1,2-丙二醇

1,2-丙二醇（英文：1,2-propanediol^[1]）是一种无色无味的液体有机物。其分子式为C3H8O2，摩尔质量为76.09，能与水、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等多种有机溶液混溶，溶解能力强。^[2]1,2-丙二醇为二元醇，能参与一般醇类的反应，^[3]且对金属不腐蚀。^[2]丙二醇有四种同分异构体，即1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,1-丙二醇和2,2-丙二醇。^[4]1,2-丙二醇的粘度和吸湿性好，并无毒，因而在食品、医药、化妆品工业等领域广泛用作吸湿剂、润滑剂和溶剂等。^[5]

在食品工业，1,2-丙二醇可用作食品加工的溶剂、湿润剂、水果催熟防腐剂、食品包装的增塑剂以及食品机械润滑剂等。^[5]在医药工业，1,2-丙二醇用作溶剂、防腐剂等，还被用作治疗反刍动物高血酮tóng症的口服动物用药。^[6][7]1,2-丙二醇在化妆品中的主要作用是溶剂、保湿剂，其有防腐作用。^[8]在塑料工业，以1,2-丙二醇为原料生产的不饱和聚酯zhǐ树脂大量用于制造表面涂料和增强塑料等。^[2][9][5]此外，1,2-丙二醇还是扩链剂、防冻剂、烟草润湿剂等的主要成分。^[2][10]

1,2-丙二醇毒性和刺激性较小，有溶血性，不宜用于静脉注射。其添加在食品和饮料中一次服用量过高时，有引起致命的肾脏障碍的危险。^[2]根据《GB2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定，丙二醇的功能为：稳定剂和凝固剂、抗结剂、消泡剂、乳化剂、水分保持剂、增稠剂。^[11]

丙二醇有四种同分异构体，即1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,1-丙二醇和2,2-丙二醇。^[4]其中1,2-丙二醇，一般简称“丙二醇”。1859年，瓦茨（Wurtz）在水解丙二醇二乙酸酯时发现丙二醇。1931年，美国联合碳化物公司以环氧丙烷水解的方法实现工业生产。^[12]

二次大战期间，为弥补甘油和乙二醇生产的不足，丙二醇开始大量用作抗冻剂。由于需要量增长，1942年和1948年，美国道化学公司和怀恩多特（Wyandotte）化学品公司分别建成了工业装置；Wyandotte化学品公司以乙烯和丙烯的混合物为原料，生产乙二醇和丙二醇的混合物。1950年，美国塞拉尼斯公司（Celanese）又以该公司开发的烃类气相氧化技术由脂族烃（丙烷wán和丁烷）经环氧丙烷生产丙二醇。^[12]

除环氧丙烷水解法外，丙二醇还可由多种路线得到。1949年前，杜邦公司曾从椰子油高压催化加氢的副产物中回收丙二醇。1912年开始，由戊糖和己糖氢解，制取低碳多元醇，产品中丙二醇的比例可高达60-90 %。^[12]

1,2-丙二醇是一种无色、粘稠、稳定的液体。密度为1.0361 g/cm3（20 °C），^[1]熔点为-59.5 ℃，几乎无味无臭，沸点（101.3 kPa）为187.3 ℃，蒸发热为538.1 kJ/kg，比热容为2.48 kJ/（kg·K）（20 ℃，定压），折射率为1.4329，与水、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等多种有机溶液混溶。对烃、氯代烃、油脂的溶解度虽小，但比乙二醇的溶解能力强。^[2]

1,2-丙二醇生成热（20 ℃）为500.3 kJ/mol，闪点（CC）为225 °F （开口杯）、210 °F（闭口杯），^[1]易燃，燃点为421.1 ℃，燃烧热为1853.1 kJ/mol（20 ℃，101.3 kPa）。^[2]

两个羟基与相邻2个碳原子直接相连的二元醇称为邻二醇。1,2-丙二醇为二元醇，能参与一般醇类的反应，如：取代、与含氧无机酸反应、分子内与分子间反应等；还具有一些特殊的性质，如：氧化反应、与氢氧化铜反应。^[3]1,2-丙二醇对金属不腐蚀。^[2]

与氢卤酸反应：1,2-丙二醇与氢卤酸反应，分子中的羟基被卤原子取代生成卤代醇。^[2][3]例如，与盐酸作用生成氯代醇：^[2]

与含氧无机酸反应：1,2-丙二醇与含氧无机酸如硝酸、硫酸和磷酸等反应时，分子间脱水生成无机酸酯。例如，1,2-丙二醇与硝酸反应生成硝酸酯：^[2][3]

