丙三醇（glycerol）又叫甘油（Glycerine），是一種既自然存在于動(dòng)植物油脂中也可人工合成的有機(jī)化合物，分子式為C?H?O?。丙三醇是粘稠、味甘、無臭、無毒的無色液體，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中的羥基具有親水性，所以丙三醇具有極強(qiáng)的吸濕性并且可以和水、酒精任意比例互溶。丙三醇密度為1.26331 g/cm3（水=1），沸點(diǎn)為290 ℃，易燃。丙三醇的化學(xué)性質(zhì)與大多數(shù)醇類相似，可與酸發(fā)生酯化反應(yīng)，還能發(fā)生取代、酯[zhǐ]交換、脫水反應(yīng)，但三個(gè)羥基也使其化學(xué)性質(zhì)特殊，如顯微酸性能與堿反應(yīng)。
丙三醇的用途廣泛，是重要的有機(jī)原料，用于氣相色譜固定液及有機(jī)合成等，可以由動(dòng)植物油脂或丙烯制得。由于具有吸水作用，因此丙三醇可用于化妝品和護(hù)膚品中的保濕成分，或者加入煙草中防止干燥。工業(yè)上，丙三醇可制備三硝酸甘油酯用作液體燃料的抗凍劑，還可制備硝化甘油用于制作炸藥。丙三醇還有潤腸作用，可用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
發(fā)現(xiàn)及利用歷史
丙三醇別名甘油，1779年，瑞典化學(xué)家卡爾·舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742-1786）從鉛黃和橄欖油加熱所得混合物中分離得到并稱為“甘甜的油”，但他只是將其定義為脂肪中的有甜味的成分并沒有繼續(xù)研究其化學(xué)式。1811年，法國化學(xué)家謝弗勒爾（Michel Eugène Chevreul，1786-1889）才給這個(gè)成分命名為甘油，英文名"glycerol"和"glycerine"都來源自希臘語Chevreul，為甘甜的意思到了1836年，法國化學(xué)家珀盧茲（Theophile Jules Pelouze，1807-1867）推導(dǎo)出甘油的化學(xué)式C?H?(OH)?。隨后，維爾茨（Wurtz Charles Adolphe，1817-1884）確定了丙三醇的結(jié)構(gòu)。
丙三醇的商業(yè)化是從炸藥發(fā)明人阿爾弗雷德·諾貝爾（Alfred Bernhard Nobel，1833-1896）1866年發(fā)明了甘油炸藥開始的，丙三醇與硝酸和濃硫酸的混合液反應(yīng)生成三硝基甘油酯就是甘油炸藥的原料，俗稱硝化甘油。現(xiàn)在的丙三醇用途已經(jīng)從炸藥延伸到了日化工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、煙草等領(lǐng)域。
分子結(jié)構(gòu)
丙三醇屬于多元醇，其官能團(tuán)是羥基，碳鏈上的三個(gè)碳分別連有一個(gè)羥基，中間一個(gè)為仲醇羥基，其它兩個(gè)為伯醇羥基。所有的原子間均以單鍵相連，因此有相當(dāng)大的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)自由度，丙三醇分子可以通過旋轉(zhuǎn)O-H鍵的方向可以形成多種穩(wěn)定的構(gòu)象。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
丙三醇分子量約為92.09，為無色無臭的油性黏稠液體，具有甜味，揮發(fā)性較低，且具有較強(qiáng)的吸濕性，可吸收空氣中的水分。丙三醇在低溫下傾向于過冷而非結(jié)晶。丙三醇混溶于水和醇類（如甲醇、乙醇等），微溶于丙酮和乙酸乙酯，溶于11倍的乙酸乙酯，約500倍的乙醚，但是不溶于苯、三氯甲烷等氯化溶劑、長鏈脂肪醇及醚等，這種物理性質(zhì)是由于因?yàn)楸伎膳c水分子形成氫鍵。溶于水中的丙三醇水溶液黏度會(huì)降低，且具有抗凍性，在冷卻系統(tǒng)中用作防凍劑。丙三醇可燃，遇二氧化鉻、氯酸鉀等強(qiáng)氧化劑能引起燃燒和爆炸，與其他醇類一樣是極性分子，因此其飽和蒸氣壓低。
化學(xué)性質(zhì)
