Введение
CH3OH; простейший спирт
Chembox
|Verifiedfields = changed
|Watchedfields = changed
|verifiedrevid = 409752739
|ImageFileL1 = Methanol Lewis. svg
|ImageNameL1 = Skeletal formula of methanol with some explicit hydrogens added
|ImageFileR1 = Methanol 3D vdW. png
|ImageNameR1 = Spacefill model of methanol
|ImageFileL2 = Methanol 2D. svg
|ImageNameL2 = Space filling model of methanol
|ImageFileR2 = Methanol 3D balls. png
|ImageNameR2 = Ball and stick model of methanol
|ImageFile3 = Methanol by Danny S. 001. JPG
|ImageName3 = A sample of methanol
|PIN = Methanol
|OtherNames = CarbinolColumbian spirits HydroxymethaneMeOHMethyl alcoholMethyl hydroxideMethylic alcoholMethylolMethylene hydrate, primary alcoholPyroligneous spiritWood alcoholWood naphthaWood spirit
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 = Chembox Hazards
|ExternalSDS =
|Hazards ref =
|GHSPictograms =
|GHSSignalWord = Danger
|NFPA H = 1
|NFPA F = 3
|NFPA R = 0
|NFPA ref =
|FlashPtC = 11 to 12
|AutoignitionPtC = 470
|AutoignitionPt ref =
|ExploLimits = 6–36%
|IDLH = 6000 ppm
|LD50 = 5628 mg/kg (rat, oral)7300 mg/kg (mouse, oral)12880 mg/kg (rat, oral)14200 mg/kg (rabbit, oral)
Methanol acquired the name wood alcohol because it was once produced chiefly by the destructive distillation of wood. Today, methanol is mainly produced industrially by hydrogenation of carbon monoxide. The mean endogenous methanol in humans of 0.45 g/d may be metabolized from pectin found in fruit; one kilogram of apple produces up to 1.4 g of pectin (0.6 g of methanol.) Methanol is produced by anaerobic bacteria and phytoplankton.
Chembox
|Verifiedfields = изменен
|Watchedfields = изменен
|verifiedrevid = 409752739
|ImageFileL1 = Methanol Lewis.svg
|ImageNameL1 = Скелетная формула метанола с добавлением некоторых атомов водорода
|ImageFileR1 = Methanol 3D vdW.png
|ImageNameR1 = Модель метанола, заполненная сферами Ван-дер-Ваальса
|ImageFileL2 = Methanol 2D.svg
|ImageNameL2 = Двумерная модель метанола, заполненная сферами
|ImageFileR2 = Methanol 3D balls.png
|ImageNameR2 = Модель метанола в виде шаров и палочек
|ImageFile3 = Methanol by Danny S. 001.JPG
|ImageName3 = Образец метанола
|PIN = Метанол
|OtherNames = Карбинол, колумбийский спирт, гидроксиметан, MeOH, метиловый спирт, метилгидроксид, метилол, метиленовый гидрат, первичный спирт, пиролигнеозный спирт, древесный спирт, древесный нафта, древесный спирт
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 = Chembox Hazards
|ExternalSDS =
|Hazards ref =
|GHSPictograms =
|GHSSignalWord = Опасно
|NFPA H = 1
|NFPA F = 3
|NFPA R = 0
|NFPA ref =
|FlashPtC = 11–12
|AutoignitionPtC = 470
|AutoignitionPt ref =
Chembox
|Verifiedfields = changed
|Watchedfields = changed
|verifiedrevid = 409752739
|ImageFileL1 = Methanol Lewis. svg
|ImageNameL1 = Skeletal formula of methanol with some explicit hydrogens added
|ImageFileR1 = Methanol 3D vdW. png
|ImageNameR1 = Spacefill model of methanol
|ImageFileL2 = Methanol 2D. svg
|ImageNameL2 = Space filling model of methanol
|ImageFileR2 = Methanol 3D balls. png
|ImageNameR2 = Ball and stick model of methanol
|ImageFile3 = Methanol by Danny S. 001. JPG
|ImageName3 = A sample of methanol
|PIN = Methanol
|OtherNames = CarbinolColumbian spirits HydroxymethaneMeOHMethyl alcoholMethyl hydroxideMethylic alcoholMethylolMethylene hydrate, primary alcoholPyroligneous spiritWood alcoholWood naphthaWood spirit
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 = Chembox Hazards
|ExternalSDS =
|Hazards ref =
|GHSPictograms =
|GHSSignalWord = Danger
|NFPA H = 1
|NFPA F = 3
|NFPA R = 0
|NFPA ref =
|FlashPtC = 11 to 12
|AutoignitionPtC = 470
|AutoignitionPt ref =
|ExploLimits = 6–36%
|IDLH = 6000 ppm
|LD50 = 5628 mg/kg (rat, oral)7300 mg/kg (mouse, oral)12880 mg/kg (rat, oral)14200 mg/kg (rabbit, oral)
Methanol acquired the name wood alcohol because it was once produced chiefly by the destructive distillation of wood. Today, methanol is mainly produced industrially by hydrogenation of carbon monoxide. The mean endogenous methanol in humans of 0.45 g/d may be metabolized from pectin found in fruit; one kilogram of apple produces up to 1.4 g of pectin (0.6 g of methanol.) Methanol is produced by anaerobic bacteria and phytoplankton.
