Η μεγαλύτερη χρήση της βουτανόλης είναι ως ένα βιομηχανικό ενδιάμεσο, ειδικότερα για την παραγωγή αιθανικού βουτυλεστέρα, που χρησιμοποιείται ως τεχνητό αρωματικό πρόσθετο και ως βιομηχανικός διαλύτης. Η βουτανόλη είναι είναι πετροχημικό προϊόν, παραγώμενο από το προπένιο και συνήθως χρησιμοποιείται κοντά στη μονάδα παραγωγής της. Η εκτιμώμενη ετήσια παραγωγή της ήταν το 1997 784.000 τόννοι από τις ΗΠΑ, 575.000 τόννοι από τη Δυτική Ευρώπη και 225.000 τόννοι από την Ιαπωνία[5].
Ονοματολογία
Η ονομασία «1-βουτανόλη» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-όλη» φανερώνει ότι περιέχει ένα υδροξύλιο ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα, δηλαδή ότι πρόκειται για αλκοόλη. Τέλος, στην αρχή τοποθετείται ο αριθμός θέσης του ατόμου άνθρακα στο οποίο συνδέεται το υδροξύλιο (1-), ώστε να υπάρχει διαχωρισμός των ισομερών προπανολών.
Η 1-βουτανόλη χρησιμοποιήθηκε ακόμη ως συστατικό σε επεξεργασμένες και τεχνητές αρωματικές ουσίες[21], για την εκχύλιση αποβουτυρωμένης πρωτεΐνης από κρόκο αυγού, φυσικών αρωματικών υλικών, φυτικών ελαίων, μπυρομαγιάς, καθώς και ως ένας διαλύτης για αφαίρεση χρωστικών ουσιών από υγρό στρώμα πρωτεΐνης από πηγμένο γάλα για τυρί[22].
Παραγωγή
Βιομηχανική
Η 1-βουτανόλη παράγεται βιομηχανικά από το προπένιο, που είναι μια πετροχημική πρώτη ύλη . Το προπένιο αρχικά υδροφορμυλιώνεται (με προσθήκημονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου), παρουσία ενός ομογενούς καταλύτη με βάση το ρόδιο, παράγοντας βουτανάλη. Στη συνέχεια, η παραγώμενη βουτανάλη υδρογονώνεται σχηματίζοντας 1-βουτανόλη[5]:
Εργαστηριακή
Οι παρακάτω μέθοδοι πρακτικά δεν εφαρμόζονται, παρά μόνο για την ακαδημαϊκή μελέτη τους:
Με ενδομοριακή αφυδάτωση 1-βουτανόλης παράγεται 1-βουτένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C. Σε χαμηλότερες ευνοείται η διαμοριακή αφυδάτωση που δίνει διβουτυλαιθέρα, ενώ χωρίς καθόλου θέρμανση παράγεται ο όξινος θειικός βουτυλεστέρας (CH3CH2CH2CH2OSO3H), που αποτελεί την ενδιάμεση ένωση για τις αφυδατώσεις.[41]:
Η 1-βουτανόλη προτάθηκε ως ένα υποκατάστατο ντίζελ και βενζίνης. Παράγεται σε μικρές ποσότητες ως παραπροϊόν σχεδόν σε όλες τις ζυμώσεις, αλλά κάποια είδη του κλωστρίδιου (Clostridium) την παράγουν σε υψηλότερες αποδόσεις, ενώ υπάρχουν σε εξέλιξη έρευνες για ακόμη μεγαλύτερη παραγωγή βιο-1-βουτανόλης από βιομάζα.
Η παραγωγή ή η χρήση κάποιων από τα ακόλουθα προϊόντα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα στην έκθεση σε 1-βουτανόλη: τεχνητό δέρμα, βουτυστέρες, «λαστιχένιο τσιμέντο», βερνίκια, εκχυλίσματα φρούτων, λικέρ, κινηματογραφικές ταινίες, φωτογραφικά φιλμ, αδιάβροχα, αρώματα, τεχνητό μετάξι, γυαλιά ασφάλειας, γομαλάκα βερνίκια και αδιάβροχα ρούχα[4].
