJ·mol^-1)：-2700.4

27.氣相標準聲稱熱(焓)( kJ·mol^-1)：-16.9

28.氣相標準熵(J·mol^-1·K^-1) ：293.20

29.氣相標準生成自由能( kJ·mol^-1)：58.4

30.氣相標準熱熔(J·mol^-1·K^-1)：88.09

毒理學數據

1.急性毒性^[24]  LC50：620000mg/m³（鼠吸入，4h）

2.刺激性  暫無資料

生態學數據

1.生態毒性  暫無資料

2.生物降解性  暫無資料

3.非生物降解性^[25]  空氣中，當羥基自由基濃度為5.00×10⁵個/cm³時，降解半衰期為7.5h（理論）。

4.生物富集性^[26]  BCF：35（理論）

5.其他有害作用^[27]  該物質對環境有危害，應特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。

分子結構數據

1、摩爾折射率：20.14

2、摩爾體積（cm³/mol）：89.4

3、等張比容（90.2K）：176.4

4、表面張力（dyne/cm）：15.1

5、介電常數（F/m）：1.93

6、極化率（10^-24cm³）：7.89

計算化學數據

1.疏水參數計算參考值（XlogP）:2.1

2.氫鍵供體數量:0

3.氫鍵受體數量:0

4.可旋轉化學鍵數量:0

5.互變異構體數量:無

6.拓撲分子極性表面積0

7.重原子數量:4

8.表面電荷:0

9.復雜度:23

10.同位素原子數量:0

11.確定原子立構中心數量:0

12.不確定原子立構中心數量:0

13.確定化學鍵立構中心數量:0

14.不確定化學鍵立構中心數量:0

15.共價鍵單元數量:1

性質與穩定性

1.穩定性^[28]  穩定

2.禁配物^[29]  強氧化劑、強酸、鹵代烴、鹵素

3.避免接觸的條件^[30]  受熱

4.聚合危害^[31]  聚合

貯存方法

儲存注意事項^[32] 儲存于陰涼、通風的易燃氣體專用庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與氧化劑分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備。

合成方法

異丁烯在工業上幾乎都是由煉廠氣和裂解C4餾分中獲得。煉廠氣中異丁烯的含量一般為5%-12%，裂解C4，餾分中一般為20%-30%。少數情況下用氧化鉻-氧化鋁催化劑由異丁烷催化氫而制得。以丙烯和異丁烷為原料用共氧化法生產環氧丙烷時，異丁烯是其聯產物。工藝流程：

1.C4餾分分離法 該法有硫酸吸收法和鹽酸吸收法。

(1)硫酸吸收法 該法是利用異丁烯對硫酸的吸收速度比正丁烯類大150-300倍的原理，從C4餾分選擇性地吸收異丁烯后，將硫酸層加熱再生異丁烯。采用的硫酸含量為45%-65%（質量），原料采用不含丁二烯的C4餾分。

先將含約25%異丁烯的C4烴與50%的硫酸以（0.9-1.0）：1的比例，在每小時1-1.2平方立米進料量下進入反應器，該反應器I，II，III的壓力分別為0.35MPa，0.31MPa,0.26MPa,溫度分別為36℃，25℃，15℃。在三段出口氣中的異丁烯含量為1%以下，生成的酸性叔丁基硫酸酯，再用水稀釋后，在較低溫度下分解，于塔底獲得50%的硫酸循環使用，塔頂氣體經處理后可得99%以上異丁烯和85%以上叔丁醇。異丁烯和叔丁醇之比隨操作條件不同而異，但是由于此法腐蝕嚴重，難以長周期運轉，因此，設備、材料的防腐蝕工作，便成為50%硫酸法萃取分離丁二烯工藝的關鍵。用50%硫酸與65%的硫酸比較，前者不需要進行酸的稀釋和濃縮，簡化工藝過程，節省了熱量，同時可以處理含高濃度丁二烯（35%）和C4餾分，回收的異丁烯濃度也較高，可達99%以上。消耗定額（t/t):C4餾分（異丁烯16%）4.4，工業硫酸（50%）4.7。

(2)鹽酸吸收法 此法主要是在金屬氯化物（如ZnCL2，SbCl3,BiCl3,SnCl2,HgCl2)催化劑存在下，分為四步進行分離：在室溫下，C4餾分與含有催化劑的鹽酸溶液接觸，異丁烯即在催化劑溶液中生成叔丁醇；含高叔丁醇的溶液加熱水解；在85-120℃下使異丁烯再生；經凈化得純度為99.9%以上的異丁烯。

2.離子交換法 采用離子交換樹脂分離C4餾分中的異丁烯，其工藝過程分為無離子水制備、水合、脫水、精餾四部分。在反應溫度80℃、壓力1.77-1.96MPa、C4：水=1：（1-2）的條件下，每體積樹脂每小時通過1體積C4和水的混合物，C4中的異丁烯和水在樹脂下反應生成叔丁醇和其他組分。水合單程轉化率為45%-55%。水合的叔丁醇經二元共沸蒸餾至70%以后，用相同樹脂作催化劑，在溫度95-105℃、壓力0.29-0.39MPa條件下，使其脫水為異丁烯，單程轉化率為84%-92%，再經精餾提純即得99.9%以上的異丁烯。此法避免了硫酸的嚴重腐蝕，但其萃取液中異丁烯含量較高（達2%-3%），影響其收率。

3.甲基叔丁基醚法 在高溫下甲基叔丁基醚與酸酸性催化劑接觸分解成異丁烯和甲醇。分解反應條件隨催化劑不同而有所變化，一般是溫度150-300℃，壓力0.1-0.98MPa，液體體積時空速度為1-5h－1。

