البيوتانول

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

البيوتانول (ويُسمى أيضًا كحول البيوتيل ) هو كحول رباعي الكربون صيغته الكيميائية C₄H₉OH ، ويوجد في خمسة متصاوغات بنيوية ( أربعة متصاوغات بنائية)، بدءًا من كحول أولي ذي سلسلة مستقيمة وصولًا إلى كحول ثالثي ذي سلسلة متفرعة؛ [ 1 ] جميعها عبارة عن مجموعة بيوتيل أو أيزوبوتيل مرتبطة بمجموعة هيدروكسيل ( يُشار إليها أحيانًا بـ BuOH ، sec -BuOH ، i-BuOH ، و t -BuOH ). هذه المتصاوغات هي: 1-بيوتانول ، ومتصاوغان فراغيان من كحول البيوتيل الثانوي ، وأيزوبيوتانول، وثالثي -بيوتيل . يُستخدم البيوتانول بشكل أساسي كمذيب ووسيط في التخليق الكيميائي ، ويمكن استخدامه كوقود . يُطلق على البيوتانول المُنتَج بيولوجيًا اسم البيوتانول الحيوي ، والذي قد يكون بيوتانول عاديًا أو أيزوبيوتانول.

المتماكبات

يشير مصطلح البيوتانول غير المعدل عادةً إلى المتصاوغ ذي السلسلة المستقيمة الذي يحتوي على مجموعة الكحول الوظيفية عند ذرة الكربون الطرفية، والمعروف أيضًا باسم 1-بيوتانول . أما المتصاوغ ذو السلسلة المستقيمة الذي يحتوي على الكحول عند ذرة كربون داخلية فهو كحول البيوتيل الثانوي أو 2-بيوتانول . والمتصاوغ المتفرع الذي يحتوي على الكحول عند ذرة كربون طرفية هو إيزوبيوتانول أو 2-ميثيل-1-بروبانول، والمتصاوغ المتفرع الذي يحتوي على الكحول عند ذرة كربون داخلية هو كحول البيوتيل الثالثي أو 2-ميثيل-2-بروبانول.

1-بيوتانول ( ن -بيوتانول)2-بيوتانول ( كحول البيوتيل الثانوي )إيزوبوتانول (2-ميثيل بروبان-1-أول)كحول ثالثي بوتيل ( 2-ميثيل بروبان-2-أول)

تختلف متصاوغات البيوتانول في درجات انصهارها وغليانها. يتميز كل من 1-بيوتانول وأيزوبيوتانول بذوبانية محدودة، بينما يتمتع كحول البيوتيل الثانوي بذوبانية أكبر بكثير، أما كحول البيوتيل الثالثي فهو قابل للامتزاج بالماء. تجعل مجموعة الهيدروكسيل الجزيء قطبيًا، مما يعزز ذوبانه في الماء، في حين أن السلسلة الهيدروكربونية الأطول تخفف من القطبية وتقلل من الذوبانية.

سمية

يُظهر البيوتانول سمية منخفضة في تجارب الجرعة الواحدة على حيوانات المختبر [ 2 ] [ 3 ] ، ويُعتبر آمنًا للاستخدام في مستحضرات التجميل. قد يؤدي التعرض المفرط والمتكرر للجلد لفترة وجيزة إلى تثبيط الجهاز العصبي المركزي ، كما هو الحال مع الكحولات الأخرى قصيرة السلسلة . قد يُسبب التعرض أيضًا تهيجًا شديدًا للعين وتهيجًا متوسطًا للجلد. تكمن المخاطر الرئيسية في التعرض المطول لأبخرة الكحول، والذي قد يُؤدي في الحالات القصوى إلى تثبيط الجهاز العصبي المركزي، بل وحتى الموت. في معظم الحالات، يتحول البيوتانول بسرعة إلى ثاني أكسيد الكربون . ولم يُثبت أنه يُتلف الحمض النووي أو يُسبب السرطان .

الاستخدامات

الاستخدامات الأساسية

يُستخدم البيوتانول كمذيب في العديد من العمليات الكيميائية والنسيجية، وفي التخليق العضوي، وكمركب وسيط كيميائي. كما يُستخدم كمخفف للدهانات ومذيب في تطبيقات الطلاء الأخرى التي يُفضل فيها استخدام مذيب كامن بطيء التبخر نسبيًا، كما هو الحال مع الورنيشات والمينا المعالجة في درجة حرارة الغرفة. ويُستخدم أيضًا كمكون في سوائل الهيدروليك وسوائل الفرامل . [ 4 ]

يُستخدم محلول من البيوتانول بنسبة 50% في الماء منذ القرن العشرين لإبطاء جفاف الجص الطازج في الرسم الجداري . يُرش المحلول عادةً على الجص الرطب بعد تسويته، مما يُطيل فترة العمل التي يُمكن خلالها رسم الجداريات حتى 18 ساعة. [ 5 ]

يُستخدم البيوتانول في تصنيع 2-بوتوكسي إيثانول . ومن أهم استخداماته تفاعله مع حمض الأكريليك لإنتاج بوتيل أكريلات ، وهو مكون أساسي في طلاء الأكريليك المائي. [ 6 ]

كما أنه يستخدم كقاعدة للعطور ، ولكنه بمفرده له رائحة كحولية قوية.

