Этил пропионат (105-37-3) Физико-химические свойства

Химический профиль

Этил пропионат

Летучий алифатический эфир, широко используемый как растворитель, промежуточное соединение при синтезе и компонент аромата в производстве, рецептурировании и НИОКР.

Номер CAS	105-37-3
Класс веществ	Алкильные карбоксилатные эфиры
Типичная форма	Бесцветная жидкость
Распространённые фармакопейные стандарты	EP, FCC, JP, USP

Применяется в промышленности как растворитель для рецептур, промежуточный компонент ароматизаторов и отдушек, а также как синтетический строительный блок; отделы закупок и контроля качества обычно сосредоточены на чистоте, содержании воды и газожидкостном хроматографическом профиле. Выбор стандартов EP/FCC/JP/USP и соответствующей упаковки важен для совместимости с технологическим процессом, условий хранения и контроля качества на последующих этапах.

Этил пропионат — это алифатический эфир с короткой углеродной цепью (этиловый эфир пропионовой кислоты), относящийся к классу моноалкильных C5-эфиров. Его молекулярная формула \(\ce{C5H10O2}\); молекула содержит карбонильную эфирную функциональную группу (–C(=O)O–), связанную с этильным и нормальным пропильным фрагментами. С электронной точки зрения карбонильная группа является основным полярным участком, обеспечивая умеренную дипольность и способность к слабому принятию водородных связей (донорами водородных связей молекула не обладает). Одинокие электронные пары кислорода эфира и π-система карбонила определяют реакционную способность в нуклеофильном ацильном замещении (гидролиз, трансиэтерификация) и чувствительность к кислотному или основному катализу при разрыве связей.

Физико-химически этил пропионат представляет собой низкомолекулярный, летучий, горючий растворитель с умеренной липофильностью (лог P ≈ 1.2). Он обладает измеримой растворимостью в воде, но значительно лучше растворим в органических средах; пары тяжелее воздуха. Химически ведёт себя как типичный короткоцепочный алифатический эфир: стабилен при комнатных условиях, но реагирует с сильными кислотами, основаниями и окислителями; гидролиз является значимым путём разложения при окружающих условиях и в сильно щелочной среде. Промышленно используется как органический растворитель и компонент ароматизаторов с фруктовым, ромовым или ананасовым запахом; используется также в составах лаков и красок, а также в пищевой и парфюмерной промышленности.

Распространённые коммерческие стандарты для данного вещества включают: EP, FCC, JP, USP.

Основные физические свойства

Плотность

Сообщаемые плотности этил пропионата: \(0.891\) (USCG, 1999) с качественной пометкой «Менее плотный, чем вода; всплывает», и \(0.8917\) при \(20\,^\circ\mathrm{C}/4\,^\circ\mathrm{C}\). Узкий диапазон литературных данных — \(0.886\)–\(0.889\). Эти значения соответствуют органическому эфиру с плотностью ниже, чем у \(\ce{H2O}\).

Температура плавления

Сообщаемые температуры плавления/замерзания: \(-99\,^\circ\mathrm{F}\) (USCG, 1999) и \(-73.9\,^\circ\mathrm{C}\); другой источник указывает \(-73\,^\circ\mathrm{C}\). Эти значения указывают на очень низкую температуру плавления, характерную для малых летучих эфиров.

Температура кипения

Данные по кипению: \(210\,^\circ\mathrm{F}\) при \(760\ \mathrm{мм рт.ст.}\) (USCG, 1999), \(99.2\,^\circ\mathrm{C}\), и диапазон \(98.00\)–\(100.00\,^\circ\mathrm{C}\) при \(760.00\ \mathrm{мм рт.ст.}\). Эти значения взаимно согласованы и отражают нормальную точку кипения около \(99\,^\circ\mathrm{C}\).