|ExploLimits = 6–36%
|IDLH = 6000 ppm
|LD50 = 5628 мг/кг (крыса, перорально), 7300 мг/кг (мышь, перорально), 12880 мг/кг (крыса, перорально), 14200 мг/кг (кролик, перорально)
Chembox
|Verifiedfields = changed
|Watchedfields = changed
|verifiedrevid = 409752739
|ImageFileL1 = Methanol Lewis. svg
|ImageNameL1 = Skeletal formula of methanol with some explicit hydrogens added
|ImageFileR1 = Methanol 3D vdW. png
|ImageNameR1 = Spacefill model of methanol
|ImageFileL2 = Methanol 2D. svg
|ImageNameL2 = Space filling model of methanol
|ImageFileR2 = Methanol 3D balls. png
|ImageNameR2 = Ball and stick model of methanol
|ImageFile3 = Methanol by Danny S. 001. JPG
|ImageName3 = A sample of methanol
|PIN = Methanol
|OtherNames = CarbinolColumbian spirits HydroxymethaneMeOHMethyl alcoholMethyl hydroxideMethylic alcoholMethylolMethylene hydrate, primary alcoholPyroligneous spiritWood alcoholWood naphthaWood spirit
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 = Chembox Hazards
|ExternalSDS =
|Hazards ref =
|GHSPictograms =
|GHSSignalWord = Danger
|NFPA H = 1
|NFPA F = 3
|NFPA R = 0
|NFPA ref =
|FlashPtC = 11 to 12
|AutoignitionPtC = 470
|AutoignitionPt ref =
|ExploLimits = 6–36%
|IDLH = 6000 ppm
|LD50 = 5628 mg/kg (rat, oral)7300 mg/kg (mouse, oral)12880 mg/kg (rat, oral)14200 mg/kg (rabbit, oral)
Methanol acquired the name wood alcohol because it was once produced chiefly by the destructive distillation of wood. Today, methanol is mainly produced industrially by hydrogenation of carbon monoxide. The mean endogenous methanol in humans of 0.45 g/d may be metabolized from pectin found in fruit; one kilogram of apple produces up to 1.4 g of pectin (0.6 g of methanol.) Methanol is produced by anaerobic bacteria and phytoplankton.
Метанол получил название «древесный спирт», поскольку ранее его в основном получали путем сухой перегонки древесины. В настоящее время метанол в основном производится промышленным способом путем гидрирования монооксида углерода. Среднее эндогенное содержание метанола у человека составляет 0,45 г/день и может образовываться из пектина, содержащегося в фруктах; один килограмм яблок производит до 1,4 г пектина (0,6 г метанола). Метанол производится анаэробными бактериями и фитопланктоном.
Chembox
|Verifiedfields = changed
|Watchedfields = changed
|verifiedrevid = 409752739
|ImageFileL1 = Methanol Lewis. svg
|ImageNameL1 = Skeletal formula of methanol with some explicit hydrogens added
|ImageFileR1 = Methanol 3D vdW. png
|ImageNameR1 = Spacefill model of methanol
|ImageFileL2 = Methanol 2D. svg
|ImageNameL2 = Space filling model of methanol
|ImageFileR2 = Methanol 3D balls. png
|ImageNameR2 = Ball and stick model of methanol
|ImageFile3 = Methanol by Danny S. 001. JPG
|ImageName3 = A sample of methanol
|PIN = Methanol
|OtherNames = CarbinolColumbian spirits HydroxymethaneMeOHMethyl alcoholMethyl hydroxideMethylic alcoholMethylolMethylene hydrate, primary alcoholPyroligneous spiritWood alcoholWood naphthaWood spirit
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 = Chembox Hazards
|ExternalSDS =
|Hazards ref =
|GHSPictograms =
|GHSSignalWord = Danger
|NFPA H = 1
|NFPA F = 3
|NFPA R = 0
|NFPA ref =
|FlashPtC = 11 to 12
|AutoignitionPtC = 470
|AutoignitionPt ref =
|ExploLimits = 6–36%
|IDLH = 6000 ppm
|LD50 = 5628 mg/kg (rat, oral)7300 mg/kg (mouse, oral)12880 mg/kg (rat, oral)14200 mg/kg (rabbit, oral)
Methanol acquired the name wood alcohol because it was once produced chiefly by the destructive distillation of wood. Today, methanol is mainly produced industrially by hydrogenation of carbon monoxide. The mean endogenous methanol in humans of 0.45 g/d may be metabolized from pectin found in fruit; one kilogram of apple produces up to 1.4 g of pectin (0.6 g of methanol.) Methanol is produced by anaerobic bacteria and phytoplankton.
Межзвездная среда
Метанол также встречается в больших количествах в областях звездообразования и используется в астрономии как индикатор таких областей. Его обнаруживают по спектральным линиям излучения. В 2006 году астрономы, используя радиотелескопы MERLIN в обсерватории Jodrell Bank, обнаружили обширное облако метанола в космосе. В 2016 году астрономы обнаружили метанол в протопланетном диске вокруг молодой звезды TW Hydrae, используя радиотелескоп Atacama Large Millimeter Array.
История
В процессе бальзамирования древние египтяне использовали смесь веществ, в том числе метанол, который они получали при пиролизе древесины. Чистый метанол, однако, был впервые выделен в 1661 году Робертом Бойлем, получив его путем дистилляции букса (боксвуда). Позже он стал известен как "пироксильный спирт". В 1834 году французские химики Жан Батист Дюма и Эжен Пелиго определили его элементарный состав. Они также ввели в органическую химию термин "метилен", образовав его из греческого methy – "алкогольная жидкость" + hȳlē – "лес, древесина, материал". "Метилен" обозначал "радикал", содержащий около 14% водорода по массе и один атом углерода. Это соответствовало формуле CH2, но в то время атомный вес углерода оценивался в шесть раз больше атомного веса водорода, поэтому они указали формулу CH. Суффикс -ил, используемый в органической химии для образования названий углеродных групп, происходит от слова "метил". Французский химик Поль Сабатье в 1905 году представил первый процесс, позволяющий синтезировать метанол. Этот процесс предполагал возможность получения метанола из углекислого газа и водорода. В начале 1970-х годов компания Mobil разработала процесс производства бензина из метанола. В период с 1960-х по 1980-е годы метанол стал предшественником для получения химических веществ – уксусной кислоты и уксусного ангидрида. К этим процессам относятся синтез уксусной кислоты Монсанто, процесс Cativa и процесс производства уксусного ангидрида компании Tennessee Eastman.
Метанол в углеводороды, олефины, бензин
Конденсация метанола в углеводороды и даже ароматические системы лежит в основе нескольких технологий, связанных с технологией Gas-to-Liquids (GTL). К ним относятся превращение метанола в углеводороды (MtH), метанола в бензин (MtG), метанола в олефины (MtO) и метанола в пропилен (MtP). Эти превращения катализируются цеолитами, используемыми в качестве гетерогенных катализаторов. Процесс MtG был коммерциализирован в Мотунуи (Новая Зеландия) в прошлом.
Добавка к бензину
Европейская Директива о качестве топлива разрешает производителям топлива добавлять до 3% метанола, с эквивалентным количеством сорастворителя, в бензин, продаваемый в Европе. Китай использует более 4,5 миллиардов литров метанола ежегодно в качестве транспортного топлива – в низкопроцентных смесях для обычных автомобилей и в высокопроцентных смесях для автомобилей, разработанных для использования метанольного топлива.
Другие химические вещества
Метанол является предшественником большинства простых метиламинов, метилгалогенидов и метиловых эфиров. Метиловые эфиры производятся из метанола, включая трансэстерификацию жиров и производство биодизеля посредством трансэстерификации.
Энергоноситель
Метанол является перспективным энергоносителем, поскольку в жидком виде его легче хранить, чем водород и природный газ. Однако его удельная энергоемкость ниже, чем у метана. Энергия сгорания метанола составляет 15,6 МДж/л (LHV), в то время как у этанола – 24 МДж/л, а у бензина – 33 МДж/л. Дополнительными преимуществами метанола являются его быстрая биоразлагаемость и низкая экологическая токсичность. Он не накапливается ни в аэробных (при наличии кислорода), ни в анаэробных (без кислорода) условиях. Период полураспада метанола в грунтовых водах составляет всего от одного до семи дней, тогда как у многих распространенных компонентов бензина он составляет сотни дней (например, у бензола – от 10 до 730 дней). Благодаря тому, что метанол смешивается с водой и биоразлагается, он вряд ли будет накапливаться в грунтовых водах, поверхностных водах, воздухе или почве.
