三聚甲醛(1,3,5-Trioxane、 trioxin),又名1,3,5-三噁、三聚蚁醛、三氧杂环己烷,是甲醛的环状
三聚体。其密度为1.17g/cm3,
熔点为64℃,
沸点为114.5℃,易溶于水,也易溶于
乙醇、
乙醚等有机
溶剂。三聚甲醛在酸性环境中,容易解聚生成甲醛,也可发生聚合反应生成均聚甲醛或
聚甲醛,与
氯化铵在高温下共热得到
三甲胺盐酸盐。
三聚甲醛可用甲醛作原料,
硫酸作
催化剂制得。其经口属低毒类,经皮属微毒类。医学上可用来制作三聚甲醛
糊剂、干髓糊剂等,它们都可用于牙科的干髓治疗;工业上是某种
酚醛树脂的原料,在胶黏剂中可增加胶液的黏度,提高胶的耐水性和耐腐性;此外,三聚甲醛还可作
防火涂料的原料。
相关历史
1859年,
俄罗斯化学家布特列洛夫(Бу́тлеров)发现了三聚甲醛,并将它与氨反应,制得了六次甲基四胺。1861年,布特列洛夫又用三聚甲醛与热
氢氧化钙反应, 制得了第一个用人工方法合成的
糖类物质“聚甲醛糖”。
1914年巴克利(Buckly)氏提出,可以应用三聚甲醛糊剂麻痹牙本质的感觉,引起当时口腔医学界人士的很大注意。但1915年普林茨(Prinz)氏、1920年德米施(Demisch)氏等则认为三聚甲醛有使牙髓发生坏死的作用而加以反对。1924年弗兰克尔(Frankel)氏发表有关三聚甲醛糊剂的研究,证明了该剂和
三氧化二砷同样有失活牙髓的作用,是一种优良的失活剂。
理化性质
物理性质
三聚甲醛分子量为90.08, 是具有
三氯甲烷样气味的白色或透明针状结晶或粉末,密度为1.17g/cm3,
熔点为64℃,
沸点为114.5℃,与水
共沸时,共沸点为91.4℃(馏出液中含70%的三聚甲醛)。三聚甲醛易
升华,蒸汽压为13mmHg(25℃),蒸汽比重3.1;易溶于水(25℃时为21.2g/100ml水)、
乙醇、
乙醚、
丙酮、
氯代烃、
芳香烃等有机
溶剂,微溶于
正戊烷、
石油醚、低级烃。 其也易燃,燃烧时具有强烈的甲醛气味,其
爆炸极限为3.6%~28.7%(体积分数)。
化学性质
分解反应
三聚甲醛在酸性环境中,容易解聚生成甲醛。
聚合反应
均
多聚甲醛通常由三聚甲醛在
路易斯酸(如
三氟化硼乙醚络合物或
丁醚配位化合物)存在下开环聚合。
三氟化硼和三聚甲醛形成的络合物开环后,产生正碳离子,生成的正碳离子不断加上三聚甲醛分子,使链不断增长,其
反应机理如下:
三聚甲醛的聚合通常用
阳离子型
催化剂,如三化硼乙醚络合物,因BF₃可以使三聚甲醛开环而引发聚合:
生成的
碳正离子不断加上三聚甲醛分子,使链不断增长。
微量水、
甲醇等杂质的存在使链终止,同时引发另一个新链。
与氯化铵反应
结构
三聚甲醛是一个
臭氧杂环己烷和饱和有机杂
单环,即环己烷其中1、3和5位置的碳
原子被替换为氧原子。
三聚甲醛的异构体1,2,4-三噁烷和1,2,3-三噁烷结构如下:
应用领域
医学领域
三聚甲醛可以制作三聚甲醛
糊剂以及干髓糊剂,其中干髓糊剂在接触水分和组织时,缓慢释放出甲醛气体,使蛋白凝固。能消毒和固定牙髓组织,使其缓慢脱水
木乃伊化,临床适用于牙髓干髓术。三聚甲醛干髓糊剂
药理学作用同干髓糊剂,临床用于麻醉下去冠髓的干髓治疗。此外,其也可用作烟熏剂,消毒病室、衣服和各种器皿。
工业领域
三聚甲醛是重要的
硬塑料,具有刚性和强韧性,
摩擦系数低,耐油,能用于制造轴承等零件。在某种
酚醛树脂的生产过程中,使用三聚甲醛作为原料,可以有控制地析出甲醛。此外,三聚甲醛还能增加胶液的黏度,提高胶的耐水性和耐腐性;作为
成核剂,加入到共聚
多聚甲醛(
聚甲醛)中进行成核改性实验;以及作为泡沫
防火涂料的原料。
其他
三聚甲醛可作为
甲醛水溶液的替代原料,用于制备
碘化钠甲醛;还可替代
乙醇作
固体燃料,如,美国陆军在野外就常用三聚甲醛
燃料片。此外,其也可用于制造杀虫剂等。
制备
气体的甲醛在常温下能自动聚合,生成环状三聚甲醛,工业上是用65~70%的浓甲醛,以
硫酸为
催化剂,在110℃左右反应,合成三聚甲醛。
安全事宜
安全标识象形图
GHS分类
危害
三聚甲醛经口属低毒类,经皮属微毒类。大鼠经口LD50为800mg/kg,兔经皮MLD为10g/kg,人经口MLD为50mg/kg,皮肤或黏膜接触三聚甲醛,引起的损害与甲醛相似,如引起
烧灼感、咳嗽、
喘证、
喉炎、
气短、头痛、恶心和呕吐。但一般出现反应较慢。
急救措施
针对不同情况给予相应急求措施:若皮肤接触三聚甲醛,应脱去被污染的衣物,并用流动清水冲洗;眼睛接触三聚甲醛,应提起眼睑,用流动清水或
生理盐水冲洗,然后立即送医;如果吸入三聚甲醛,则应转移患者至空气新鲜处,若出现症状(如喘息、咳嗽、呼吸急促或口腔、
喉咙或胸部
烧灼感),应立即送医,
呼吸困难时给输氧,呼吸停止时,进行人工呼吸;食入三聚甲醛,如果受害者是清醒的,可饮用1~2杯水,也可饮牛奶或蛋清,然后送医。如果受害者正在抽搐或失去知觉,不要饮用任何东西,同时为了确保受害者的
呼吸道畅通,让受害者侧躺,并且头部低于身体,并立即送往医院
泄漏与消防
如果出现泄漏,应隔离泄漏污染区,切断火源,并用沙土、干燥的
生石灰或苏打灰混合进行处理,并收集于干燥、洁净、有盖的容器中,转移至安全场所。若大量泄漏,应收集回收或运至废物处理场所处置。
发生火灾:消防员需带好防毒面具,在安全距离以外,在上风向灭火。灭火剂应选:雾状水、
泡沫灭火器、
干粉灭火器、
二氧化碳灭火器及沙土。
储存
三聚甲醛应储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源,储存温度不超过32℃,
相对湿度不超过80%。同时,应与
氧化剂、酸类分开放。