Давление пара

Измеренные давления пара: \(35.9\ \mathrm{мм рт.ст.}\), \(40\ \mathrm{мм рт.ст.}\) при \(27.2\,^\circ\mathrm{C}\), и \(35.8\ \mathrm{мм рт.ст.}\) при \(25\,^\circ\mathrm{C}\). Относительно высокое давление пара объясняет его летучесть и склонность существовать в виде пара при окружающих условиях.

Температура вспышки

Сообщаемые температуры вспышки: \(54\,^\circ\mathrm{F}\) (USCG, 1999) и \(12\,^\circ\mathrm{C}\) (закрытая тигель). Эти низкие значения требуют обращения с этил пропионатом как с горючей жидкостью.

Химические свойства

Растворимость и фазовое поведение

Этил пропионат хорошо растворим в обычных органических растворителях и смешивается с короткоцепочечными спиртами и эфирами: сообщается «РАСТВОРИМ В БОЛЬШИНСТВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ», «Растворим в спирте и эфире», «Смешивается с этанолом и эфиром; растворим в ацетоне». Значения растворимости в воде включают \(19{,}200\ \mathrm{мг}/\mathrm{л}\) при \(25\,^\circ\mathrm{C}\) (эквивалентно \(19.2\ \mathrm{мг}/\mathrm{мл}\) при \(20\,^\circ\mathrm{C}\)) и описание «Растворим в воде (1 мл в 42 мл)». Плотность пара равна \(3.52\) (воздух = 1), что указывает на более высокую плотность паров по сравнению с воздухом и возможное скопление в низких местах.

В практических рецептурных условиях этил пропионат ведёт себя как летучий, низковязкий растворитель с частичной смешиваемостью с водой и хорошей растворяющей способностью для эфиров, смол и органических растворённых веществ; возможно фазовое расслоение в водных средах в зависимости от концентраций и наличие косолвентов.

Реакционная способность и стабильность

Этил пропионат химически стабилен при обычных условиях хранения, но подвергается типичной эфиражной химии при реактивных условиях: - Гидролиз: значительный гидролиз катализируется основанием; приведена оценка константы скорости гидролиза второго порядка на основе основания \(8.9\times10^{-2}\ \mathrm{л\,моль^{-1}\,с^{-1}}\), что соответствует предполагаемым периодам полураспада в воде: 2.5 года при pH 7 и 90 дней при pH 8. - Взаимодействие с реагентами: реагирует с сильными окислителями (может реагировать бурно), с сильными кислотами и основаниями (образует спирт и кислоту, реакция экзотермична), а также с щелочными металлами/гидридами (образуется воспламеняющийся водород). Согласно описанию, «не полимеризуется». - Термальное разложение: «При нагревании до разложения выделяются едкий дым и раздражающие пары».

Поэтому хранение и обращение должны исключать контакт с сильными окислителями, сильными основаниями или кислотами в концентрированной форме и искоренять возможные источники воспламенения.

Термодинамические данные

Стандартные энтальпии и теплоёмкость

В настоящее время экспериментальные значения этого свойства неизвестны.

Молекулярные параметры

Молекулярный вес и формула

Молекулярная формула: \(\ce{C5H10O2}\).
Молекулярный вес (сообщаемый): \(102.13\).
Точная/моноизотопная масса: \(102.068079557\).

Структурные идентификаторы: SMILES CCC(=O)OCC, InChI InChI=1S/C5H10O2/c1-3-5(6)7-4-2/h3-4H2,1-2H3, InChIKey FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N.

Дополнительные вычисленные дескрипторы: полярная площадь поверхности \(26.3\); сложность \(59.1\); количество тяжёлых атомов 7; формальный заряд 0.

LogP и полярность

Отчётные показатели распределения и полярности: \(XLogP = 1.2\) и \(\log K_\mathrm{ow} = 1.21\). Количество доноров водородных связей — 0, количество акцепторов водородных связей — 2. Эти значения соответствуют умеренно липофильному, но поляризуемому растворителю с ограниченной склонностью к биоаккумуляции (низкий предполагаемый BCF).

