Structure, propriétés, synthèse et utilisations du propylène glycol

2208
Jonah Lester
Structure, propriétés, synthèse et utilisations du propylène glycol

le propylène glycol est un alcool dont la formule chimique est C3H8OU ALORSdeux ou CH3CHOHCHdeuxOH. Il se compose d'un liquide incolore, inodore, insipide et visqueux, semblable au sirop. Il a une grande solubilité dans l'eau, ce qui lui donne la propriété d'être hygroscopique et hydratant.

De plus, le propylène glycol est un composé relativement stable et chimiquement inerte, qui a permis son utilisation comme diluant dans l'administration intraveineuse de nombreux médicaments et dans le traitement topique et oral de diverses maladies, par exemple l'ichtyose..

Formule développée du propylène glycol. Source: Jü [CC0]

Sa formule structurelle est présentée ci-dessus, ce qui permet un aperçu clair de la façon dont sa molécule devrait être. Notez qu'il a deux groupes hydroxyle sur les carbones adjacents, et que son squelette carboné est dérivé de l'hydrocarbure propane; c'est-à-dire qu'il a trois atomes de carbone.

Les autres noms de cet alcool sont le 1,2-propanediol (que l'IUPAC recommande) et le 1,2-dihydroxypropane, à part certains pas si courants..

Le propylène glycol est utilisé industriellement dans l'élaboration de divers aliments et boissons, remplissant les fonctions d'humectant, stabilisant, antioxydant, antimicrobien, activateur de l'action d'autres additifs, etc..

Dans le domaine industriel, il a de nombreuses utilisations, entre autres: antigel, solvant, production de résines et plastiques, tissus polyester, colorants et colorants.

Bien qu'il soit considéré comme un composé sûr, dans certaines conditions, il peut être toxique et nocif pour la santé, ce qui peut entraîner un arrêt cardiaque. Cependant, il est plus écologique que l'éthylène glycol, remplaçant ce dernier comme antigel automobile..

Index des articles

  • 1 Structure du propylène glycol
    • 1.1 Stéréoisomères
  • 2 propriétés
    • 2.1 Noms chimiques
    • 2.2 Poids moléculaire
    • 2.3 Point de fusion
    • 2.4 Point d'ébullition
    • 2.5 Point d'éclair
    • 2.6 Solubilité dans l'eau
    • 2.7 Solubilité dans les liquides organiques
    • 2.8 Densité
    • 2.9 Densité de vapeur
    • 2.10 Pression de vapeur
    • 2.11 Stabilité
    • 2.12 Viscosité
    • 2.13 Chaleur de combustion
    • 2.14 Chaleur de vaporisation
    • 2.15 Chaleur spécifique
    • 2.16 Chaleur de formation
    • 2.17 Indice de réfraction
    • 2,18 pKa
  • 3 Synthèse
    • 3.1 À partir d'oxyde de propylène
    • 3.2 À partir du glycérol
  • 4 risques
  • 5 utilisations
    • 5.1 -Médecins
    • 5.2 -Industriel
    • 5.3 -Utilisations supplémentaires
  • 6 Références

Structure du propylène glycol

Molécule de propylène glycol. Source: Karlhahn [domaine public]

Dans la première image, la formule développée du propylène glycol a été montrée; Au-dessus, au lieu de cela, vous avez sa structure moléculaire représentée avec un modèle de sphères et de barres. Les sphères rouges correspondent aux atomes d'oxygène des deux groupes OH.

Toutes les liaisons qui peuvent être observées dans la structure ont la capacité de tourner sur leur propre axe, ce qui donne de la flexibilité à la molécule; et à son tour, affecte leurs modes vibrationnels.

Du point de vue de leurs interactions intermoléculaires, grâce aux deux OH si proches l'un de l'autre, ils permettent au propylène glycol de former plusieurs liaisons hydrogène. Du fait de ces ponts, cet alcool présente un point d'ébullition supérieur à celui de l'eau (187,6 ° C), bien qu'il soit plus lourd..

Stéréoisomères

Stéréoisomères du propylène glycol. Source: Jü [domaine public]

Dans la structure moléculaire, l'atome de carbone au centre (le Cdeux), est asymétrique, car elle a quatre substituants différents: OH, H, CH3 et CHdeuxOh.

Dans l'image ci-dessus, vous pouvez également voir ce qui est mentionné ci-dessus. Sur la gauche se trouve la formule développée, et sur sa droite les deux stéréoisomères du propylène glycol:

Notez que ladite paire de stéréoisomères sont des images miroir, c'est-à-dire qu'elles ne peuvent pas être superposées; et par conséquent, ce sont des énantiomères.

Si le stéréoisomère d'extrême droite (de configuration R) est «retourné», il aura la même formule que son partenaire (de configuration S); à la différence que votre atome H pointera hors de l'avion, vers le lecteur, et non derrière l'avion.

Propriétés

Noms chimiques

-Propylène glycol ou α-propylène glycol

-1,2-propanediol (préféré par l'IUPAC)

-1,2-dihydroxypropane

-Méthyléthylglycol.

