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1,3-propanediol liquideest un liquide incolore, transparent et visqueux, CAS 504-63-2, la formule moléculaire est C3H8O2, qui est un liquide visqueux incolore, inodore, salé et hygroscopique. C'est une matière première pour la production de polyester insaturé, de plastifiant, de tensioactif, d'émulsifiant et de désémulsifiant ; Couramment utilisé comme matière première pour les polyesters polyols, initiateurs pour les polyéther polyols et extensions de chaîne pour le polyuréthane dans l'industrie du polyuréthane ; C'est également un monomère et intermédiaire important en chimie organique, principalement utilisé comme monomère polymère pour la synthèse du polytriméthylène téréphtalate (PrT). Peut être utilisé pour la synthèse de divers médicaments, de nouveaux polyester PTT, d'intermédiaires pharmaceutiques et de nouveaux antioxydants. Il s'agit d'un solvant et d'une matière première chimique importante, actuellement principalement utilisée pour la synthèse de polyesters, de polyéthers, de polyuréthanes, etc. Le polyester PTT (polyéthylène téréphtalate) synthétisé à partir de celui-ci et de l'acide téréphtalique a de larges perspectives d'application dans les domaines des matériaux en fibres synthétiques, des films polyester, des plastiques techniques, des matériaux textiles et vestimentaires, etc.
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Formule chimique |
C3H8O2 |
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Masse exacte |
76 |
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Poids moléculaire |
76 |
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m/z |
76 (100.0%), 77 (3.2%) |
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Analyse élémentaire |
C, 47.35; H, 10.60; O, 42.05 |
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1,3-propanediol liquideLe (1,3-PDO) est un composé organique important doté de propriétés physiques et chimiques uniques et d'une large gamme d'applications. Dans le domaine du génie chimique, le 1,3-propanediol est largement utilisé dans diverses applications telles que les solvants, les intermédiaires, les additifs, etc. en raison de son excellente solubilité, réactivité et biocompatibilité.
Application comme solvant
1. Performances de solubilité
Excellente solubilité : C'est un excellent solvant organique qui peut être mélangé à divers solvants tels que l'eau, l'éthanol, l'éther, le chloroforme, etc. Cette excellente solubilité lui confère des avantages uniques dans de nombreuses réactions chimiques et procédés de fabrication.
Exemples d'application : Dans les domaines des revêtements, des encres, des résines, etc., il est souvent utilisé comme solvant pour faciliter le mélange, la réaction et la préparation de substances. Par exemple, dans les revêtements, il peut dissoudre des composants tels que la résine et les pigments pour former un système de revêtement uniforme et stable.
2. Avantages caractéristiques
Faible toxicité : comparé à d’autres solvants organiques, il est moins toxique et présente moins de danger pour la santé humaine et l’environnement. Cela le rend largement utilisé dans de nombreux domaines nécessitant une haute sécurité.
Stabilité : Il a une bonne stabilité chimique et n’est pas sujet à des réactions secondaires avec d’autres substances, ce qui contribue à maintenir la stabilité et la qualité du produit.
Application comme intermédiaire
1. Intermédiaires de synthèse organique
Synthèse du polyester : C'est l'un des intermédiaires importants pour la synthèse du polyester. Il peut subir une réaction de condensation avec des monomères tels que l'acide téréphtalique (PTA) pour produire des matériaux polyester hautes-performances tels que le polytriméthylène téréphtalate (PTT).
Synthèse du polyuréthane : dans l'industrie du polyuréthane, il est couramment utilisé comme matière première pour les polyesters polyols, comme démarreur pour les polyéthers polyols et comme extenseur de chaîne polyuréthane. Il participe à la réaction de synthèse du polyuréthane, conférant au produit une excellente élasticité et résistance aux intempéries.
2. Intermédiaires pharmaceutiques
Synthèse de médicaments : Il est également largement utilisé dans le domaine pharmaceutique comme intermédiaire dans la synthèse de médicaments, participant au processus de synthèse de divers médicaments. Par exemple, il peut être utilisé pour synthétiser certains-médicaments anticancéreux, antibactériens, etc.
Améliorer la stabilité des médicaments : en tant que solvant ou support de médicament, il contribue à augmenter la solubilité et la stabilité des médicaments, améliorant ainsi leur efficacité.
3. Intermédiaires dans d'autres domaines
Synthèse des colorants : Dans le domaine des colorants, il participe également comme intermédiaire aux réactions de synthèse de certains colorants, leur conférant des couleurs et des propriétés spécifiques.
Synthèse de pesticides : Dans le domaine des pesticides, il peut être utilisé pour synthétiser certains insecticides, fongicides et autres produits pesticides afin d'améliorer l'effet insecticide et la durée de conservation des pesticides.
Application comme additif
1. Additifs pour plastique et caoutchouc
Plastifiant :1,3-propanediol liquideest un excellent plastifiant qui peut augmenter la flexibilité et la plasticité des matériaux polymères. L'ajout de 1,3-propanediol aux produits en plastique et en caoutchouc peut améliorer leur traitement et leurs propriétés physiques, rendant les produits plus durables et plus faciles à façonner.
Amélioration des performances du produit : en ajoutant du 1,3-propanediol, la résistance aux intempéries et à la corrosion chimique des produits en plastique et en caoutchouc est considérablement améliorée, répondant ainsi aux besoins de divers environnements complexes.