4.異丁烷脫氫法    以異丁烷為原料，經催化脫氫制異丁烯有美國UOP公司的Olegex的技術。

該公司采用pt/Al2O2催化劑及與連續化重整相同的移動床反應-再生雙器反應系統；反應溫度620-650℃壓力0.2-0.25MPa；在此工藝條件下，異丁烷脫氫單程化率為40%-45%（質量），異丁烯的產率為89%（質量），氫氣產率為2.5%-3%。在嚴格控制原料雜質的條件下，催化劑壽命可達2.5年。

5.以工業異丁烯為原料（異丁烯99%），經干燥脫水、精餾提純即可。

6.(1)液相脫水：在1升三頸燒瓶上安裝溫度計、回流冷凝器和滴液漏斗，回流冷凝器頂端借彎玻璃管連接一支向下的水汽冷凝器，后者再接在冰浴中的抽濾瓶上，抽濾瓶的側管連接0℃的冷阱。在三頸瓶中放入222克叔丁醇和15毫升濃硫唆。煮沸，直到氣體放出停止。得82%的粗產物。如果用更多的硫酸，產量會降低;如果太少則脫水作用要長時間才能完成，將粗產品經過分餾柱以15:1的回流比蒸餾，收集中間餾分。

(2)氣相脫水：將叔丁醇以75克/小時的速率通過長50厘米，直徑2厘米，填充6一8目氧化鋁的玻璃管，保持溫度375-425℃。得100%純度的異丁烯。

用途

1.工業上高濃度異丁烯主要用于生產聚異丁烯以及與異戊二烯共聚生產丁基橡膠。異丁烯與異丁烷進行烷基化反應，可生產高辛烷值烷基化汽油，與甲醇反應所得甲基叔丁基醚是優良的汽油添加劑。也適用于作芳烴的烷基化原料，或經氧化、氨化等操作生產的精細化學品。

2.高純異丁烯主要用作標準氣及配制特種標準混合氣。

3.用于生產聚異丁烯、異戊橡膠、異丁烯橡膠、丁基橡膠及合成異戊二烯的主要單體。也用于制造催化劑、防老劑、農藥、醫藥、香料、汽油添加劑及潤滑油等。

4.異丁烯是羧基和羥基的良好保護試劑，可與烯酮發生光化學環加成反應、酸催化環加成反應，也可發生烷基化反應和卡賓反應。

羧基的保護  異丁烯廣泛用于保護羧酸生成對應的叔丁基酯^[1]，脂肪酸、芳香酸以及氮保護的氨基酸等酸都可以被異丁烯保護 (式1)^[2]。有空間位阻的叔丁基酯難發生皂化反應，但在酸催化下卻可發生水解。

酸催化下異丁烯可以與一系列的醇和酚反應得到相應的叔丁基醚。叔丁基醚對大多數試劑都很穩定，但是遇到強酸時則會分解。炔丙基醇、甾族醇以及酚都可以被異丁烯保護，而且它還可以保護纈氨酸與絲氨酸的衍生物以及酪氨酸中的羥基 (式2，式3)^[3,4]。

光照條件下的環加成反應  異丁烯可廣泛用來與烯酮發生環加成，弱質子化的異丁烯經常會發生立體選擇性的環加成。環己烯酮、環戊烯酮以及帶有官能團的烯酮都可以與異丁烯發生環加成。異丁烯參與的Paterno-Buchi環加成能得到各種不同的環氧烷烴 (式4)^[5]。

成烯反應  Lewis酸存在時異丁烯可以與各種烷氧基醛、二烷基胺醛、鹵代醛以及乙烯基亞砜等發生反應得到烯 (式5)^[6]。手性的有機鋁和有機鈦試劑在異丁烯與活潑醛的反應中可以使反應高產率的得到異構化產物。

其它酸催化的環加成  異丁烯在三氟化硼的催化下可以通過 [2+2] 環加成反應得到吡喃鹽和環氧烷烴，而通過Diels-Alder反應也可以得到3,4-二氫吡喃 (式6)^[7]。異丁烯也可與噻蒽的高氯酸鹽發生環加成反應 (式7)^[8]。

5.用于制合成橡膠和作為有機化工原料。^[33]

安全信息

危險運輸編碼：UN 1055 2.1

危險品標志：很易燃

安全標識：S9 S16 S33

危險標識：R12

文獻

1. Greene, T. W.; Wuts, P. G. M. Protective Groups in Organic Synthesis; Wiley: New York, 1991; p 245. 2. Valerio, R. M.; Alewood, P. F.; Johns, R. B. Synthesis, 1988, 786. 3. Ireland, R. E.; O’Neil, T. H.; Tolman, G. L. Org. Synth. Chem., 1990, 7, 66. 4. Dickman, D. A.; Boes, M.; Meyers, A. I. Org. Synth. Chem., 1993, 8, 204. 5. Mikami, K.; Kaneko, M.; Loh, T. P.; Terada, M.; Nakai, T. Tetrahedron Lett., 1990, 31, 3909. 6. Evans, D. A.; Woerpel, K. A.; Hinman, M. M.; Faul. M. M. J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 726. 7. Sera, A.; Ohara, M.; Yamada, H.; Egashira, E.; Ueda, N.; Setsune, J. Chem. Lett., 1990, 11, 2043. 8. Shine, H. J.; Zhao, B. J.; Marx, J. N.; Ould-Ely, T.; Whitmire, K. H. J. Org. Chem., 2004, 69, 9255. [1~8]參考書：現代有機合成試劑<性質、制備和反應>；胡躍飛 付華 編著；化學工業出版社；ISBN 7-5025-8542-7 [9~33]參考書：危險化學品安全技術全書.第一卷/張海峰主編.—2版.北京；化學工業出版社，2007.6 ISBN 978-7-122-00165-8

備注

暫無

表征圖譜