三聚甲醛(1,3,5-Trioxane、 trioxin ),又名1,3,5-三噁 、三聚蚁醛、三氧杂环己烷 ,是甲醛的环状 三聚体 。 其密度为1.17g/cm 3 , 熔点 为64℃, 沸点 为114.5℃,易溶于水,也易溶于 乙醇 、 乙醚 等有机 溶剂 。三聚甲醛在酸性环境中,容易解聚生成甲醛, 也可发生聚合反应生成均聚甲醛或 聚甲醛 , 与 氯化铵 在高温下共热得到 三甲胺盐酸盐 。
三聚甲醛可用甲醛作原料, 硫酸 作 催化剂 制得。 其经口属低毒类,经皮属微毒类。 医学上可用来制作三聚甲醛 糊剂 、干髓糊剂等 ,它们都可用于牙科的干髓治疗; 工业上是某种 酚醛树脂 的原料, 在胶黏剂中可增加胶液的黏度,提高胶的耐水性和耐腐性; 此外,三聚甲醛还可作 防火涂料 的原料。
相关历史
1859年, 俄罗斯 化学家布特列洛夫(Бу́тлеров)发现了三聚甲醛,并将它与氨反应,制得了六次甲基四胺。1861年,布特列洛夫又用三聚甲醛与热 氢氧化钙 反应, 制得了第一个用人工方法合成的 糖类 物质“聚甲醛糖”。
1914年巴克利(Buckly)氏提出,可以应用三聚甲醛糊剂麻痹牙本质的感觉,引起当时口腔医学界人士的很大注意。但1915年普林茨(Prinz)氏、1920年德米施(Demisch)氏等则认为三聚甲醛有使牙髓发生坏死的作用而加以反对。1924年弗兰克尔(Frankel)氏发表有关三聚甲醛糊剂的研究,证明了该剂和 三氧化二砷 同样有失活牙髓的作用,是一种优良的失活剂。
理化性质
物理性质
三聚甲醛分子量为90.08, 是具有 三氯甲烷 样气味的白色或透明针状结晶或粉末, 密度为1.17g/cm 3, 熔点 为64℃, 沸点 为114.5℃,与水 共沸 时,共沸点为91.4℃(馏出液中含70%的三聚甲醛)。三聚甲醛易 升华 , 蒸汽压为13mmHg(25℃),蒸汽比重3.1; 易溶于水(25℃时为21.2g/100ml水 )、 乙醇 、 乙醚 、 丙酮 、 氯代烃 、 芳香烃 等有机 溶剂 ,微溶于 正戊烷 、 石油醚 、低级烃。 其也易燃,燃烧时具有强烈的甲醛气味,其 爆炸极限 为3.6%~28.7%(体积分数)。
化学性质
分解反应
三聚甲醛在酸性环境中,容易解聚生成甲醛。
聚合反应
均 多聚甲醛 通常由三聚甲醛在 路易斯酸 (如 三氟化硼乙醚络合物 或 丁醚 配位化合物 )存在下开环聚合。 三氟化硼 和三聚甲醛形成的 络合物 开环后,产生正碳离子,生成的正碳离子不断加上三聚甲醛分子,使链不断增长,其 反应机理 如下:
三聚甲醛的聚合通常用 阳离子 型 催化剂 ,如三 化硼乙醚络合物,因BF₃可以使三聚甲醛开环而引发聚合:
生成的 碳正离子 不断加上三聚甲醛分子,使链不断增长。
微量水、 甲醇 等杂质的存在使链终止,同时引发另一个新链。
与氯化铵反应
结构
三聚甲醛是一个 臭氧 杂环己烷和饱和有机杂 单环 ,即环己烷其中1、3和5位置的碳 原子 被替换为氧原子。
三聚甲醛的异构体1,2,4-三噁烷和1,2,3-三噁烷结构如下:
应用领域
医学领域
三聚甲醛可以制作三聚甲醛 糊剂 以及干髓糊剂, 其中干髓糊剂在接触水分和组织时,缓慢释放出甲醛气体,使蛋白凝固。能消毒和固定牙髓组织,使其缓慢脱水 木乃伊 化,临床适用于牙髓干髓术。三聚甲醛干髓糊剂 药理学 作用同干髓糊剂,临床用于麻醉下去冠髓的干髓治疗。 此外,其也可用作烟熏剂,消毒病室、衣服和各种器皿。
工业领域
三聚甲醛是重要的 硬塑料 ,具有刚性和强韧性, 摩擦系数 低,耐油,能用于制造轴承等零件。 在某种 酚醛树脂 的生产过程中,使用三聚甲醛作为原料,可以有控制地析出甲醛。 此外,三聚甲醛还能增加胶液的黏度,提高胶的耐水性和耐腐性; 作为 成核剂 ,加入到共聚 多聚甲醛 ( 聚甲醛 )中进行成核改性实验; 以及作为泡沫 防火涂料 的原料。
其他
三聚甲醛可作为 甲醛水溶液 的替代原料,用于制备 碘化钠 甲醛;还可替代 乙醇 作 固体燃料 , 如,美国陆军在野外就常用三聚甲醛 燃料片 。 此外,其也可用于制造杀虫剂等。
制备
气体的甲醛在常温下能自动聚合,生成环状三聚甲醛,工业上是用65~70%的浓甲醛,以 硫酸 为 催化剂 ,在110℃左右反应,合成三聚甲醛。
安全事宜
安全标识象形图
GHS分类
危害
三聚甲醛经口属低毒类,经皮属微毒类。 大鼠 经口LD 50 为800mg/kg,兔经皮MLD为10g/kg,人经口MLD为50mg/kg,皮肤或黏膜接触三聚甲醛,引起的损害与甲醛相似, 如引起 烧灼感 、咳嗽、 喘证 、 喉炎 、 气短 、头痛、恶心和呕吐。 但一般出现反应较慢。
急救措施
针对不同情况给予相应急求措施:若皮肤接触三聚甲醛,应脱去被污染的衣物,并用流动清水冲洗;眼睛接触三聚甲醛,应提起眼睑,用流动清水或 生理盐水 冲洗,然后立即送医;如果吸入三聚甲醛,则应转移患者至空气新鲜处,若出现症状(如喘息、咳嗽、呼吸急促或口腔、 喉咙 或胸部 烧灼感 ),应立即送医, 呼吸困难 时给输氧,呼吸停止时,进行人工呼吸;食入三聚甲醛,如果受害者是清醒的,可饮用1~2杯水,也可饮牛奶或蛋清,然后送医。如果受害者正在抽搐或失去知觉,不要饮用任何东西,同时为了确保受害者的 呼吸道 畅通,让受害者侧躺,并且头部低于身体,并立即送往医院
泄漏与消防
如果出现泄漏,应隔离泄漏污染区,切断火源,并用沙土、干燥的 生石灰 或苏打灰混合进行处理,并收集于干燥、洁净、有盖的容器中,转移至安全场所。若大量泄漏,应收集回收或运至废物处理场所处置。
发生火灾: 消防员 需带好防毒 面具 ,在安全距离以外,在上 风向 灭火。灭火剂应选:雾状水、 泡沫灭火器 、 干粉灭火器 、 二氧化碳 灭火器及沙土。
储存
三聚甲醛应储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源,储存温度不超过32℃, 相对湿度 不超过80%。同时,应与 氧化剂 、酸类分开放。