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Liquido 1,3-propandioloè un liquido viscoso incolore, trasparente, CAS 504-63-2, la formula molecolare è C3H8O2, che è un liquido viscoso incolore, inodore, salato e igroscopico. È una materia prima per la produzione di poliestere insaturo, plastificante, tensioattivo, emulsionante e demulsionante; Comunemente utilizzato come materia prima per polioli poliestere, iniziatori per polioli polietere ed estensori di catena per poliuretano nell'industria del poliuretano; È anche un importante monomero e intermedio in chimica organica, utilizzato principalmente come monomero polimerico per la sintesi del politrimetilene tereftalato (PrT). Può essere utilizzato per la sintesi di vari farmaci, nuovi PTT poliestere, intermedi farmaceutici e nuovi antiossidanti. È un importante solvente e materia prima chimica, attualmente utilizzata principalmente per la sintesi di poliesteri, polieteri, poliuretani, ecc. Il poliestere PTT (polietilene tereftalato) sintetizzato da esso e l'acido tereftalico ha ampie prospettive di applicazione nei campi delle fibre sintetiche, pellicole di poliestere, tecnopolimeri, materiali tessili e di abbigliamento, ecc. È stato proposto per l'uso in preparati per la cura personale e cosmetici, ma non è noto che abbia anche una vasta gamma di applicazioni nell'industria alimentare.
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Formula chimica |
C3H8O2 |
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Messa esatta |
76 |
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Peso Molecolare |
76 |
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m/z |
76 (100.0%), 77 (3.2%) |
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Analisi elementare |
C, 47.35; H, 10.60; O, 42.05 |
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Liquido 1,3-propandiolo(1,3-PDO) è un importante composto organico con proprietà fisiche e chimiche uniche e un'ampia gamma di applicazioni. Nel campo dell'ingegneria chimica, l'1,3-propandiolo è ampiamente utilizzato in varie applicazioni come solventi, intermedi, additivi, ecc. grazie alla sua eccellente solubilità, reattività e biocompatibilità.
Applicazione come solvente
1. Prestazioni di solubilità
Eccellente solubilità: è un eccellente solvente organico che può essere miscelato con vari solventi come acqua, etanolo, etere, cloroformio, ecc. Questa eccellente solubilità offre vantaggi unici in molte reazioni chimiche e processi di produzione.
Esempi di applicazione: Nel campo dei rivestimenti, degli inchiostri, delle resine, ecc. viene spesso utilizzato come solvente per facilitare la miscelazione, la reazione e la preparazione delle sostanze. Ad esempio, nei rivestimenti, può sciogliere componenti come resina e pigmento per formare un sistema di rivestimento uniforme e stabile.
2. Vantaggi caratteristici
Bassa tossicità: rispetto ad altri solventi organici, ha una tossicità inferiore e presenta meno danni alla salute umana e all'ambiente. Ciò lo rende ampiamente utilizzato in molti campi che richiedono elevata sicurezza.
Stabilità: ha una buona stabilità chimica e non è soggetto a reazioni collaterali con altre sostanze, il che aiuta a mantenere la stabilità e la qualità del prodotto.
Applicazione come intermedio
1. Intermedi di sintesi organica
Sintesi del poliestere: è uno degli intermedi importanti per la sintesi del poliestere. Può subire una reazione di condensazione con monomeri come l'acido tereftalico (PTA) per produrre materiali in poliestere ad alte-prestazioni come il politrimetilene tereftalato (PTT).
Sintesi del poliuretano: nell'industria del poliuretano, è comunemente utilizzato come materia prima per polioli di poliestere, antipasto per polioli di polietere e estensore della catena di poliuretano. Partecipa alla reazione di sintesi del poliuretano, conferendo al prodotto ottima elasticità e resistenza agli agenti atmosferici.
2. Intermedi farmaceutici
Sintesi dei farmaci: è ampiamente utilizzato anche in campo farmaceutico come intermedio nella sintesi dei farmaci, partecipando al processo di sintesi di vari farmaci. Ad esempio, può essere utilizzato per sintetizzare alcuni farmaci anti-cancro, farmaci antibatterici, ecc.
Miglioramento della stabilità dei farmaci: come solvente o trasportatore di farmaci, aiuta ad aumentare la solubilità e la stabilità dei farmaci, migliorandone così l'efficacia.
3. Intermedi in altri campi
Sintesi dei coloranti: Nel campo dei coloranti, partecipa anche come intermedio alle reazioni di sintesi di alcuni coloranti, dotandoli di colori e proprietà specifiche.
Sintesi di pesticidi: nel campo dei pesticidi, può essere utilizzato per sintetizzare alcuni insetticidi, fungicidi e altri prodotti antiparassitari per migliorare l'effetto insetticida e la durata di conservazione dei pesticidi.
Applicazione come additivo
1. Additivi per plastica e gomma
Plastificante:Liquido 1,3-propandioloè un ottimo plastificante in grado di aumentare la flessibilità e la plasticità dei materiali polimerici. L'aggiunta di 1,3-propandiolo ai prodotti in plastica e gomma può migliorarne la lavorazione e le proprietà fisiche, rendendo i prodotti più durevoli e facili da modellare.
Miglioramento delle prestazioni del prodotto: aggiungendo 1,3-propandiolo, la resistenza agli agenti atmosferici e alla corrosione chimica dei prodotti in plastica e gomma viene notevolmente migliorata, soddisfacendo così le esigenze di vari ambienti complessi.
