Tìm hiểu về nhóm chất Tert-Butyl và các dẫn xuất quan trọng

Tìm hiểu về nhóm chất tert-butyl và các dẫn xuất của nó, bao gồm tính chất cấu trúc, tính chất lý hóa, ứng dụng công nghiệp và vấn đề an toàn sức khỏe khi sử dụng các hợp chất này.

1. Tert-Butyl là gì

Tert-butyl là nhóm thế bậc ba có cấu trúc bao gồm một nguyên tử cacbon trung tâm liên kết với ba nhóm metyl (CH₃). Công thức hóa học của nhóm tert-butyl là (CH₃)₃C-, còn được viết tắt là t-Bu trong nhiều văn bản hóa học.

2. Dẫn xuất quan trọng của Tert-Butyl

2.1. Tert-Butanol (Rượu Tert-Butyl)

Tên khác: Tert-Butyl Alcohol, TBA, 2-Methyl-2-Propanol

Công thức hóa học: C₄H₁₀O

Số CAS: 75-65-0

Ngoại quan: Chất lỏng hoặc rắn trong suốt, có mùi đặc trưng tương tự như rượu

Tính chất vật lý và hóa học

• Trạng thái: Ở nhiệt độ phòng, Tert-Butanol có thể tồn tại ở dạng lỏng hoặc rắn (do nhiệt độ nóng chảy tương đối cao).
• Nhiệt độ nóng chảy: ~ 25-26°C
• Nhiệt độ sôi: ~ 82-83°C
• Độ hòa tan: Hòa tan hoàn toàn trong nước, ethanol, ether và các dung môi hữu cơ khác.
• Tính dễ cháy: Dễ cháy, tạo thành hỗn hợp hơi dễ cháy với không khí.

Ứng dụng chính

• Dung môi công nghiệp: Được sử dụng trong sản xuất sơn, vecni, nhựa và chất phủ.
• Tiền chất hóa học: Là nguyên liệu tổng hợp MTBE (Methyl Tert-Butyl Ether), phụ gia xăng giúp tăng trị số octan.
• Dược phẩm & mỹ phẩm: Được sử dụng trong điều chế thuốc, nước hoa, mỹ phẩm nhờ khả năng hòa tan tốt.
• Chất chống đông: Được sử dụng trong các sản phẩm chống đông nhờ khả năng làm giảm điểm đóng băng của dung dịch.
• Hóa chất phòng thí nghiệm: Dùng trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu hóa học.

Lưu ý an toàn & bảo quản

• Tránh tiếp xúc trực tiếp với da và mắt, có thể gây kích ứng.
• Dễ bay hơi, nên bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát và tránh xa nguồn lửa.
• Hít phải hơi Tert-Butanol có thể gây chóng mặt hoặc kích ứng hô hấp.

Rượu Tert Butyl

2.2. Tert-Butyl Metyl Ether (MTBE)

Tên khác: Methyl Tert-Butyl Ether, MTBE

Công thức hóa học: C₅H₁₂O

Số CAS: 1634-04-4

Ngoại quan: Chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có mùi giống ete đặc trưng.

Tính chất vật lý và hóa học

• Trạng thái: Chất lỏng dễ bay hơi
• Nhiệt độ sôi: ~55-56°C
• Nhiệt độ nóng chảy: ~ -109°C
• Mật độ: ~ 0,74 g/cm³ (nhẹ hơn nước)
• Độ hòa tan: Hòa tan một phần trong nước, hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ như xăng, rượu, ete.
• Tính dễ cháy: Rất dễ cháy, tạo thành hỗn hợp hơi dễ cháy với không khí.

Ứng dụng chính

• Phụ gia xăng: MTBE làm tăng chỉ số octan của xăng và cho phép đốt cháy nhiên liệu trong động cơ hiệu quả hơn. Chỉ số octan pha trộn cao của MTBE cũng cho phép thay thế các thành phần pha trộn độc hại như chì, mangan và benzen trong xăng. Vì vậy, MTBE cho phép tạo ra nhiên liệu sạch hơn, góp phần cải thiện chất lượng không khí.
• Dung môi công nghiệp: Dùng làm dung môi trong sản xuất các sản phẩm nhựa, cao su và hóa dầu. Được sử dụng trong chiết xuất hóa học hữu cơ và tổng hợp hóa học.
• Ứng dụng y tế và dược phẩm: Được nghiên cứu trong điều trị sỏi mật nhờ khả năng hòa tan cholesterol.
• Sản xuất hóa chất khác: Là nguyên liệu trung gian để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác như Isobutylene.

Lưu ý an toàn & bảo quản

• Môi trường: MTBE có thể gây ô nhiễm nguồn nước nếu bị rò rỉ, vì nó hòa tan trong nước và khó phân hủy sinh học.
• Sức khỏe: Tiếp xúc lâu dài có thể gây kích ứng da, mắt và hệ hô hấp; Hít phải hơi MTBE có thể gây chóng mặt và buồn nôn.
• Bảo quản: Nơi khô ráo, tránh xa nguồn nhiệt, lửa và tia lửa điện.

Metyl Tert Butyl Ether

2.3. Tert-Butyl axetat

Tên khác: Tert-Butyl Ethanoate, Axit axetic Tert-Butyl Ester, TBAC

Công thức hóa học: C₆H₁₂O₂

Số CAS: 540-88-5

Ngoại quan: Chất lỏng không màu, có mùi ngọt nhẹ đặc trưng.

Tính chất vật lý và hóa học

• Trạng thái: Chất lỏng dễ bay hơi
• Nhiệt độ sôi: ~ 98-99°C
• Nhiệt độ nóng chảy: ~ -58°C
• Mật độ: ~ 0,86 g/cm³ (nhẹ hơn nước)
• Độ hòa tan: Ít tan trong nước nhưng hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ như ethanol, ether, hydrocarbon.
• Tính dễ cháy: Dễ cháy, tạo ra hơi dễ cháy khi tiếp xúc với không khí.

Ứng dụng chính

• Dung môi công nghiệp: TBAC được sử dụng làm dung môi thay thế cho các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) nhờ khả năng bay hơi nhanh và ít độc hại. Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất sơn, mực, keo và chất phủ.
• Công nghiệp sơn & phủ bề mặt: Dùng trong sản xuất sơn ô tô, sơn công nghiệp và sơn gỗ, giúp cải thiện độ bóng và tốc độ khô.
• Chất tẩy rửa, tẩy dầu mỡ: Dùng trong dung dịch tẩy dầu mỡ, làm sạch bề mặt kim loại trước khi sơn phủ.
• Ngành dược phