1,4-ブタンジオール

外観

無色澄明の液体

性質

1,4-ブタンジオールの融点は20°C、沸点は230°Cで、密度は1.010g/cm³です。体内で1,4-ブタンジオールは、γ-ヒドロキシ酪酸に代謝されます。2,3-ブタンジオールの融点は7.6°C、沸点は約180°Cで、密度は1.000～1.010g/cm³です。

定義

BGは、1,3-ブチレングリコールの表示名称である。本品は、次の化学式で表される二価アルコールである。

反応

1,4-ブタンジオールは、ポリブチレンテレフタラートを代表とするプラスチックや繊維の原料です。1,4-ブタンジオールとテレフタル酸の反応によって、ポリブチレンテレフタレートが製造されます。

エンジニアリングプラスチックの一つであるポリブチレンテレフタレートは、熱安定性、電気特性、寸法精度などに優れており、自動車部品や電気電子部品に幅広く利用可能です。

参考文献

溶解性

水, アセトンに易溶。エタノールに可溶。水及びアセトンに極めて溶けやすく、エタノールに溶ける。

解説

ブタンジオールとは、分子式がC₄H₁₀O₂で表される二価アルコールです。

1,4-ブタンジオールは、GHS分類で「急性毒性 (経口) 」に分類されています。消防法では「第4類第三石油類水溶性」に指定されています。労働安全衛生法、労働基準法、PRTR法、毒物および劇物取締法には、いずれも該当していません。

用途

1,4-ブタンジオールは幅広い用途に使用されています。 1,4-ブタンジオールは、ポリウレタンエラストマーや軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられる鎖延長剤やポリエステル原料として、また1,4-ブタンジオールを原料とするエステルは、セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリエステルの可塑剤に適しています。 1,4-ブタンジオールは吸湿柔軟性に優れ、ゼラチンの軟化剤や吸収剤、セロハンなどの未使用紙の処理剤として使用されています。 また、N-メチルピロリドン、N-ビニルピロリドンなどのピロリドン誘導体、ビタミンB6、農薬、除草剤、各種プロセスの溶剤、可塑剤、潤滑剤、加湿剤、柔軟剤、接着剤、電気めっき工業の光沢剤などの調合に使用されています。

用途

樹脂原料、界面活性剤

用途

14BG（1,4－ブタンジオール（BDO）、1,4－ブチレングリコール（BG）、1,4－ジヒドロキシブタン、テトラメチレングリコール（TMG））はポリエステル及びポリウレタン樹脂の原料（鎖伸長剤、ハードセグメント）として優れた特性を示します。得られるポリマーは、衣料、靴底などの一般消費材から電機?自動車などの耐久消費財及び機械用部品等の工業資材分野や医療分野に至るまで、極めて幅広い範囲に渡って使用されます。今後もその用途は、益々拡大するものと期待されています。
主な用途
■ PBT（ポリブチレンテレフタレート）樹脂原料
14BGをジオール（二価アルコール）原料として用いることにより、吸水性が小さく機械特性や電気特性に優れたバランスの良いポリエステル系のエンジニアリングプラスティックであるPBT樹脂が得られます。電気?電子部品や自動車部品をはじめ用途も更に広がっています。
■ ポリウレタン原料
ジオール（二価アルコール）である14BGを鎖伸長剤（鎖延長剤）として使用することにより、機械強度に優れ、耐熱性?耐油性?反発弾性の高いウレタンエラストマーが得られます。
■ その他各種ポリエステル原料
可塑剤や各種ポリエステル樹脂の原料に広く用いられています。
■ 各種工業薬品（テトラヒドロフラン、ガンマブチロラクトン他）の原料
14BGを出発原料として、脱水または脱水素反応により各々テトラヒドロフラン及びガンマブチロラクトンが工業的に製造されます。
《貯蔵及び取扱い》
14BGは吸湿性があり、酸素により変質を受けやすい物質ですので、貯蔵容器は乾燥窒素で必ずシールして下さい。20℃以下では固化しますが、加温すれば液状で保存できます。ドラム中で固化した14BGを溶解する場合には、50～70℃で一昼夜程度保持して下さい。貯蔵に際しては、25～40℃に保持することをお勧めします。14BGは消防法危険物第4類第3石油類（水溶性）、危険等級Ⅲに該当します。揮発性が低く、14BG自体が常温で引火することは有りませんが、万一燃えた場合は、粉末消火剤、泡薬剤（耐アルコール性）または大量の水噴霧が有効です。取り扱いに際しては、保護メガネや保護手袋などの一般的な保護具を着用して下さい。

原料由来

植物系ポリオール類

構造

ブタンジオールは、ヒドロキシル基を2個有するn-ブタンです。分子式はC₄H₁₀O₂で、モル質量は90.12g/molです。1,1-ブタンジオールなどは不安定であり、すぐ脱水してブチルアルデヒドに変わります。

1,2-ブタンジオールは、2位の炭素がキラル中心です。光学活性を持っており、鏡像異性体である(R)-1,2-ブタンジオールと(S)-1,2-ブタンジオールが存在します。同様に1,3-ブタンジオールにも鏡像異性体があります。そして、2,3-ブタンジオールには3つの立体異性体があり、(2R,3R)-(−)-2,3-ブタンジオール、(2S,3S)-(+)-2,3-ブタンジオール、meso-2,3-ブタンジオールの3種類です。

合成

1,4-ブタンジオールの合成には、とのレッペ反応 (英: Reppe reaction) によって得られた1,4-ブチンジオールを、水素化する製造方法が広く用いられています。