丙三醇的化學(xué)性質(zhì)與大多數(shù)醇類相似，不過由于分子結(jié)構(gòu)含有3個(gè)羥基，因此化學(xué)性質(zhì)較活潑，可發(fā)生大多數(shù)常見的化學(xué)反應(yīng)，主要反應(yīng)如下。
醚化反應(yīng)
丙三醇與各種烷化劑可以發(fā)生環(huán)化反應(yīng)形成脂肪族和芳香族甘油醚。
環(huán)化反應(yīng)
丙三醇與醛或反應(yīng)能形成環(huán)狀縮醛和縮酮。
酯化反應(yīng)
丙三醇和飽和的/不飽和的脂肪酸經(jīng)酯化反應(yīng)可生成甘油酯，在反應(yīng)中羥基可逐步酯化，形成甘油單酯C?H?(OH)?(OCOR)，甘油二酯C?H?(OH)(OCOR)?和三酸甘油脂C?H?(OCOR)?；和無機(jī)酸也能發(fā)生酯化反應(yīng)，生成單酯、二酯或三酯。
化反應(yīng)，生成單酯、二酯或三酯。
最重要的是和硝酸的反應(yīng)，在嚴(yán)格冷卻的條件下，將甘油滴入濃硝酸和濃硫酸（催化劑）的混合酸中進(jìn)行反應(yīng)，生成三硝酸甘油酯，又名硝化甘油。硝化甘油可用于制作炸藥、推進(jìn)劑和心臟興奮劑。
取代反應(yīng)
丙三醇中的羥基和一元醇的羥基相同，易被鹵化氫等鹵化物的鹵原子取代而成為鹵代物，但是三個(gè)羥基化學(xué)活性不同，1,3位上的羥基活性更大，易被取代。比如在110 ℃與氯化氫氣體反應(yīng)生成氯代醇，即3-氯-1,2-丙二醇和2-氯-1,3丙二醇的混合物，其中以前者為多。繼續(xù)通入氯化氫氣體，可以得到二氯衍生物，1,3-二氯-2-丙醇比2,3-二氯-1-丙醇多。
酯交換反應(yīng)
丙三醇和丙三醇三酸酯反應(yīng)可以生成脂肪酸和丙三醇單酸酯或者丙三醇二酸酯，方程式如下：
脫水反應(yīng)
丙三醇的熱穩(wěn)定性好，加熱到180 ℃才發(fā)生脫水反應(yīng)，在有硫酸存在下加熱也可發(fā)生脫水反應(yīng)，分子間脫水可以得到甘油醚；分子內(nèi)脫水得到丙烯醛。
氧化反應(yīng)
丙三醇在正常情況下不會(huì)在空氣中氧化，但丙三醇很容易被其他氧化劑氧化，和弱氧化劑反應(yīng)時(shí)，只發(fā)生一個(gè)羥基的氧化生成甘油醛，如被硝酸氧化生成甘油醛和二羥基丙酮；
遇到強(qiáng)氧化劑如高錳酸鉀被氧化生成2-羥基丙二酸，也叫丙醇二酸，2-羥基丙二酸可進(jìn)一步被氧化成丙酮二酸；
遇高碘酸被氧化生成甲酸和甲醛；
遇重鉻酸鉀被氧化地最徹底，生成CO?和H?O，利用這個(gè)反應(yīng)可以用重鉻酸鉀測定丙三醇；遇二氧化鉻、氯酸鉀等強(qiáng)氧化劑能引起燃燒或爆炸。
與堿反應(yīng)
丙三醇分子中的三個(gè)羥基相互影響使得丙三醇羥基上的氫可輕微解離，使丙三醇呈現(xiàn)微弱酸性，能與堿性氫氧化物反應(yīng)生成醇化物。比如與新制得的氫氧化銅作用可生成顏色鮮艷的藍(lán)色甘油銅，這個(gè)反應(yīng)式也常用來區(qū)分多元醇和一元醇。反應(yīng)方程式如下：
制備方法
丙三醇的工業(yè)制備方法主要分為兩類。自然界中，丙三醇以動(dòng)植物油脂的形式廣泛存在，這些酯是丙三醇的羧酸酯，因此可以從天然動(dòng)植物油脂的水解中得到，比如肥皂工業(yè)的副產(chǎn)品（油脂在堿性條件下水解）和淀粉發(fā)酵，這種方法得到的丙三醇被稱為“天然甘油”；另一個(gè)制備方法是以石油裂解氣中的丙烯為原料，高溫氯化或者氧化制備得丙三醇，被稱為“合成甘油”。
天然甘油
這種制備方法按原料不同分為兩類，一類是從動(dòng)植物油脂在堿性下生產(chǎn)肥皂或在酸性下生產(chǎn)脂肪酸的過程中回收丙三醇，被稱為皂化甘油。42%的皂化甘油來自肥皂工業(yè)副產(chǎn)，58%的皂化甘油來自脂肪酸工業(yè)副產(chǎn)。另一類是以淀粉為原料經(jīng)發(fā)酵、分離而得的發(fā)酵甘油。
皂化甘油
皂化甘油即油脂皂化制肥皂、水解制脂肪酸的副產(chǎn)物，生產(chǎn)過程一般包括：反應(yīng)，回收和精制等三個(gè)步驟，反應(yīng)流程圖如下圖所示，水解反應(yīng)得到的甘油水溶液，又稱甜水。油脂水解反應(yīng)有常壓、中壓和高壓三種水解法，目前已普遍采用連續(xù)高壓水解法，反應(yīng)不使用催化劑，所得油水中甘油含量更高且一般不含無機(jī)酸。