2. Additifs cosmétiques
Agent hydratant : il a de bonnes propriétés hydratantes, peut absorber l'humidité de l'air et former un film hydratant à la surface de la peau, empêchant la perte d'humidité de la peau. Par conséquent, il est souvent ajouté aux cosmétiques et aux produits de soin de la peau comme hydratant pour garder la peau douce, lisse et hydratée.
Épaississant et solvant : En plus d'être utilisé comme hydratant, il peut également être utilisé comme épaississant et solvant dans les cosmétiques, ce qui aide à mélanger et à stabiliser les ingrédients cosmétiques.
3. Additifs pour matériaux d'emballage alimentaire
Amélioration des performances des matériaux : dans les matériaux d'emballage alimentaire, il peut être utilisé comme additif pour améliorer les propriétés barrières du matériau, la résistance à la corrosion chimique et d'autres propriétés, protégeant ainsi les aliments des influences environnementales externes.
Sécurité et protection de l'environnement : en tant qu'additif dans les matériaux d'emballage alimentaire, il répond aux exigences de sécurité alimentaire et de protection de l'environnement et ne nuira pas à la santé humaine et à l'environnement.
Il existe actuellement deux méthodes pour produire1,3-propanediol liquide
Principalement par des méthodes de synthèse chimique :
La méthode époxyéthane développée par Shell en Allemagne implique la réaction de l'époxyéthane avec du monoxyde de carbone et de l'hydrogène sous l'action d'un catalyseur pour produire du 3-hydroxypropanal. Le 3-hydroxypropanal séparé est ensuite hydrogéné pour produire du 1,3-propanediol. Cette méthode présente de faibles coûts de production et une teneur en hydroxyle inférieure dans le produit par rapport à la méthode à l'acroléine. Mais la difficulté technique de la filière oxyde d’éthylène est élevée, notamment la préparation et la sélection de son catalyseur sont relativement complexes. La méthode de synthèse chimique présente des inconvénients tels qu'un investissement élevé en équipement, une difficulté technique élevée, des métaux lourds dans les catalyseurs, une pollution de l'environnement et des difficultés de séparation et de purification des produits.
La deuxième méthode microbienne :
L’étude de la conversion microbienne du glycérol en 1,3-propanediol a débuté en 1881, mais n’a reçu beaucoup d’attention que dans les années 1990. Par rapport à la synthèse chimique, la transformation microbienne présente les avantages d’utiliser des ressources renouvelables, une production propre, le respect de l’environnement et la promotion du développement durable, et présente un large éventail de perspectives d’application.
À l'heure actuelle, les méthodes de production microbienne peuvent être divisées en deux catégories : l'une consiste à utiliser des bactéries génétiquement modifiées pour produire du 1,3-propanediol (WO96/35796, WO98/21340, WO98/21339), et l'autre consiste à utiliser des bactéries intestinales pour démembrer le glycérol en 1,3-propanediol (USP5254467, EP0373230). Le premier présente le problème d’une faible concentration de produit et d’un faible taux de conversion du glycérol. Bien que ce dernier ait un taux de conversion élevé, sa production et son application sont limitées en raison de la présence de bactéries pathogènes.
À l'heure actuelle, la production de 1,3-propanediol par des méthodes biologiques est principalement réalisée par fermentation bactérienne. Le métabolisme microbien du glycérol pour produire du 1,3-propanediol implique principalement deux réactions enzymatiques :
(1) La glycérol déshydratase (GDHt) convertit le glycérol en produit intermédiaire 3-hydroxypropanal (3-HPA) ;
(2) La 1,3-propanediol oxydoréductase (PDOR) catalyse la production de 1,3-propanediol à partir du 3-HPA sous l'action du NADH. Des études ont montré qu'au cours du processus de fermentation des bactéries modifiées au 1,3-propanediol, le 3-HPA a tendance à s'accumuler en grande quantité et à générer diverses substances acides, qui affectent sérieusement l'activité catalytique du PDOR. La diminution de l'activité PDOR accumule davantage le 3-HPA, formant un cercle vicieux qui arrête de manière irréversible la croissance de la souche de fermentation ; De plus, l'accumulation de concentration de 1,3-propanediol dans le bouillon de fermentation inhibera par rétroaction l'activité catalytique du PDOR, affectant la concentration d'accumulation de 1,3-propanediol et finalement affectant sérieusement la production de 1,3-propanediol. Par conséquent, le PDOR, en tant qu’enzyme clé et enzyme limitante dans le processus de production du 1,3-propanediol, joue un rôle crucial dans la production liquide du 1,3-propanediol.
Le liquide 1,3-propanediol illustre la transition vers une chimie durable, reliant l'efficacité pétrochimique à l'innovation biotechnologique. Ses applications dans les polymères-hautes performances, les soins personnels et les produits chimiques industriels soulignent son rôle indispensable dans la fabrication moderne. Alors que les industries donnent la priorité aux matériaux respectueux de l’environnement et à la circularité, le 1,3-PDO est en passe de devenir un pilier de l’économie verte.
En relevant les défis financiers et techniques grâce à des processus hybrides, une catalyse avancée et des modèles circulaires, les parties prenantes peuvent libérer tout le potentiel du 1,3-PDO. L'avenir de ce composé réside dans sa capacité à répondre aux doubles exigences de performance et de durabilité, assurant ainsi sa domination dans le paysage chimique du 21e siècle.
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