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環戊二烯,分子式為C5H6。無色透明具有強烈刺激氣味液體,沸點41.5℃。室溫下易二聚成雙環戊二烯,較高溫度下(>150℃)又解聚成環戊二烯。通常以二聚體的形式存在。工業上環戊二烯主要來源於煤煉焦過程所得粗苯中的苯前餾分,以及烴類裂解制乙烯時副產的碳五餾分。

1 環戊二烯 -理化性質

分子結構模型分子結構模型
環戊二烯,分子式為C5H6。無色流動性易燃液體,且極易揮發,有類似萜烯氣味。折射率1.4429(20℃),自燃點640℃(在空氣中)。易溶於乙醇、乙醚、苯、丙酮、四氯化碳等有機溶劑,不溶於水。因含有兩個雙鍵及一個活性亞甲基,性質很活潑。在常溫下也易於聚合成二聚環戊二烯,但受熱(176.6-190℃)仍可變為環戊二烯。單體環戊二烯的蒸發熱為3547195J/mol。工業產品也是二聚體,溶點32.5℃(33.6℃),沸點170℃,有樟腦氣味,在常壓下蒸餾即成單體。環戊二烯在100℃以上聚合生成三聚體、四聚體等。

2 環戊二烯 -製備方法

工業上環戊二烯主要來源於煤煉焦過程所得粗苯中的苯前餾分,以及烴類裂解制乙烯時副產的C5餾分。在裂解C5餾分中,環戊二烯含約10-15%,是環戊二烯的主要來源;輕苯精鍊加工中所得的苯前餾分內含環戊二烯約30%,利用環戊二烯易受熱二聚的特性,首先在100-130℃溫度下加熱混合餾分,使環戊二烯二聚成雙環戊二烯,經蒸餾得到粗雙環戊二烯。再經高溫解聚反應得高純度的環戊二烯。

合成法製備環戊二烯有以下方法。(1)以環戊烯或環戊烷為原料,用活性氧鋁(84%)、氧化鉻(14%)、氧化鉀2%為催化劑,於600℃、2.7-3.3kPa下脫氫而得。(2)由1,4-戊二烯脫氫環化制環戊二烯;(3)由1,3-戊二烯脫氫、環化制環戊二烯。

3 環戊二烯 -主要用途

主要用於石油樹脂和合成橡膠。以環戊二烯為第三單體合成乙丙橡膠。環戊二烯性質活潑,作為有機合成工業的原料已顯得起來越重要。

主要利用途經如下:
1.環戊二烯聚合反應的應用 環戊二烯能聚合成雙環戊二烯、三環戊二烯、四或五環戊二烯等聚合物,其中以雙環戊二烯用途最大。它是多種合成橡膠和乙丙橡膠(EpDM)的第三單體。環戊二烯和雙環戊二烯熱聚合,可製得石油樹脂,用於增粘劑、增塑劑、塗料、防腐劑和油墨等。

2.環戊二烯加成反應的應用 環戊二烯選擇加氫制環戊烯是工業生產環戊烯的主要方法。

3.雙烯加成反應的應用 環戊二烯極易與烯烴進行Diels-Alder雙烯加成反應,通常生成雙環[2.2.1]庚烯衍生物。通過雙烯加成可將環戊二烯轉化生成許多有用的衍生物。如環戊二烯與乙烯加成生成降冰片烯;與丁二烯反應生成5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB),再轉位生成5-乙叉-2-降冰片稀(eNB);與間戊二烯反應生成5-丙烯基-2-降冰片烯(PNB);與順丁烯二酸酐反應生成雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸酐(降冰片二酸酐)。此外,環戊二烯分別與丙烯、丙烯腈、異戊二烯經Diels-Alder反應製得5-甲基-2-降冰片烯、5-氰基-2-降冰片烯、5-或6-甲基四氫茚等都是合成樹脂的單體。

4.鹵化反應的利用 鹵素和鹵氫酸能迅速地加到環戊二烯的不飽和雙鍵上而生成許多衍生物,如六氯環戊二烯有很大的工業價值,是合成農藥艾氏劑、狄氏劑、氯丹、硫丹、遍地克、草完降、滅蚊靈、碳氯靈、七氯等農藥原料。

5.縮合反應的作用 環戊二烯中的亞甲基非常活潑,能夠與各種醛、酮等進行縮合生成大量的衍生物。丙酮和環戊二烯反應生成的二甲基甲叉茂能與丁二烯共聚製備橡膠。

6.氧化反應的應用 工業上利用環戊二烯或含環戊二烯的混合物氣相催化氧化製取馬來酸酐。

7.合成異氰酸酯類化合物 環戊二烯與丙烯腈加成生成2-氰基降冰片烯,再經羧基合成等反應製得二異氰酸酯化合物。它們都是聚氨酯塑料的原料。

8.合成多元醇化合物 雙環戊二烯經羧基合成得到二醛,再加氫即可製得二元醇。它可在聚氨酯生產上行到應用,如用作增塑劑。與甲苯二異氰酸酯、己二酸反應,則可製得熱塑性聚氨酯塑料。六氯環戊二烯與二乙醯基環戊烯加成反應后製成的多元醇,再與4,4'二異氰酸酯二苯基甲烷反應生成耐衝擊熱穩定性能優異的聚合物。

9.合成檀香醇 由環戊二烯作原料可製取β-檀香醇。此外,環戊二烯與溴代巴豆酸作原料經一系列反應也可製取β-檀香醇。β-檀香醇是一種香氣優雅、留香持久的名貴香料之一。

10.合成大比重高能烴類燃料 由於雙環戊二烯和環戊二烯的密度高,燃燒時產生很高的熱值,這種性能使之成為優良的高能燃料。

4 環戊二烯 -存儲運輸

儲存

易燃,其蒸氣與空氣混合,能形成爆炸性混合物儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過37℃。包裝要求密封,不可與空氣接觸。應與氧化劑、酸類分開存放,切忌混儲;不宜大量儲存或久存。採用防爆型照明、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和合適的收容材料儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過37℃。包裝要求密封,不可與空氣接觸。應與氧化劑、酸類分開存放,切忌混儲;不宜大量儲存或久存。採用防爆型照明、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和合適的收容材料職業接觸限值(中國)未制定標準職業接觸限值(美國)TLV-TWA: 75ppm監測方法無資料工程式控制制生產過程密閉,全面通風。

運輸

運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。夏季最好早晚運輸。運輸時所用的槽(罐)車應有接地鏈,槽內可設孔隔板以減少震蕩產生靜電。嚴禁與氧化劑、酸類、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝晒、雨淋,防高溫。

5 環戊二烯 -安全性 

危險性

健康危害:本品有麻醉作用,對皮膚及粘膜有強烈刺激作用。 
急性中毒:先出現呼吸道刺激癥狀及興奮癥狀,繼而轉入麻醉期,患者進入沉睡狀態。若搶救治療及時,2 ~3 天痊癒。
環境危害:對環境有危害,對水體可造成污染。
燃爆危險:本品易燃,具強刺激性。

急救措施

皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。就醫。
眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:飲足量溫水,催吐。就醫。

消防措施

有害燃燒產物: 一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法:噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產生聲音,必須馬上撤離。滅火劑:泡沫、乾粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無效。

泄漏應急處理

迅速撤離泄漏污染區人員至安全區,並進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。儘可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏:用乾燥的砂土或類似物質吸收,也可以用不燃性分散劑製成的乳液刷洗,洗液稀釋後放入廢水系統。大量泄漏:構築圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋,降低蒸氣災害。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內,回收或運至廢物處理場所處置。

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