回收過程是為了得到甘油含量在80%以上的粗甘油，主要包括凈化和濃縮兩個(gè)步驟。流程圖如下。
回收得到的粗甘油的精制過程一般包括蒸餾、漂白和脫臭。流程圖如下。
發(fā)酵甘油
發(fā)酵甘油的生產(chǎn)流程為：
①淀粉進(jìn)行糖化為葡萄糖。
②把葡萄糖等按配料比投放進(jìn)菌種進(jìn)行發(fā)酵。
③提取丙三醇。這是該工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一般使用離子交換樹脂凈化法和層析分離法。
但是到目前為止，發(fā)酵甘油生產(chǎn)工藝尚不成熟，產(chǎn)量很少，只是在個(gè)別地方采用，或者作為糖廠加工時(shí)綜合利用糖類的產(chǎn)物。
合成甘油
合成甘油的主要生產(chǎn)方法有丙烯氯化法和丙烯氧化法兩種。
丙烯氯化法
丙烯氯化法也被稱為氯丙烯-環(huán)氧氯丙烷法，其過程主要包括：丙烯高溫氯化、氯丙烯次氯酸化、二氯丙醇皂化和環(huán)氧氯丙烷的水解等四步，是合成甘油最重要的生產(chǎn)方法。環(huán)氧氯丙烷水解制甘油是在150 ℃、1.37 MPa二氧化碳?jí)毫ο拢?0%氫氧化鈉和1%碳酸鈉的水溶液中進(jìn)行，生成甘油含量為5-20%的含氯化鈉的甘油水溶液，經(jīng)濃縮、脫鹽、蒸餾，得純度為98%以上的甘油。反應(yīng)方程式和流程如下圖所示。
丙烯過乙酸氧化法
丙烯過乙酸氧化法由四個(gè)步驟組成，第一步是丙烯與過乙酸環(huán)氧化作用生成環(huán)氧丙烷，第二步是環(huán)氧丙烷液相異構(gòu)化生成烯丙醇，第三步是烯丙醇與過乙酸發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)生成C3H6O2，第四步是環(huán)氧丙醇水解得到丙三醇。每步反應(yīng)方程式如下。
與丙烯氯化法相比，丙烯氧化法的最大優(yōu)點(diǎn)是不用氯氣，也不存在大量廢水的處理問題。但此法的工藝復(fù)雜且聯(lián)產(chǎn)大量的乙酸，乙酸的腐蝕問題是影響這一方法大量應(yīng)用的關(guān)鍵。
應(yīng)用領(lǐng)域
丙三醇是應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的重要化工產(chǎn)品，主要用于樹脂（如丙烯酸甲酯和氨甲酸酯）、國產(chǎn)日化品牌產(chǎn)品（如牙膏和化妝品）、煙草、食品、飲料、醫(yī)藥和炸藥等的生產(chǎn)。
食品工業(yè)
丙三醇是甘油三酸酯分子的骨架成分。當(dāng)人體攝入食用脂肪時(shí)，其中的甘油三酸酯經(jīng)過體內(nèi)代謝分解形成丙三醇并儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞中，除了以脂肪的形式存在外，丙三醇也在啤酒和葡萄酒中的發(fā)酵產(chǎn)物中自由存在。可見，丙三醇對(duì)人體無害，而且口服丙三醇不會(huì)被口腔中的細(xì)菌吸收導(dǎo)致齲病，因此具有較高的食用安全性被應(yīng)用于食品工業(yè)。食品中加入甘油，通常是作為一種甜味劑和保濕物質(zhì)。丙三醇可以增加人體組織中的水分含量，所以可以增加高熱環(huán)境下人體的運(yùn)動(dòng)能力。此外丙三醇在人體中代謝可以產(chǎn)生與葡萄糖大致相同的能量為運(yùn)動(dòng)員供能，還可以將體表及皮下的水分轉(zhuǎn)移到血液和肌肉中，使運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)時(shí)間延長、表現(xiàn)更好。丙三醇的甜度是蔗糖的0.6倍，因此可用作甜味劑加入無糖口香糖等產(chǎn)品中；由于吸水性，所以可作為面包、蛋糕類的水分保持劑，在制作時(shí)添加進(jìn)食品，使食品保持柔軟，更加可口；載體溶劑（用于香料、色素、非水溶性防腐劑等）；由于強(qiáng)吸水性，所以可以外用吸收包裝袋中的水分，降低食品的水分，延長食品保質(zhì)期。食品工業(yè)另一個(gè)重要的丙三醇應(yīng)用，是在食品加工中使用丙三醇制得脂肪酸的甘油酯，它們是許多產(chǎn)品的乳化劑和穩(wěn)定劑。可食用的單甘油酯有助于在食品中保持水分平衡延長食品的保質(zhì)期，并且添加到人造黃油中可以增加可塑性。單甘油酯也用于沙拉，冷凍甜點(diǎn)，糖果和食品包裝。
