的乙醇,乙醇或醇,是一种有机的化学化合物类在醇中的醇,并通过酵母或通过石油化学方法生产。它是一种无色,易燃的液体,除了是一种精神活性物质外,还用作消毒剂和防腐剂,在制造业中用作清洁燃烧的燃料来源或作为化学溶剂。
乙醇的化学式为C 2 H 5 OH,扩展式为CH 3 CH 2 OH。它也写为EtOH,IUPAC名称是乙醇。因此,它的化学成分是碳,水炔和氧气。该分子由两条碳链(乙烷)组成,其中一个H被羟基(-OH)取代。其化学结构如图1所示。

图1:乙醇的结构
这是第二种最简单的酒精。所有碳原子和氧原子均为sp3,允许分子边界自由旋转。(乙醇配方,SF)。
乙醇可以在自然界中广泛发现,因为它是酵母(如酿酒酵母)代谢过程的一部分,也存在于成熟果实中。一些植物也通过需氧作用生产它。它也在外层空间中发现。
酵母可以通过使用谷物,玉米,高粱和大麦以及马铃薯皮,大米,甘蔗,甜菜和院落装饰中发现的糖类发酵而产生乙醇。或通过有机合成。
有机合成是通过将在石油化学工业中获得的乙烯水合并在250-300ºC下使用硫酸或磷酸作为催化剂来进行的:
CH 2 = CH 2 + H 2 O→CH 3 CH 2 OH
乙醇生产
糖发酵产生的乙醇是生产酒精饮料和生物燃料的主要过程。它主要用于巴西等国家,那里的酵母用于从甘蔗中生物合成乙醇。
玉米是美国乙醇燃料的主要成分。这是由于它的丰富和低廉的价格。甘蔗和甜菜是世界其他地区最常用于制造乙醇的成分。
由于酒精是通过糖的发酵产生的,因此糖料作物是最容易转化为酒精的成分。巴西是世界第二大燃料乙醇生产国,其大部分乙醇由甘蔗生产。
巴西的大多数汽车都可以使用纯乙醇或汽油和乙醇的混合物运行。
物理和化学特性
乙醇是一种透明,无色的液体,具有独特的气味和灼烧味(皇家化学会,2015年)。
乙醇的摩尔质量为46.06g / mol。其熔点和沸点分别为-114ºC和78ºC。它是挥发性液体,密度为0.789 g / ml。乙醇也是易燃的,会产生无烟的蓝色火焰。
它可与水和大多数有机溶剂(如乙酸,丙酮,苯,四氯化碳,氯仿和乙醚)混溶。
一个有趣的事实是,乙醇也可以与戊烷和己烷等脂肪族溶剂混溶,但其溶解度取决于温度(国家生物技术信息中心。PubChem化合物数据库; CID = 702,2017)。
乙醇是最著名的醇代表。在该分子中,羟基在末端碳上,导致分子的高度极化。
因此,乙醇可以形成强相互作用,例如氢键和偶极-偶极相互作用。在水中,乙醇是易混溶的,两种液体之间的相互作用是如此之高,以至于产生了一种称为共沸物的混合物,这两种成分的特性不同。
乙酰氯和溴化物与乙醇或水剧烈反应。醇与浓硫酸和强双氧水的混合物会引起爆炸。乙醇与浓过氧化氢的混合物也会形成强大的炸药。