酯化反应：1,2-丙二醇与二元酸反应生成聚酯。^[2]

缩合反应：1,2-丙二醇与醛反应生成缩醛。^[2]例如，其与乙醛反应生成甲基二氧戊环：^[2]

醇在脱水剂浓硫酸、无水氧化铝等的作用下加热可发生脱水反应。醇的脱水反应存在分子内脱水和分子间脱水两种方式。^[3]

分子内脱水：在较高温度下，1,2-丙二醇分子内脱水生成氧化丙烯。^[2][3]

分子间脱水：在较低温度下，1,2-丙二醇分子间脱水生成聚丙二醇。^[2][3]

1,2-丙二醇与新鲜的氢氧化铜溶液反应生成深蓝色的甘油铜配合物，此反应可用来鉴别含有邻二羟基结构的多元醇。^[3][13]

用高碘酸或四醋酸铅氧化1,2-丙二醇使两个羟基之间的C—C键断裂，生成两分子羰基化合物。^[3]例如，1,2-丙二醇被高碘酸氧化生成甲醛、乙醛等。^[3][13]

1,2-丙二醇作为甘油代用品，可用作食品加工的溶剂、湿润剂、水果催熟防腐剂、食品包装的增塑剂以及食品机械润滑剂等。在美国，1,2-丙二醇还准许作为营养剂的掺和物，但联邦德国法规上禁止1,2-丙二醇用作营养和嗜好品（茶、烟、酒)的防腐掺和剂。^[5]

1,2-丙二醇毒性小，无刺激性，在医药工业中用作调和剂、防腐剂、软膏、维生素、青霉素等的溶剂。^[2][14]因其防腐能力强，能溶解许多不溶于水的药物，在人体内毒性很小，故还可用作注射剂、内服药的防腐剂等。^[6]

丙二醇被用作治疗反刍chú动物高血酮症的口服动物用药：丙二醇可以成为血糖来源，提高胰岛素反应减少体脂动用和血液中非酯化酯防酸和酮体浓度，提高母牛的饲料采食量。^[7]

1,2-丙二醇在化妆品中的主要作用是溶剂、保湿剂。它没有油腻感，并完全溶解于水，亦有防腐作用。其作为滑爽剂使用渗透性强，能帮助其他成分在皮肤表面涂开并渗入，但是作为保湿剂时抓水比例不高。一般化妆品中，1,2-丙二醇添加比例不超过5 %，少数人使用后皮肤会产生刺痛灼热感，美国FDA（Food and Drug Administration的缩写，即美国食品药品管理局）认为其属于可以安全使用的化妆品成分，但敏感肌肤应避免使用该成分。1,2-丙二醇应用于护肤膏霜、乳液、泥膜、爽肤水、精华液、卸妆产品、牙膏和香皂等产品中。^[8]

以1,2-丙二醇为原料生产的不饱和聚酯树脂大量用于制造表面涂料和增强塑料，特别用于玻璃纤维的增强，在汽车元件、船体、建筑材料和运动设备等方面广泛应用。^[2][9][5]

扩链剂：1,2-丙二醇在推进剂中主要作为扩链剂调节推进剂的力学性能。^[2]小分子扩链剂可用于调节聚氨酯分子量和软硬段比例，改善聚氨酯材料的性能。常见的扩链剂有醇类扩链剂和胺类扩链剂，前者有1，4-丁二醇、二甘醇、1，6-己二醇、1,2-丙二醇等，后者有乙二胺、二正丁胺等。^[15]防冻剂：无水1,2-丙二醇有机酸防冻冷却液配方技术具有无水耐腐蚀、低温性能优异、无毒、更环境，能够在不需加压的条件下实现防冻冷却液的温度的提升，在重负荷发动机中应用几乎可以完全消除衬里点蚀、铝泵气穴腐蚀等技术难题，能够广泛运用汽车、船舶、大型冷却塔、太阳能等作为冷却系统的导热介质。^[16]烟草润湿剂：1,2-丙二醇是烟草润湿剂（与植物甘油同为电子烟内“电子液体”（e-liquid）的主要成分之一）。^[10]

参考资料^[17]

刺激性：家兔经眼为100 mg，轻度刺激；人经皮为500 mg（7 d），轻度刺激。^[17]

致突变性：细胞解剖学分析（小鼠皮下）：8000 mg/kg；DNA抑制（小鼠皮下）：8000 mg/kg。^[17]

