Гексан: свойства, применение и опасность

Введение

Химическое соединение

Гексан – бесцветная жидкость, без запаха в чистом виде, с температурой кипения около… Он широко используется как дешевый, относительно безопасный, в основном нереакционноспособный и легко испаряющийся неполярный растворитель, а современные смеси бензинов содержат около 3% гексана. Термин «гексаны» относится к смеси, состоящей в основном (>60%) из н-гексана, с различным содержанием изомерных соединений 2-метилпентана и 3-метилпентана, а также, возможно, небольшим количеством неизомерных C5, C6 и C7 (цикло)алканов. Эти смеси «гексанов» дешевле чистого гексана и часто используются в крупномасштабных операциях, не требующих одного изомера (например, в качестве чистящего растворителя или для хроматографии).

Применение

В промышленности гексаны используются в составе клеев для обуви, изделий из кожи и кровельных материалов. Они также применяются для извлечения растительных масел (таких как рапсовое или соевое масло) из семян, для очистки и обезжиривания различных предметов, а также в текстильной промышленности. В США гексаны широко используются при экстракции соевого масла для пищевых целей, и могут присутствовать в качестве примесей во всех продуктах питания из сои, произведенных с использованием данной технологии; отсутствие регулирования со стороны FDA в отношении этого загрязнителя вызывает определенные споры. В лабораторной практике гексаны обычно используются для извлечения масляных и жировых загрязнений из воды и почвы с целью анализа. Поскольку гексан трудно депротонировать, он применяется в лаборатории для реакций с использованием очень сильных оснований, например, при приготовлении органолитиевых соединений. Так, бутиллитий обычно поставляется в виде раствора в гексане. Гексаны часто используются в хроматографии в качестве неполярного растворителя. Более высокие алканы, присутствующие в гексане в качестве примесей, имеют близкое время удерживания к растворителю, что означает, что фракции, содержащие гексан, также будут содержать эти примеси. При препаративной хроматографии концентрирование большого объема гексана может привести к значительному загрязнению образца алканами. Это может привести к получению твердого вещества в виде масла, а алканы могут затруднить анализ.

Производство

Гексан получают главным образом при переработке нефти. Точный состав фракции в значительной степени зависит от источника нефти (необработанной или реформированной) и условий переработки. Промышленный продукт (обычно содержит около 50% по массе прямоцепочечного изомера) – это фракция, кипящая при .

Реактивность

Как и большинство алканов, гексаны обычно демонстрируют низкую реакционную способность и являются подходящими растворителями для реакционноспособных соединений. Однако коммерческие образцы н-гексана часто содержат метилциклопентан, который содержит третичные C-H связи, несовместимые с некоторыми радикальными реакциями.

Безопасность

Ингаляция гексана в концентрации 5000 ppm в течение 10 минут вызывает выраженное головокружение; 2500–1000 ppm в течение 12 часов вызывает сонливость, усталость, потерю аппетита и парестезию в дистальных конечностях; 2500–5000 ppm вызывает мышечную слабость, ощущение холода в конечностях, нечеткость зрения, головную боль и анорексию. Хроническое профессиональное воздействие повышенных уровней гексана было связано с периферической нейропатией у автомехаников в США и нейротоксичностью у рабочих типографий, а также фабрик по производству обуви и мебели в Азии, Европе и Северной Америке. Национальный институт охраны труда и здоровья США (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) для изомеров гексана (но не для н-гексана) в 100 ppm при 8-часовом рабочем дне. Однако для н-гексана текущий REL NIOSH составляет 50 ppm при 8-часовом рабочем дне. Этот предел был предложен Управлением по охране труда и здоровья (OSHA) в качестве допустимого предела воздействия (PEL) в 1989 году; однако этот PEL был отменен в судах США в 1992 году. В настоящее время PEL для н-гексана в США составляет 500 ppm. н-Гексан иногда используется в качестве денатуратора для спирта, а также в качестве чистящего средства в текстильной, мебельной и кожевенной промышленности. Он постепенно заменяется другими растворителями. Как и бензин, гексан обладает высокой летучестью и является взрывоопасным. Взрывы в канализации Луисвилля в 1981 году, которые разрушили более километра канализационных линий и улиц в Кентукки, были вызваны воспламенением паров гексана, незаконно сброшенных с завода по переработке сои, принадлежащего компании Ralston Purina. Гексан был признан причиной взрыва, произошедшего в Национальном университете Рио-Кварто (Аргентина) 5 декабря 2007 года, из-за разлива гексана вблизи нагревательного оборудования, которое взорвалось, вызвав пожар, в результате которого погиб один студент и 24 получили ранения.

Инциденты

Профессиональное отравление гексаном наблюдалось у японских рабочих, изготавливающих сандалии, итальянских обувщиков, тайваньских рабочих, занимающихся цветопробой, и других. Анализ тайваньских рабочих показал профессиональное воздействие веществ, включая н-гексан. В 2010–2011 годах сообщалось о случаях отравления гексаном среди китайских рабочих, производящих iPhone.

Биотрансформация

Гексан биотрансформируется в организме в 2-гексанол и далее в 2,5-гександиол. Это преобразование катализируется ферментом цитохром P450 с использованием кислорода из воздуха. 2,5-Гександиол может быть дополнительно окислен до 2,5-гександиона, который является нейротоксичным и вызывает полинейропатию.