Структурные особенности

Этил пропионат представляет собой простой алифатический эфир (этил пропаноат). Эфирная связь придаёт молекуле чувствительность к нуклеофильному атакованию по атому углерода карбонила и гидролизу, катализируемому кислотами или основаниями; группы n-пропила и этил обеспечивают гибкость цепи и низкое стерическое затруднение. ЯМР и масс-спектральные данные из технической литературы подтверждают эту простую ациклическую структуру эфира.

Идентификаторы и синонимы

Регистрационные номера и коды

CAS: 105-37-3
EC номер: 203-291-4
UN номер: UN1195
Идентификатор перевозки UN/NA (как указано): 1195 (ETHYL PROPIONATE) / 1195 (Ethyl propionate)
FEMA номер: 2456
ChEBI: CHEBI:41330
UNII: AT9K8FY49U
DSSTox: DTXSID1040110
InChI: InChI=1S/C5H10O2/c1-3-5(6)7-4-2/h3-4H2,1-2H3
InChIKey: FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N
SMILES: CCC(=O)OCC

Синонимы и структурные наименования

К распространённым синонимам относятся: этилпропионат; этил пропаноат; пропановая кислота, этиловый эфир; пропионовая кислота, этиловый эфир; Propionate d'ethyle; этил-n-пропионат; пропионовая кислота этиловый эфир; этилпропионат; FEMA 2456. (В технических каталогах используются многочисленные дополнительные синонимы и варианты написания, предоставленные поставщиками.)

Промышленные и коммерческие применения

Основные области использования и отрасли

Этилпропионат применяется в различных промышленных секторах: - Растворитель для целлюлозных эфиров/эстеров, лаков, смол и покрытий. - Компонент вкуса и аромата в пищевых продуктах, напитках и средствах личной гигиены (вкусовые нотки описываются как яблоко, ананас, ром, клубника). - Растворитель и технологическая добавка в составах покрытий и клеев. - Сообщается о применении в качестве «разбавителя» для пироксилина и в некоторых специализированных химических процессах.

Промышленно производится путём этерификации этанола пропионовой кислотой (или пропионовым ангидридом) и выпускается в сортах, пригодных для технического, пищевого и фармацевтического использования.

Роль в синтезе и составах

В синтезе и составах этилпропионат используется преимущественно как летучий органический растворитель и компонент вкуса/аромата. Его низкая полярность и хорошая растворяемость многих органических смол делают его полезным в лаках и покрытиях; фруктовый запах ценится при низких концентрациях в ароматических и вкусовых смесях. Также может служить реагентом или промежуточным продуктом в реакциях ацилирования/транэстерификации при необходимости этиловых эфиров.

Обзор безопасности и обращения

Острая и профессиональная токсичность

Указаны значения острой токсичности: LD50 (крыса, перорально) 8732 мг/кг; LD50 (крыса, внутрибрюшинно) 1200 мг/кг; LD50 (мышь, внутрибрюшинно) 1300 мг/кг; LD50 (кролик, перорально) 3500 мг/кг и 5,7 г/кг (альтернативные данные).
При вдыхании насыщенных паров в экспериментальных условиях наблюдалась летальность с LT50, равным 35 (26–47) минут для самцов и 32 (23–44) минуты для самок; выжившие демонстрировали временные респираторные и неврологические симптомы.
Основное раздражение: зарегистрированы раздражение глаз и кожи (раздражение глаз прошло в течение 48 часов у подопытных животных), при воздействии высоких концентраций возможно угнетение центральной нервной системы, головокружение, головная боль, тошнота и раздражение дыхательных путей.
Экотоксичность: тесты на водных организмах (дафнии) показали значения EC50 за 24 часа в диапазоне сотен мг/л и значение NOEC около 6,3 мг/л в 21-дневных тестах на воспроизводство.

Классификация опасности включает H225: легко воспламеняющаяся жидкость и пары; дополнительные предупреждения содержат информацию о раздражении кожи и дыхательных путей, а также об опасности для водной среды в некоторых документах.