次氯酸烷基酯是剧烈的爆炸物。它们可以通过使次氯酸和醇在水溶液或四氯化碳水溶液的混合溶液中反应而轻松获得。
氯加上醇也会产生次氯酸烷基酯。它们在寒冷中分解,暴露在阳光或高温下会爆炸。次要的次氯酸盐比次要的或次要的次氯酸盐不稳定。
异氰酸酯与碱催化的醇的反应必须在惰性溶剂中进行。在没有溶剂的情况下,此类反应通常会发生爆炸性暴力(DENATURED ALCOHOL,2016)。
反应性和危害
乙醇被分类为稳定,易挥发和高度易燃的化合物。容易被热,火花或火焰点燃。蒸气可能与空气形成爆炸性混合物。这些可以到达点火源并退回。
大多数蒸气比空气重。它们将沿着地面散布并收集在低矮或狭窄的区域(下水道,地下室,水箱)。在室内,室外或下水道中都有蒸气爆炸危险。加热时容器可能爆炸。
大量或大量摄入乙醇会产生毒性。它对抑郁症和利尿剂作用于中枢神经系统。它也刺激眼睛和鼻子。
它高度易燃,会与过氧化物,乙酰氯和乙酰溴剧烈反应。与某些铂催化剂接触时,它会点燃。
吸入的症状是咳嗽,头痛,疲劳,嗜睡。它会产生皮肤干燥。如果该物质与眼睛接触,将导致发红,疼痛或灼热感。食入会产生灼热感,头痛,意识错乱,头昏眼花和神志不清(IPCS,SF)。
眼睛
如果化合物与眼睛接触,应检查并摘下隐形眼镜。应立即用大量水冲洗眼睛,并用冷水冲洗至少15分钟。
皮肤
如果皮肤接触,应立即用大量清水冲洗患处至少15分钟,同时脱去污染的衣服和鞋子。
用润肤剂覆盖受刺激的皮肤。重复使用前要洗衣服和鞋子。如果接触严重,请用消毒肥皂清洗,并用抗菌乳膏覆盖受污染的皮肤。
吸入
如果吸入,应将受害者转移到阴凉处。如果没有呼吸,则进行人工呼吸。如呼吸困难,给输氧。
摄取
如果摄入该化合物,除非有医务人员指导,否则不得引起呕吐。松开紧身的衣服,例如衬衫领子,皮带或领带。
在任何情况下,都应立即寻求医疗护理(材料安全数据表乙醇200证明,2013)。
应用领域
药物
乙醇在医学上用作防腐剂。乙醇通过使蛋白质变性并溶解其脂质来杀死生物,并且对大多数细菌,真菌和许多病毒均有效。但是,乙醇对细菌孢子无效。
可以将乙醇用作解毒剂,以防止甲醇和乙二醇中毒。这是由于竞争性抑制分解酶的酶(称为醇脱氢酶)的缘故。
休闲娱乐
作为中枢神经系统抑制剂,乙醇是使用最广泛的精神药物之一。
人体中乙醇的含量通常通过血液中的酒精含量来量化,在此将其作为单位体积血液中乙醇的重量。
小剂量乙醇通常会产生欣快感和放松感。经历这些症状的人往往会健谈,抑制能力较弱,并且可能表现出较差的判断力。
在更高剂量下,乙醇会充当中枢神经系统抑制剂,从而逐渐产生更高剂量,感觉和运动功能受损,认知,愚蠢,无意识和可能死亡。
乙醇通常用作娱乐药物,尤其是在社交活动中。您还可以看到酗酒的症状和体征是什么?