Другие применения
Метанол используется в качестве денатурирующего вещества для этанола, продукт известен как "денатурированный спирт" или "метилированный спирт". Это широко применялось во время сухого закона в США для предотвращения употребления нелегально произведенного алкоголя, что привело к нескольким смертельным случаям. Метанол используется как растворитель и в качестве антифриза в трубопроводах и жидкости для омывателей стекол. В начале 1900-х годов метанол использовался как антифриз для систем охлаждения автомобилей. С мая 2018 года в ЕС запрещено использование метанола для омывания или размораживания ветровых стекол из-за риска его употребления людьми, возникшего в результате отравлений метанолом в Чешской Республике в 2012 году. На некоторых очистных сооружениях небольшое количество метанола добавляют в сточные воды для обеспечения источника углерода для денитрифицирующих бактерий, которые преобразуют нитраты в азот и снижают нитрификацию уязвимых водоносных горизонтов. Метанол используется в качестве средства для удаления красителей в полиакриламидном гель-электрофорезе.
Биосинтез
Каталитическое превращение метана в метанол осуществляется ферментами, включая метаномонооксигеназы. Эти ферменты являются оксигеназами смешанного действия, то есть окисление сочетается с образованием воды и НАДФН. Были предприняты интенсивные, но в основном безуспешные попытки воспроизвести эту реакционную способность. Метанол окисляется легче, чем исходный метан, поэтому реакции, как правило, не обладают селективностью. Существуют стратегии для преодоления этой проблемы, например, системы Шилова и цеолиты, содержащие Fe и Cu. Эти системы не обязательно имитируют механизмы, используемые металлоферментами, но в некоторой степени вдохновляются ими. Активные центры могут существенно отличаться от известных в ферментах. Например, в ферменте sMMO предполагается наличие динуклеарного активного центра, а в цеолите Fe – мононуклеарного железа (альфа-кислорода). Глобальные выбросы метанола растениями оцениваются от 180 до 250 миллионов тонн в год, что в два-три раза превышает объемы промышленного производства метанола.
Зеленый метанол
По состоянию на 2023 год 0,2% мирового производства метанола производится способами, характеризующимися относительно низкими выбросами парниковых газов; это известно как "зеленый" метанол. Большая часть "зеленого" метанола производится из биомассы посредством газификации. Другой метод производства "зеленого" метанола заключается в объединении водорода, углекислого газа и катализатора под воздействием высокой температуры и давления.
Спецификации качества и анализ
Метанол доступен в продаже в различных степенях чистоты. Коммерческий метанол обычно классифицируется в соответствии со степенями чистоты А и АА по стандарту ASTM. И степень А, и степень АА имеют чистоту 99,85% метанола по массе. Метанол степени "АА" также содержит незначительное количество этанола. Метанол для химических целей обычно соответствует степени АА. Помимо воды, типичными примесями являются ацетон и этанол (которые очень трудно разделить методом дистилляции). УФ-видимая спектроскопия – удобный метод для обнаружения ароматических примесей. Содержание воды можно определить титрованием по Карлу Фишеру.
Безопасность
Метанол легковоспламеняем. Его пары немного тяжелее воздуха и могут перемещаться к удаленному источнику возгорания и воспламеняться. Пожары, вызванные метанолом, следует тушить сухим химическим порошком, углекислым газом, распыленной водой или спиртостойкой пеной. Средняя смертельная доза составляет 1–2 мл/кг массы тела чистого метанола. Референтная доза для метанола составляет 0,5 мг/кг в сутки. Токсические эффекты начинаются через несколько часов после приема внутрь, и противоядия часто могут предотвратить необратимые повреждения. Метанол преобразуется в формальдегид посредством алкогольдегидрогеназы (АДГ), а формальдегид – в муравьиную кислоту (формат) посредством альдегиддегидрогеназы (АЛДГ). Преобразование в формат посредством АЛДГ происходит полностью, без обнаружения формальдегида. Формат токсичен, поскольку ингибирует митохондриальный цитохром c оксидазу, вызывая клеточную гипоксию и метаболический ацидоз, а также ряд других метаболических нарушений. Вспышки отравления метанолом происходили главным образом из-за загрязнения питьевого алкоголя. В 2013 году в Соединенных Штатах было зарегистрировано более 1700 случаев. Прогноз может быть благоприятным при своевременном лечении. Токсичность метанола была описана еще в 1856 году. Благодаря своим токсичным свойствам метанол часто используется в качестве денатурирующей добавки к этанолу, предназначенному для промышленных целей. Добавление метанола освобождает промышленный этанол (обычно известный как "денатурированный спирт" или "метилированный спирт") от акцизного налога на алкоголь в США и других странах.