日用化學(xué)品
丙三醇作為護(hù)膚品在我們的日常生活中非常的常見。在冬天空氣比較干燥時(shí)，外涂丙三醇之后丙三醇會(huì)在皮膚表面形成水膜和保護(hù)膜，防止皮膚內(nèi)的水分流失，并且吸收空氣中水分，使皮膚保留水分、滋潤、嫩滑；丙三醇還能滲入表皮角質(zhì)細(xì)胞，使表皮角質(zhì)細(xì)胞恢復(fù)正常的細(xì)胞代謝，起到潤膚作用，因此可以用作皮膚潤滑保濕護(hù)膚品如雪花膏，肥皂和護(hù)手霜等，供皮膚敏感的人群使用。
防凍劑
丙三醇含有的三個(gè)羥基能與水分子形成牢固的氫鍵，比水分子之間形成的氫鍵更穩(wěn)定，所以破壞了冰的形成。水中含有70％的丙三醇的最小冰點(diǎn)溫度約為-37.78 ℃。而丙三醇與其他防凍劑如乙二醇相比沒有毒性，所以工業(yè)上常用作汽車和飛機(jī)液體燃料以及油田的防凍劑；在實(shí)驗(yàn)室中，它也被用作冷凍保護(hù)劑存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)生物（如真菌，細(xì)菌，線蟲和哺乳動(dòng)物胚胎）。
醫(yī)學(xué)
丙三醇可用于醫(yī)療，制藥。丙三醇濃度低于50%的丙三醇溶液可以作為鎮(zhèn)痛劑，在軟膏和凝膠中有重要應(yīng)用。除了可以作食品的甜味劑，還可以將丙三醇加入藥物如止咳劑中，使藥物的苦性降低。丙三醇可以穩(wěn)定血糖和胰島素。丙三醇有潤腸作用，可用于灌腸或制成栓劑如開塞露改善便秘。丙三醇與硝酸作用的產(chǎn)物硝化甘油除了可以作炸藥，還有擴(kuò)張心冠狀動(dòng)脈的作用，可增加心肌供血供氧用于治療心絞痛。
丙三醇是輕度抗菌和抗病毒藥，可用于傷口治療。含丙三醇85％的溶液顯示出殺菌性和抗病毒作用，用含丙三醇85％的溶液治療的傷口大約2小時(shí)后炎癥減少。因此，它被廣泛用于傷口護(hù)理產(chǎn)品，包括基于丙三醇的水凝膠片和其他傷口護(hù)理。除三度燒傷外，它均經(jīng)過所有類型的傷口治療批準(zhǔn)。
其他用途
煙草中丙三醇的含量如果達(dá)到3％，可保持煙草濕潤和柔軟，以防止加工過程中斷裂，并確保香煙和其他煙草產(chǎn)品的新鮮度。
安全事宜
在研究、開發(fā)和生產(chǎn)方面的長期經(jīng)驗(yàn)表明，丙三醇是最安全的工業(yè)化學(xué)材料之一。盡管如此，在處理丙三醇時(shí)也需要符合工業(yè)安全。
健康危害
丙三醇本身無毒，但吸入、攝入或經(jīng)皮膚吸收后對(duì)身體有害。對(duì)眼睛、皮膚有刺激作用，會(huì)引起強(qiáng)烈的刺痛和灼熱的感覺，但沒有明顯的傷害。口服大劑量或接觸時(shí)間長可引起頭痛、口渴、惡心、嘔吐、腹瀉，但癥狀輕微，臥床休息后即可消失。
燃爆危險(xiǎn)
丙三醇遇明火、高熱可燃，并且會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳等有害燃燒產(chǎn)物，丙三醇與強(qiáng)氧化劑如氯酸鉀接觸可能爆炸，因此在貯存時(shí)要注意。如果出現(xiàn)丙三醇著火，消防人員須佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上風(fēng)向滅火。盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻，直至滅火結(jié)束。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產(chǎn)生聲音，必須馬上撤離。用水噴射逸出液體，使其稀釋成不燃性混合物，并用霧狀水保護(hù)消防人員。滅火劑：水、霧狀水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。