汽油
乙醇的主要用途是用作汽车燃料和燃料添加剂。使用乙醇可以减少对石油的依赖并减少温室气体排放量(EGI)。
在美国,乙醇燃料的使用已急剧增加,从2001年的约17亿加仑增加到2015年的约139亿加仑(美国能源部,SF)。
E10和E15是乙醇和汽油的混合物。“ E”后的数字表示乙醇的体积百分比。
在美国出售的大多数汽油中,乙醇的含量最高不超过10%,其数量因地区而异。所有汽车制造商都认可其汽油车中的混合气最高达到E10。
1908年,亨利·福特(Henry Ford)设计了Model T,这是一辆非常老的汽车,使用汽油和酒精的混合物行驶。福特称这种混合物为未来的燃料。
1919年,乙醇被禁止,因为它被认为是酒精饮料。只有与油混合才能出售。1933年禁酒令(美国能源信息管理局,SF)结束后,再次将乙醇用作燃料。
其他用途
乙醇是重要的工业成分。它已广泛用作其他有机化合物(如卤化乙酯,乙酯,乙醚,乙酸和乙胺)的前体。
乙醇可与水混溶,是良好的通用溶剂。它存在于油漆,污渍,记号笔和个人护理产品中,例如漱口水,香水和除臭剂。
但是,多糖在乙醇存在下会从水溶液中沉淀出来,因此,乙醇沉淀被用于纯化DNA和RNA。
由于乙醇的低熔点(-114.14°C)和低毒性,因此有时在实验室中(与干冰或其他制冷剂一起)使用乙醇作为冷却浴,以使容器的温度保持在低于水冻结。出于同样的原因,它也被用作酒精温度计中的活性液体。
生物化学
乙醇在体内的氧化产生的能量为7 kcal / mol,介于碳水化合物和脂肪酸之间。乙醇会产生空卡路里,这意味着它不提供任何类型的营养。
口服后,乙醇会从胃和小肠迅速吸收到血液中,并分布在全身水中。
因为从小肠吸收比从胃吸收更快,所以胃排空的延迟会延迟乙醇的吸收。因此,不要空腹喝酒的概念。
进入人体的乙醇有90%以上被完全氧化为乙醛。其余的乙醇通过汗液,尿液和呼吸(呼吸)排出。
人体通过三种方式代谢酒精。主要途径是通过乙醇脱氢酶(ADH)。ADH位于细胞的细胞质中。它主要存在于肝脏,尽管也存在于胃肠道,肾脏,鼻粘膜,睾丸和子宫中。
该酶取决于氧化型辅酶NAD。它在乙醇的氧化中最重要,因为它在肝脏中代谢了摄入的80%至100%的乙醇。它的作用是根据以下反应将醇氧化为乙醛:
CH 3 CH 2 OH + NAD + →CH 3 CHO + NADH + H +
代谢酒精的另一种方法是通过过氧化氢酶,该酶使用过氧化氢将酒精氧化为乙醛的方式为:
CH 3 CH 2 OH + H 2 O 2 →CH 3 CHO + 2H 2 O
该途径受到黄嘌呤氧化酶或NADPH氧化酶在细胞条件下产生的H 2 O 2生成率低的限制。
代谢酒精的第三种方法是通过微粒体乙醇氧化系统(SMOE)。它是一种从位于肝脏的生物中消除有毒物质的系统,该系统由具有细胞色素P450混合功能的氧化酶组成。
氧化通过羟基化作用来修饰药物和外来化合物(异质生物),使其无毒。在乙醇的特定情况下,反应为:
CH 3 CH 2 OH + NADPH + H + + O 2 →CH 3 CHO + NADP + + 2H 2 O
当乙醇通过这三种酶转化为乙醛时,在乙醛脱氢酶(ALDH)的作用下将其氧化为乙酸盐。该酶取决于氧化型辅酶NAD,反应为:
CH 3 CHO + NAD + + H 2 O→CH 3 COOH + NADH + H +
乙酸盐被辅酶A激活以生成乙酰基CoA。这进入了能源生产的克雷布斯循环(美国国家医学图书馆,2012年)。
醇中羟基的重要性
羟基是由氧原子和氢原子组成的分子。
这产生了带有净负电荷并结合到碳链的水状分子。
该分子使碳链成为醇。此外,它为所得分子提供某些一般特性。
与由于碳和氢链而成为非极性分子的烷烃相反,当羟基附着在链上时,由于OH分子与水的相似性,烷烃具有溶于水的能力。
但是,该性质取决于分子的大小和碳链上羟基的位置。
物理化学性质取决于分子的大小和羟基的分布而变化,但是一般而言,醇通常是具有特征气味的液体。
参考文献
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