2. Additivi cosmetici
Agente idratante: ha buone proprietà idratanti, può assorbire l'umidità dall'aria e formare una pellicola idratante sulla superficie della pelle, prevenendo la perdita di umidità della pelle. Pertanto, viene spesso aggiunto ai cosmetici e ai prodotti per la cura della pelle come idratante per mantenere la pelle morbida, liscia e umida.
Addensante e solvente: oltre ad essere utilizzato come idratante, può essere utilizzato anche come addensante e solvente nei cosmetici, aiutando a mescolare e stabilizzare gli ingredienti cosmetici.
3. Additivi per materiali di imballaggio alimentare
Miglioramento delle prestazioni del materiale: nei materiali per l'imballaggio alimentare, può essere utilizzato come additivo per migliorare le proprietà barriera del materiale, la resistenza alla corrosione chimica e altre proprietà, proteggendo così il cibo dalle influenze ambientali esterne.
Sicurezza e protezione ambientale: come additivo nei materiali di imballaggio alimentare, soddisfa i requisiti di sicurezza alimentare e protezione ambientale e non causerà danni alla salute umana e all'ambiente.
Attualmente esistono due metodi per la produzioneLiquido 1,3-propandiolo
Principalmente attraverso metodi di sintesi chimica:
Il metodo epossietano sviluppato da Shell in Germania prevede la reazione dell'epossietano con monossido di carbonio e idrogeno sotto l'azione di un catalizzatore per produrre 3-idrossipropanale. Il 3-idrossipropanale separato viene quindi idrogenato per produrre 1,3-propandiolo. Questo metodo ha bassi costi di produzione e un contenuto di ossidrili inferiore nel prodotto rispetto al metodo con acroleina. Ma la difficoltà tecnica del percorso dell’ossido di etilene è elevata, soprattutto la preparazione e la selezione del suo catalizzatore sono relativamente complesse. Il metodo di sintesi chimica presenta svantaggi quali elevati investimenti in attrezzature, elevate difficoltà tecniche, metalli pesanti nei catalizzatori, inquinamento ambientale e difficoltà nella separazione e purificazione del prodotto.
Il secondo metodo microbico:
Lo studio sulla conversione microbica del glicerolo in 1,3-propandiolo iniziò nel 1881, ma non ricevette molta attenzione fino agli anni '90. Rispetto alla sintesi chimica, la trasformazione microbica presenta i vantaggi di utilizzare risorse rinnovabili, produzione pulita, rispetto dell'ambiente e promozione dello sviluppo sostenibile e ha un'ampia gamma di prospettive di applicazione.
Attualmente, i metodi di produzione microbica possono essere suddivisi in due categorie: una consiste nell'utilizzare batteri geneticamente modificati per produrre 1,3-propandiolo (WO96/35796, WO98/21340, WO98/21339), e l'altra consiste nell'utilizzare batteri intestinali per smembrare il glicerolo in 1,3-propandiolo (USP5254467, EP0373230). Il primo presenta il problema della bassa concentrazione del prodotto e del basso tasso di conversione del glicerolo. Sebbene quest’ultimo abbia un alto tasso di conversione, la sua produzione e applicazione sono limitate a causa della presenza di batteri patogeni.
Attualmente la produzione di 1,3-propandiolo con metodi biologici avviene principalmente attraverso la fermentazione batterica. Il metabolismo microbico del glicerolo per produrre 1,3-propandiolo coinvolge principalmente due reazioni enzimatiche:
(1) La glicerolo deidratasi (GDHt) converte il glicerolo nel prodotto intermedio 3-idrossipropanale (3-HPA);
(2) L'1,3-propandiolo ossidoreduttasi (PDOR) catalizza la produzione di 1,3-propandiolo dal 3-HPA sotto l'azione del NADH. Gli studi hanno dimostrato che durante il processo di fermentazione dei batteri ingegnerizzati con 1,3-propandiolo, il 3-HPA tende ad accumularsi in grandi quantità e generare varie sostanze acide, che influenzano gravemente l'attività catalitica del PDOR. La diminuzione dell'attività PDOR accumula ulteriormente 3-HPA, formando un circolo vizioso che arresta irreversibilmente la crescita del ceppo fermentativo; Inoltre, l'accumulo della concentrazione di 1,3-propandiolo nel brodo di fermentazione inibirà a feedback l'attività catalitica del PDOR, influenzando la concentrazione di accumulo di 1,3-propandiolo e, infine, influenzando gravemente la produzione di 1,3-propandiolo. Pertanto, il PDOR, in quanto enzima chiave ed enzima limitante la velocità nel processo di produzione dell'1,3-propandiolo, svolge un ruolo cruciale nella produzione liquida dell'1,3-propandiolo.
1,3-Il propandiolo liquido esemplifica la transizione verso la chimica sostenibile, unendo l'efficienza petrolchimica con l'innovazione biotecnologica. Le sue applicazioni nei-polimeri ad alte prestazioni, nella cura personale e nei prodotti chimici industriali sottolineano il suo ruolo indispensabile nella produzione moderna. Poiché le industrie danno priorità ai materiali ecologici e alla circolarità, l’1,3-PDO è destinato a diventare il fulcro dell’economia verde.
Affrontando le sfide tecniche e di costo attraverso processi ibridi, catalisi avanzata e modelli circolari, le parti interessate possono sfruttare tutto il potenziale dell'1,3-PDO. Il futuro del composto risiede nella sua capacità di soddisfare la duplice esigenza di prestazioni e sostenibilità, garantendone il dominio nel panorama chimico del 21° secolo.
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