環(huán)境影響
丙三醇釋放或溢出對(duì)環(huán)境沒有太大的有害影響。在水中，丙三醇除了會(huì)被生物以中等速率降解而消耗氧氣外，它似乎沒有任何作用。
急救措施
丙三醇進(jìn)入眼睛：首先檢查受害者是否佩戴隱形眼鏡，如果存在要及時(shí)取出，同時(shí)致電醫(yī)院或毒物控制中心，用水或普通鹽水溶液將受害者的眼睛沖洗20至30分鐘。在沒有醫(yī)生的具體指示的情況下，請勿將任何藥膏、油或藥物放在受害者的眼中。即使沒有癥狀（例如發(fā)紅或刺激），將受害者眼部沖洗后也需要立即將受害者送到往醫(yī)院。
丙三醇接觸皮膚：立即用水大量沖洗接觸部位，同時(shí)脫去接觸衣物。用肥皂和水輕輕清洗所有接觸的皮膚區(qū)域。如果出現(xiàn)發(fā)紅或刺激等癥狀，請立即致電醫(yī)院并按醫(yī)院要求前往醫(yī)院接受治療。
吸入丙三醇：立即離開含丙三醇的區(qū)域，去空氣新鮮處深呼吸新鮮空氣。如果出現(xiàn)例如呼吸困難，咳嗽癥狀，請立即將前往醫(yī)院接受治療。為了預(yù)防吸入丙三醇，應(yīng)該為進(jìn)入未知氛圍的救援人員提供適當(dāng)?shù)暮粑Ｗo(hù)，并盡可能使用獨(dú)立的呼吸器（SCBA）。
攝入丙三醇：不要催吐！如果有意識(shí)且沒有抽搐，可以喝1到2杯水以稀釋丙三醇，然后立即致電醫(yī)院并按醫(yī)院要求決定是否前往醫(yī)院接受治療。如果出現(xiàn)抽搐或受害者無意識(shí)，不要喂入任何東西，而是確保受害者的氣道開放，并讓受害者的頭部側(cè)到一邊使得頭部低于身體，立即將受害者運(yùn)送到醫(yī)院。
泄露應(yīng)急處理
如果出現(xiàn)丙三醇泄露，應(yīng)迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。如果出現(xiàn)小量泄漏，則用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏則需構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。
操作與貯存注意事項(xiàng)
進(jìn)行丙三醇相關(guān)操作時(shí)應(yīng)在密閉條件下操作，并注意通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（半面罩），戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。要注意防止丙三醇蒸氣泄漏到工作場所空氣中，避免與氧化劑、酸類接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。要注意倒空的容器可能殘留丙三醇。
在運(yùn)輸前應(yīng)先檢查包裝容器是否完整、密封，運(yùn)輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與氧化劑、酸類、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。運(yùn)輸車船必須徹底清洗、消毒，否則不得裝運(yùn)其它物品。船運(yùn)時(shí)，配裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離臥室、廚房，并與機(jī)艙、電源、火源等部位隔離。公路運(yùn)輸時(shí)要按規(guī)定路線行駛。
丙三醇性能穩(wěn)定，但有很大的吸濕性，空氣中濕度越大，其吸收水分也越多，丙三醇中殘留的濕氣對(duì)鋼材有腐蝕性，因此為了防止丙三醇與潮濕空氣接觸而使純度降低且腐蝕容器，丙三醇一般采用桶裝或槽車運(yùn)送，最好應(yīng)在氮覆蓋下低溫儲(chǔ)存，丙三醇貯槽應(yīng)涂以保護(hù)性涂料（如PF襯里）或選用鋁材或特種鋼制造，并以空氣密封。儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離火種、熱源，與氧化劑、酸類分開存放于干燥、通風(fēng)的庫房。
參考資料 >