Η ακριβής τοξικότητα της 1-βουτανόλης είναι σχετικά χαμηλή, με την LD50 να κυμαίνεται από 2290 – 4360 mg/kg, δηλαδή συγκρίσιμη μ' αυτήν της αιθανόλης, που αντίστοιχα είναι 7000–15000 mg/kg.[5][55]. Δεν αναφέρθηκε κανένας θάνατος μετά από εισπνοή 1-βουτανόλης με συφκέντρωση 8000 ppm επί τετράωρο από ποντίκια. Σε δόσεις μικρότερες από τη θανατηφόρα, η 1-βουτανόλη δρα με παρόμοιο δυσάρεστο τρόπο στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Μια σχετική έρευνα σε ποντίκια έδειξε ότι η μέθη από 1-βουτανόλη είναι εξαπλάσια από αυτήν από αιθανόλη, πιθανότατα γιατί η εξουδετέρωσή της από την αλκοολική δεϋδρογονάση είναι πιο αργή[56].
Η 1-βουτανόλη είναι ένα φυσικό συστατικό σε πολλά οινοπνευματώδη ποτά, αν και σε χαμηλές αλλά κυμαινόμενες συγκεντρώσεις[57][58]. Μαζί με άλλα παρόμοια ζυμέλαια είναι υπεύθυνη για σοβαρές περιπτώσεις μέθης, αν και πειράματα σε ζώα δεν έδωσαν ενδείξεις γι' αυτό[59].
Άλλοι κίνδυνοι χρήσης
Η υγρή 1-βουτανόλη είναι, όπως είναι πολύ συνηθισμένο με τους περισσότερους οργανικούς διαλύτες, είναι εξαιρετικά ερεθιστική για τα μάτια, αλλά επαναλαμβανόμενη επαφή μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό και στο δέρμα[5]. Αυτό πιστεύεται ότι είναι το γενικό αποτέλεσμα από την αφαίρεση του υποδόρειου λίπους. Ωστόσο, δεν έχει παρατηρηθεί ευαισθητοποίηση του δέρματος. Ο ερεθισμός στις αναπνευστικές οδούς συμβαίνει μόνο σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις (>2400 ppm).[60].
Έχοντας ως ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης τους 29 °C, η 1-βουτανόλη παρουσιάζει ένα μέτριο κίνδυνο ανάφλεξης. Είναι λίγο πιο εύφλεκτη από την κηροζίνη ή το ντίζελ, αλλά λιγότερο εύφλεκτη από τους περισσότερους άλλους οργανικούς διαλύτες. Η δυσάρεστη επίδραση της 1-βουτανόλης στον εγκέφαλο (παρόμοια με τη μέθη από την αιθανόλη) είναι ένας δυνητικός κίνδυνος όταν κάποιοι εργάζονται χρησιμοποιώντας 1-βουτανόλη σε κλειστούς χώρους, αν και το κατώφλι όσφρησης για την 1-βουτανόλη (0,2–30 ppm) είναι πολύ χαμηλότερο από τις συγκεντρώσεις με κάποιο νευρολογικό αποτέλεσμα[60][61].
Η 1-βουτανόλη έχει (σχετικά) χαμηλή τοξικότητα για την υδάτινη χλωρίδα και πανίδα. Βιοαποικοδομείται γρήγορα στο νερό, ενώ στον αέρα δημιουργεί ελεύθερες ρίζες υδροξυλίου με ημιζωή 1,2 - 2,3 ημέρες. Επίσης έχει χαμηλό δυναμικό βιοσυσσώρευσης[5]. Ένας δυνητικός κίνδυνος που δημιουργεί η παρουσία της σε υδάτινα περιβάλλοντα είναι η αυξημένη χημική απαίτηση οξυγόνου (C.O.D.) που σχετίζεται με τη βιοαποικοδόμησή της.
↑Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
↑Hazelwood, Lucie A.; Daran, Jean-Marc; van Maris, Antonius J. A.; Pronk, Jack T.; Dickinson, J. Richard (2008), "The Ehrlich pathway for fusel alcohol production: a century of research on Saccharomyces cerevisiae metabolism", Appl. Environ. Microbiol. 74 (8): 2259–66, doi:10.1128/AEM.02625-07, PMC 2293160, PMID 18281432.
↑ 4,04,14,24,3Butanols: four isomers, Environmental Health Criteria monograph No. 65, Geneva: World Health Organization, 1987, ISBN 92-4-154265-9.
↑ 5,05,15,25,35,45,55,6n-Butanol, SIDS Initial Assessment Report, Geneva: United Nations Environment Programme, April 2005.
↑21 C.F.R. § 172.515; 42 FR 14491, Mar. 15, 1977, as amended.