コハク酸やマレイン酸などの無水物をメチルエステルに変換した後、水素化しても1,4-ブタンジオールを合成可能です。

化粧品の成分用途

減粘剤、皮膚コンディショニング剤、溶剤、香料

特徴

14BG（1,4-ブタンジオール）は1級ヒドロキシ基を両末端に持った直鎖グリコールです。高性能のポリエステルやポリウレタン樹脂の原料として、また、テトラヒドロフランやガンマブチロラクトンなどの工業薬品の原料としても使用されます。

主な用途／役割

ポリウレタン樹脂系接着剤の原料として使用される。

化学的特性

1,4-butanediol (1,4-BD) is a colorless, viscous liquid derived from butane by placement of alcohol groups at each end of its molecular chain and is one of four stable isomers of butanediol.the hydroxyl function of each end group of the Butanediol reacts with different mono- and bifunctional reagents: for example with dicarboxylic acids to polyesters, with diisocyanates to polyurethanes, or with phosgene to polycarbonates. 1.4-Butanediol (BDO) is a high-quality intermediate. BDO and its derivatives are widely used for producing plastics, solvents, electronic chemicals and elastic fibers. Additionally BDO is also a building block for the synthesis of polyesterpolyols and polyetherpolyols. BASF is the most significant producer of 1,4-Butanediol and its derivatives worldwide.

使用

1. Butanediol and its derivatives is used in a broad spectrum of applications in the chemical industry; amongst others in the manufacturing of technical plastics, polyurethanes, solvents, electronic chemicals and elastic fibres.
2. 1,4-Butanediol is used in the synthesis of epothilones, a new class of cancer drugs. Also used in the stereoselective synthesis of (-)-Brevisamide.
3. 1,4-Butanediol's largest use is within tetrahydrofuran (THF) production, used to make polytetramethylene ether glycol, which goes mainly into spandex fibers, urethane elastomers, and copolyester ethers.
4. It is commonly used as a solvent in the chemical industry to manufacture gamma-butyrolactone and elastic fibers like spandex.
5. It is used as a cross-linking agent for thermoplastic urethanes, polyester plasticizers, paints and coatings.
6. It undergoes dehydration in the presence of phosphoric acid yielded teterahydrofuran, which is an important solvent used for various applications.
7. It acts an intermediate and is used to manufacture polytetramethylene ether glycol (PTMEG), polybutylene terephthalate (PBT) and polyurethane (PU).
8. It finds application as an industrial cleaner and a glue remover.
9. 1,4-butanediol is also used as a plasticiser (e.g. in polyesters and cellulosics), as a carrier solvent in printing ink, a cleaning agent, an adhesive (in leather, plastics, polyester laminates and polyurethane footwear), in agricultural and veterinary chemicals and in coatings (in paints, varnishes and films).

調製方法

Methods of manufacturing:
The most prevalent 1,4-BD production route worldwide is BASF's Reppe process, which reacts acetylene and formaldehyde. Acetylene reacts with two equivalents of formaldehyde to form 1,4-butynediol, also known as but-2-yne- 1,4-diol. Hydrogenation of 1,4-butynediol gives 1,4-butanediol. 1,4-BD is also made on a large industrial scale by continuous hydrogenation of the 2-butyne- 1,4-diol over modified nickel catalysts. The one-stage flow process is carried out at 80 - 160 deg C and 300 bar.
Mitsubishi uses a three-step process:
(1) the catalytic reaction of butadiene and acetic acid yields 1,4-diacetoxy-2-butene;
(2) subsequent hydrogenation gives 1,4-diacetoxybutane; and
(3) hydrolysis leads to 1,4-butanediol.

一般的な説明

Odorless colorless liquid or solid (depending upon temperature).

空気と水の反応

Highly flammable. 1,4-Butanediol is hygroscopic. Water soluble.

反応プロフィール

1,4-Butanediol is heat and light sensitive. 1,4-Butanediol reacts with acid chlorides, acid anhydrides and chloroformates; reacts with oxidizing agents and reducing agents. 1,4-Butanediol is incompatible with isocyanates and acids; also incompatible with peroxides, perchloric acid, sulfuric acid, hypochlorous acid, nitric acid, caustics, acetaldehyde, nitrogen peroxide and chlorine.

危険性

Toxic by ingestion.

健康ハザード

The acute toxic effects are mild. 1,4-Butanediolis less toxic than its unsaturate analogs,butenediol and the butynediol. The oralLD50 value in white rats and guinea pigsis ~2 mL/kg. The toxic symptoms fromingestion may include excitement, depressionof the central nervous system, nausea, anddrowsiness.

火災危険

Nonflammable liquid, flash point (open cup) 121°C.

使用用途

ブタンジオールの使用用途は、その異性体ごとに異なり、いずれの異性体も工業的に広く用いられています。

各異性体での代表的な使用用途として、1,2-ブタンジオールは樹脂やアミノ酸の原料、1,3-ブタンジオールは溶媒、樹脂原料、化粧品添加剤などが挙げられます。また、1,4-ブタンジオールは樹脂原料、溶媒、2,3-ブタンジオールは医薬品や化粧品の原料として使用可能です。

安全性プロファイル

A human poison by an unspecified route. Moderately toxic byingestion and intraperitoneal routes. Human systemic effects: altered sleep time. Combustible when exposed to heat or flame. To fight fire, use alcohol foam, mist, foam, CO2, dry chemical. Incompatible with oxidizing materials. When heated to decomposition it emits acrid smoke and fumes.

Solubility in water

1,4-Butanediol is soluble in water, alcohols, esters, ketones, glycol ethers and glycol ether acetates (Butanediols, Butenediol, and Butynediol).

純化方法

Distil the glycol and store it over Linde type 4A molecular sieves, or crystallise it twice from anhydrous diethyl ether/acetone, and redistil it. It has been recrystallised from the melt and doubly distilled in vacuo in the presence of Na2SO4. [Beilstein 1 IV 2515.]