1,4-丁二醇,英文简称BDO,它是丁二醇异构体之一,常温常压下为无色透明液体,它可溶于水并且可与大部分有机溶剂混溶。1,4-丁二醇是一种常见的有机化工原料,可用于多种精细化工产品的制备,例如有研究报道它可被用于生产聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、聚氨酯、γ-丁内酯和四氢呋喃。

图1 1,4-丁二醇的性状图
理化性质
1,4-丁二醇有吸湿性,能与水混溶,溶于甲醇、乙醇、丙酮,微溶于乙醚、苯、卤代烃等。常温常压下不分解,可燃,闪点(开口)121℃。可发生氧化反应、聚合反应、硝基化反应、成环反应等,脱水成环生成四氢呋喃,与有机酸反应生成酯,与二元酸聚合生成聚酯。
发展历史
1,4-丁二醇的工业化生产最早可追溯至第二次世界大战期间,由联邦德国的BAST公司率先实现生产。此后,1,4-丁二醇的工业应用逐步扩展,美国GAF公司于1956年在英国投产了第一套工业装置,而美国DU PONT公司也于1969年开始建厂投产。在20世纪60年代,日本三菱油化公司开发了由顺丁烯二酸酐催化加氢制备1,4-丁二醇的新方法。自70年代以来,随着聚氨酯及对苯二甲酸丁二酯塑料的迅速发展,市场对1,4-丁二醇的需求大幅增长,推动了其工业生产路线的快速发展,相继出现了如乙炔法、丁二烯法等多种生产工艺。
化学转化
1,4-丁二醇在有机反应中表现出丰富的化学性质,可在不同氧化剂和条件下发生单羟基氧化、双羟基同步氧化或全分子氧化,生成醛基、乳醇、γ-丁内酯等产物。例如,以硝酸为氧化剂时,1,4-丁二醇可在25~30℃条件下被氧化为1,4-丁二酸;使用金基催化剂、氧气为氧化剂时,1,4-丁二醇则可氧化为γ-丁内酯。在取代反应中,1,4-丁二醇的末端羟基可被卤原子等基团取代,生成相应的氯代烷烃或溴代产物,如与HBr反应制得1,4-二溴丁烷,或经溴代、叠氮化两步反应得到4-叠氮丁醇。此外,1,4-丁二醇在不同的硝基化试剂和溶剂条件下可发生硝基化反应,生成单硝基化与双硝基化产物;在催化剂作用下,1,4-丁二醇可发生脱水反应生成四氢呋喃、烯丁醇等,或发生脱氢反应生成1,4-丁-2-烯二醇、1,4-丁二烯和γ-丁内酯。1,4-丁二醇还能参与聚合反应,与乙炔等原料合成多环醚或丙酸酯聚合物,并在与丁醛、甲胺等不同原料作用时发生成环反应,生成七元环二缩醛、N-甲基吡咯啉、1,3-二氧环戊烷等环状化合物。
工业应用
1,4-丁二醇是一种重要的有机化工和精细化工原料,在化工、医药、纺织军工等领域有着十分广泛的用途,1,4-丁二醇主要用于生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、聚氨酯树脂(PU)及高性能弹性纤维SPANDEX(氨纶)等附加价值较高的精细化工产品。用于生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的量约占1,4-丁二醇消费量的9%,聚对苯二甲酸丁二醇酯工程塑料和聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维因其易加工、优异的电性能、机械及耐热性能,被广泛应用于汽车、机械、电子和电气等工业。[1]
安全说明
1,4-丁二醇属于低毒类物质,附着在患病或负伤的皮肤上或饮用时,起初呈现麻醉作用,引起肝和肾特殊病理变化,然后由于中枢神经麻醉而(无长时间的潜伏)突然死亡。因此在生产1,4-丁二醇时生产设备应密闭,防止泄漏,操作人员穿戴防护用具。皮肤有创伤的人严禁接触。
参考文献
[1] 崔小明. 1,4-丁二醇的生产应用及市场前景[J]. 化工时刊, 2000, 14: 46-49.