أملاح البيوتانول هي وسائط كيميائية؛ على سبيل المثال، أملاح المعادن القلوية لـ tert- بيوتانول هي tert- بوتوكسيدات .

الاستخدام الترفيهي

يُعدّ 2-ميثيل-2-بيوتانول مثبطاً للجهاز العصبي المركزي، وله تأثير مشابه لتأثير الإيثانول عند تناوله. وقد وُثّقت حالاتٌ تُظهر إمكانية إساءة استخدامه. [ 7 ]

بيوبوتانول

يُعدّ البيوتانول ( بيوتانول- n أو إيزوبيوتانول) وقودًا حيويًا محتملاً ( وقود البيوتانول ). [ 8 ] يمكن استخدام البيوتانول بتركيز 85% في السيارات المصممة للبنزين دون أي تغيير في المحرك (على عكس الإيثانول بتركيز 85%)، ويحتوي على طاقة أكبر لكل وحدة حجم من الإيثانول، وتقارب طاقة البنزين، كما أن استهلاك الوقود في السيارة التي تستخدم البيوتانول سيكون أقرب إلى استهلاك البنزين منه إلى استهلاك الإيثانول. يمكن أيضًا إضافة البيوتانول إلى وقود الديزل لتقليل انبعاثات السخام. [ 9 ] يمكن هندسة الكائنات الحية الدقيقة ذاتية التغذية الضوئية، مثل البكتيريا الزرقاء، لإنتاج 1-بيوتانول بشكل غير مباشر من ثاني أكسيد الكربون والماء . [ 10 ]

إنتاج

توجد البيوتانولات عادة في كحول الفيوزيل .

منذ خمسينيات القرن الماضي، يُنتج معظم البيوتانول في الولايات المتحدة تجاريًا من الوقود الأحفوري . تبدأ العملية الأكثر شيوعًا بالبروبين (البروبيلين)، الذي يُخضع لتفاعل هيدروفورميليشن لتكوين البيوتانال ، والذي يُختزل بعد ذلك بالهيدروجين إلى 1-بيوتانول و/أو 2-بيوتانول. يُشتق ثالثي البيوتانول من الإيزوبيوتان كمنتج ثانوي لإنتاج أكسيد البروبيلين .

يمكن أيضاً إنتاج البيوتانول عن طريق تخمير الكتلة الحيوية بواسطة البكتيريا. قبل خمسينيات القرن العشرين، كانت بكتيريا كلوستريديوم أسيتوبوتيلكوم تُستخدم في التخمير الصناعي لإنتاج البيوتانول العادي .

انظر أيضاً

مراجع

  • فهرس ميرك ، الطبعة الثانية عشرة، 1575 .
  1. ↑ أتسومي، س.؛ هاناي، ت.؛ لياو، ج. س. (2008). "مسارات غير تخميرية لتخليق الكحولات العليا ذات السلسلة المتفرعة كوقود حيوي". مجلة نيتشر . 451 (7174): 86-89 . doi : 10.1038/nature06450 . PMID 18172501. S2CID 4413113 .  
  2. ↑ 16 ECETOC JACC رقم 41 ن-بيوتانول (CAS رقم 71-36-3)، المركز الأوروبي لعلم السموم البيئية وعلم السموم للمواد الكيميائية، بروكسل، ديسمبر 2003، الصفحات 3-4.
  3. ↑ "ن-بيوتانول" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2015-04-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2012-02-03 .
  4. ↑ إيزوبوتانول على موقع chemicalland21.com
  5. ↑ "مساعدو دييغو | مشروع جدارية دييغو ريفيرا" . www.riveramural.org . تاريخ الاسترجاع: 27 مارس 2019 .
  6. ↑ هاريس أو. وآخرون (أغسطس 1998). الملف السمّي لـ 2-بوتوكسي إيثانول وأسيتات 2-بوتوكسي إيثانول . وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية. 
  7. ↑ سيد، علياء ن.؛ ليو، رافائيل ج. (2022). "الاستخدام الترفيهي لـ 2-ميثيل-2-بيوتانول" . دليل الرعاية الأولية لاضطرابات الجهاز العصبي المركزي . 24 (6). doi : 10.4088/PCC.22cr03292 . S2CID 253700629 . 
  8. ↑ سامبا مايتي وآخرون (10 ديسمبر 2015). "السعي نحو الإنتاج الحيوي المستدام واستعادة البيوتانول كحل واعد للوقود الأحفوري" . بحوث الطاقة . 40 (4): 411-438 . doi : 10.1002/er.3458 . 
  9. ↑ أنطوني، د.؛ زفيرلوف، ف.؛ وشوارتز، و.هـ. (2007). "الوقود الحيوي من الميكروبات". علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية . 77 (1): 23-35 . doi : 10.1007/s00253-007-1163-x . PMID 17891391. S2CID 35454212 .  
  10. ↑ ليو، إكس.، مياو، آر.، ليندبرغ، بي.، وليندبلاد، بي. (2019). الهندسة المعيارية للتخليق الحيوي الضوئي الفعال لـ 1-بيوتانول من ثاني أكسيد الكربون في البكتيريا الزرقاء. الطاقة والعلوم البيئية، 12(9)، 2765-2777.