生殖毒性：小鼠腹膜注射最低中毒剂量（TDLo）100 mg/kg（孕后用药11 d），生殖力受到严重影响。^[17]

美容用品中含有丙二醇；食用由丙二醇催熟的水果时可以摄入丙二醇；用于作防腐剂的食品中也可摄入丙二醇；汽车防冻液的使用及泄漏时可能接触到；与丙二醇生产、使用、运输有关的过程中会接触到。^[17]

吸入：不会产生有害影响。^[17]皮肤接触：对皮肤造成轻微的刺激和使皮肤脱脂，长时间接触影响更深。^[17]眼晴接触：引起眼睛短时间的刺激和疼痛。^[17]食入：无毒；食入大剂量（超过100 mL）可能引起胃肠紊乱和短暂的中枢神经系统抑制。^[17]

导致乳酸过多，昏迷。^[17]

由环氧丙烷水解为丙二醇，可在液相中进行，工业上有硫酸水合法或直接水合法。^[18]

硫酸水合法：环氧丙烷在硫酸存在下水解而得，其反应式如下：^[2]

先将环氧丙烷溶解成10~15%的水溶液，加0.5~1%稀硫酸，送至水解槽，于50~70℃水解后进行中和，并在真空中浓缩，最后经精制而得成品，收率为85%。水解过程中，每100份丙二醇有15份的多缩聚丙二醇（二缩三丙二醇、三缩四丙二醇）副产物，在精制过程中可以另行回收。^[18]

直接水合法：是在150~200 ℃、0.98~2.94 兆帕压力下进行的。反应中水与环氧丙烷摩尔比控制在20。环氧丙烷对丙二醇的转化率为85%，同时也有多缩聚丙二醇副产物产生。反应式同上。^[2][18]

甘油首先经过羟基的质子化作用分子内脱水，生成中间产物烯醇及酮（醛）式互变异构体，之后中间产物进一步发生加氢反应生成1,2-丙二醇。^[19]

此反应在常温、常压下进行，催化剂可用V2O5、OsO4，收率为68 %。此法成本较高。由丙烯经过氧化氢氧化而得，其反应式如下：^[18]

此法不经环氧丙烷，直接催化氧化生产丙二醇，因此生产成本较低。^[18]

呼吸系统防护：空气中浓度超标时，佩带防毒面具，紧急事态抢救或逃生时，应该佩带自给式呼吸器。^[20]眼睛防护：一般不需特殊防护，高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜。^[20]身体防护：穿相应的防护服。^[20]手防护：戴防护化学品手套。也可使用皮肤防护膜。^[20]其他防护：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后淋浴更衣。^[20]

吸入：立即离开污染区域，深呼吸新鲜空气。如果出现症状（如喘息、咳嗽、呼吸急促或口腔、喉咙或胸部灼热），请致电医生并准备将受害者送往医院。为进入未知环境的救援人员提供适当的呼吸保护。应尽可能使用自给式呼吸器，如果不可用，请使用大于或等于防护服建议的防护等级。^[1]

皮肤接触：立即用水淹没受影响的皮肤，同时去除并隔离所有受污染的衣服。^[1]用肥皂和大量的水冲洗。^[20]如果出现发红或刺激等症状，请立即致电医生并准备将受害者送往医院接受治疗。^[1]

眼睛接触：首先检查受害者是否有隐形眼镜，如果有，请取下。用水或生理盐水冲洗受害者的眼睛20至30 分钟，同时致电医院或中毒控制中心。未经医生具体指示，请勿将任何药膏、油或药物放入受害者的眼睛中。即使没有出现症状（如发红或刺激），也应立即将受害者送往医院。^[1]

食入：切勿给失去知觉者喂食任何东西。用水漱口。^[20]

合适的灭火剂：用水雾，耐醇泡沫，干粉或二氧化碳灭火。^[20]消防员的特殊防护用具：如必要的话，戴自给式呼吸器去救火。^[20]

根据《GB2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定，丙二醇的功能为：稳定剂和凝固剂、抗结剂、消泡剂、乳化剂、水分保持剂、增稠剂。丙二醇被中国国家标准批准作为食品添加剂使用，在生湿面制品和糕点中的用量限值分别为1.5 g/kg和3 g/kg。^[11]

在1974年粮农组织/世卫组织专家委员会第十七次报告里，给出了丙二醇的ADI值（每日容许摄入量，指人或动物每日摄入某种化学物质对健康无任何已知的不良效应的剂量）是25 mg/kg。^[11]