↑Hall, R. L.; Oser, B. L. (1965), "Recent progress in the consideration of flavouring ingredients under the food additives amendement. III. Gras substances", Food Technol.: 151, cited in Butanols: four isomers, Environmental Health Criteria monograph No. 65, Geneva: World Health Organization, 1987, ISBN 92-4-154265-9.
↑Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of the Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
↑Tressl, Roland; Friese, Lothar; Fendesack, Friedrich; Koeppler, Hans (1978), «Studies of the volatile composition of hops during storage», J. Agric. Food Chem.26 (6): 1426–30, doi:10.1021/jf60220a036.
↑Swords, G.; Bobbio, P. A.; Hunter, G. L. K. (1978), «Volatile constituents of jack fruit (Arthocarpus heterophyllus)», J. Food Sci.43 (2): 639–40, doi:10.1111/j.1365-2621.1978.tb02375.x.
↑Jaddou, Haytham A.; Pavey, John A.; Manning, Donald J. (1978), «Chemical analysis of flavor volatiles in heat-treated milks», J. Dairy Res.45 (3): 391–403, doi:10.1017/S0022029900016617.
↑ 16,016,1Yabumoto, K.; Yamaguchi, M.; Jennings, W. G. (1978), «Production of volatile compounds by Muskmelon, Cucumis melo», Food Chem.3 (1): 7–16, doi:10.1016/0308-8146(78)90042-0.
↑Dumont, Jean Pierre; Adda, Jacques (1978), «Occurrence of sesquiterpones in mountain cheese volatiles», J. Agric. Food Chem.26 (2): 364–67, doi:10.1021/jf60216a037.
↑Fisher, Gordon S.; Legendre, Michael G.; Lovgren, Norman V.; Schuller, Walter H.; Wells, John A. (1979), «Volatile constituents of southernpea seed [Vigna unguiculata (L.) Walp.]», J. Agric. Food Chem.27 (1): 7–11, doi:10.1021/jf60221a040.
↑Bray, Walter J.; Humphries, Catherine (1978), «Solvent fractionation of leaf juice to prepare green and white protein products», J. Sci. Food Agric.29 (10): 839–46, doi:10.1002/jsfa.2740291003.
↑ZA 7801031, Amundsen, J.; R. J. Goodwin & W. H. Wetzel, "Water-soluble pentachlorophenol and tetrachlorophenol wood-treating systems", published 28 Feb. 1979.
↑Ethanol (PDF), SIDS Initial Assessment Report, Geneva: United Nations Environment Programme, August 2005
↑McCreery, N. J.; Hunt, W. A. (1978), «Physico-chemical correlates of alcohol intoxication», Neuropharmacology17 (7): 451–61, doi:10.1016/0028-3908(78)90050-3, PMID567755.
↑Woo, Kang-Lyung (2005), «Determination of low molecular weight alcohols including fusel oil in various samples by diethyl ether extraction and capillary gas chromatography», J. AOAC Int.88 (5): 1419–27, doi:10.5555/jaoi.2005.88.5.1419, PMID16385992.
↑Lachenmeier, Dirk W.; Haupt, Simone; Schulz, Katja (2008), «Defining maximum levels of higher alcohols in alcoholic beverages and surrogate alcohol products», Regulat. Toxicol. Pharmacol.50 (3): 313–21, doi:10.1016/j.yrtph.2007.12.008, PMID18295386.
↑ 60,060,1Wysocki, C. J.; Dalton, P. (1996), Odor and Irritation Thresholds for 1-Butanol in Humans, Philadelphia: Monell Chemical Senses Center, cited in n-Butanol (PDF), SIDS Initial Assessment Report, Geneva: United Nations Environment Programme, April 2005.
↑Cometto-Muñiz, J. Enrique; Cain, William S. (1998), «Trigeminal and Olfactory Sensitivity: Comparison of Modalities and Methods of Measurement», Int. Arch. Occup. Environ. Health71 (2): 105–10, doi:10.1007/s004200050256, PMID9580447.
Μερικές αλκενόλες, αλκινόλες και αλκανοδιόλες είναι ασταθείς. Οι αρωματικές αλκοόλες με υδροξύλιο απευθείας ενωμένο με το αρωμστικό σύστημα βενζολίου ή παραγώγων του αποκαλούνται αρενόλες, υποσύνολο των οποίων αποτελούν οι φαινόλες.