Poids moléculaire

76,095 g / mol

Point de fusion

-60 ºC.

Point d'ébullition

187,6 ºC.

point d'allumage

-104 ºC.

-99 ºC (tasse fermée).

Solubilité dans l'eau

dix6 mg / L à 20 ° C; c'est-à-dire pratiquement miscible dans n'importe quelle proportion.

Solubilité dans les liquides organiques

Soluble dans l'éthanol, l'acétone et l'acétone. En plus de l'eau, il est également miscible avec l'acétone et le chloroforme. Soluble dans l'éther.

Densité

1,0361 g / cm3 à 20 ºC.

Densité de vapeur

2,62 (par rapport à l'air pris comme 1).

La pression de vapeur

0,13 mmHg à 25 ºC.

Stabilité

À basse température, il est stable dans des récipients hermétiquement fermés. Mais, dans des récipients ouverts et à des températures élevées, il a tendance à s'oxyder, produisant du propionaldéhyde, de l'acide lactique, de l'acide pyruvique et de l'acide acétique..

Le propylèneglycol est chimiquement stable lorsqu'il est mélangé à 95% d'éthanol, de glycine ou d'eau.

Viscosité

0,581 cPois à 20 ° C.

Chaleur de combustion

431 kcal / mol.

Chaleur de vaporisation

168,6 cal / g (au point d'ébullition).

Chaleur spécifique

0,590 cal / g à 20 ºC.

Chaleur de formation

-116,1 kcal / mol à 25 ºC.

Indice de réfraction

1,431 - 1,433 à 20 ºC.

pKa

14,9 à 25 ºC.

La synthèse

De l'oxyde de propylène

Industriellement, le propylène glycol est produit à partir d'oxyde de propylène (qui est un époxyde). Certains fabricants n'utilisent pas de catalyseurs par cette méthode et effectuent la réaction à des températures élevées, entre 200 et 220 ºC.

D'autres fabricants, par contre, utilisent des métaux comme catalyseurs et les températures utilisées sont quelque peu inférieures aux précédentes, entre 150 ° C et 180 ° C, avec la présence d'une résine échangeuse d'ions et de petites quantités d'acide sulfurique ou d'alcali..

La réaction est représentée dans l'équation chimique suivante, où pratiquement le carbone dans le sommet supérieur du triangle est hydraté dans un milieu acide:

Synthèse de propylène glycol à partir d'oxyde de propylène. Source: Jü [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Le produit final contient 20% de propylène glycol, pouvant en outre purifier jusqu'à 99,5%.

Du glycérol

La synthèse du propylène glycol peut également être réalisée à partir du glycérol en utilisant des catalyseurs; comme le catalyseur Ni de Raney.

Le glycérol a trois groupes OH, il doit donc s'en débarrasser d'un, en même temps que de l'hydrogène est nécessaire pour permettre cette transformation et de l'eau est libérée dans une réaction d'hydrogénolyse.

Des risques

Bien que l'utilisation du propylène glycol dans les aliments soit considérée comme sûre par la Food and Drug Administration des États-Unis (1982), des effets indésirables ont été signalés. Parmi eux, une hyperosmolalité, une hémolyse, une arythmie cardiaque et une acidose lactique se sont produites..

Un garçon de 15 mois qui a reçu de fortes doses de vitamine C, en suspension dans du propylène glycol, a eu des épisodes de non-réponse à la stimulation, de tachypnée, de tachycardie, de transpiration et d'hypoglycémie..

La présence d'attaques a été rapportée, liée à l'apport en vitamine D, en utilisant du propylène glycol comme véhicule d'administration. De même, une condition d'hyperosmolalité a été rapportée chez de jeunes enfants ayant consommé des multivitamines contenant du propylène glycol.

Chez l'adulte, l'administration intraveineuse de fortes doses de propylène glycol peut entraîner une insuffisance rénale et un dysfonctionnement hépatique. De plus, les effets toxiques comprennent l'hyperosmolalité, l'acidose métabolique (acidose lactique) et le syndrome septique..

L'injection intraveineuse rapide de médicaments contenant du propylène glycol a été associée à une dépression nerveuse, une hypotension, un accident vasculaire cérébral, une arythmie, une perte de conscience et éventuellement un arrêt cardiaque..

L'OMS (1974) a recommandé une dose maximale de propylène glycol de 25 m / kg / jour dans les aliments. Certaines études ont révélé des effets toxiques du propylène glycol lorsque sa concentration sérique dépasse 25 mg / dL.

Applications

-Médecins

Diluant dans les médicaments

Certaines préparations artificielles de larmes, telles que Systane, utilisent du propylène glycol comme ingrédient.

Il est utilisé comme diluant pour l'administration intraveineuse de nombreux médicaments, notamment: le diazépam, la digoxine, le lorazépam, la ferritoïne, l'étomidate, la nitroglycérine, le phénobarbital sodique, etc..

Le propylène glycol a été utilisé dans les désinfectants pour les mains à base d'alcool, avec une action hydratante pour éviter les mains sèches..

Agent hygroscopique

Le propylène glycol est ajouté aux inhalants respiratoires afin de réduire la viscosité des sécrétions bronchiques, comme c'est le cas dans la maladie asthmatique..

Antiseptique

Il est utilisé comme antiseptique avec une action similaire à celle de l'éthanol; mais étant un peu moins efficace que l'éthanol. Application topique de propylène glycol à une dilution aqueuse de 40 à 60%.

Traitement de l'ichtyose

Il a été utilisé dans le traitement de patients atteints d'ichtyose liée à l'X et d'ichtyose vulgaire. Ces maladies sont caractérisées par un processus de taches cutanées et d'écailles.

Le propylène glycol et d'autres gels non alcoolisés provoquent une augmentation de l'action kératolytique de l'acide salicylique. Cette combinaison de composés chimiques peut être utile dans le traitement de l'ichtyose..

Autres

La pommade dont la composition contient 70% de propylène glycol, est utilisée avec de bons résultats dans le traitement de l'œdème cornéen.

-Industriel

Dans la nourriture

.Le propylène glycol est un humectant très utile dans les aliments. De plus, il fonctionne comme un agent conservateur qui peut agir sur les agents pathogènes. De plus, il s'agit d'un composé faiblement réactif, il ne réagit donc pas avec les autres composants des aliments..

-Son hygroscopicité assure l'absorption de l'eau et d'autres substances dans des conditions optimales. De cette manière, un contrôle de l'humidité de l'aliment est maintenu pour éviter le dessèchement de celui-ci et une accélération de sa détérioration..

-C'est un antioxydant qui prolonge la demi-vie des aliments, les protégeant des dommages que l'oxygène peut produire..

-Il agit en dissolvant d'autres additifs qui peuvent être présents dans la transformation des aliments, tels que: les colorants, les arômes et les antioxydants.

-Il est utilisé dans la préparation d'édulcorants liquides, de glaces crémeuses, de lait fouetté, etc..

Antigel

Il remplit une fonction similaire à l'éthylène glycol. Mais, l'utilisation du propylène glycol a été préférée en raison de sa faible toxicité. L'éthylène glycol peut provoquer des cristaux d'oxalate de calcium, qui peuvent endommager le cœur, les poumons et les reins..

Le propylène glycol est capable de bloquer la formation de cristaux de glace, empêchant le gel. De plus, il abaisse le point de congélation de l'eau, ce qui empêche son apparition. Il est également utilisé pour le dégivrage des ailes des avions..

Produits cosmétiques et de soins personnels

Il est utilisé pour maintenir l'humidité des cheveux. De plus, il aide à adoucir la peau et les cheveux et contrôle la croissance bactérienne..

Le propylène glycol est utilisé dans la fabrication de nombreux produits de soins personnels, tels que: déodorants, écrans solaires, crèmes pour le visage, lotions pour le corps et excipient pour stabiliser la mousse utilisée dans la crème à raser.

Il est également utilisé comme hydratant pour éviter le dessèchement de la peau et des mains..

Autres

Le propylène glycol est utilisé dans la fabrication d'agents adhésifs, de mastics et de revêtements.

Il est utilisé dans les fluides caloporteurs thermiques et dans les fluides hydrauliques et de frein. De plus, il est utilisé dans la suppression de la poussière; dans les colorants et colorants: lubrifiants, déshydratation du gaz naturel, plastifiants, tensioactifs et cires.

Il est utilisé dans l'industrie textile pour la fabrication de fibres de polyester. Il est utilisé dans les peintures et revêtements pour la protection des éléments; comme solvant dans les encres d'imprimerie et dans la fabrication de plastiques conformes.

-Utilisations supplémentaires

L'armée américaine l'utilise pour produire une fumée qui sert de rideau ou d'écran pour cacher le mouvement des troupes sur le champ de bataille..

Il est également utilisé dans les maquettes de trains et de navires pour simuler l'émission de fumée, au moyen de petits radiateurs..

Le propylène glycol, avec le glycérol, est utilisé dans les cartouches liquides des cigarettes électroniques, ce qui réduit les effets toxiques de l'utilisation de cigarettes conventionnelles.

Les références

  1. Wikipédia. (2019). Propylène glycol. Récupéré de: en.wikipedia.org
  2. PubChem. (2019). Propylène glycol. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. La société Dow Chemical. (2019). Propylène glycols pour applications industrielles. Récupéré de: dow.com
  4. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organique. Amines. (dixe édition.). Wiley plus.
  5. Lim, T. Y., Poole, R. L. et Pagelen, N. M. (2014). Toxicité du propylène glycol chez les enfants. J. Pediatr. Pharmacol Ther. 19 (4): 277-282.
  6. Mandl Elise. (02 mars 2018). Propylène glycol dans les aliments: cet additif est-il sans danger? Récupéré de: heatline.com
  7. Green Carolyn. (26 septembre 2017). Les utilisations du propylène glycol dans la vie quotidienne. Récupéré de: bizfluent.com

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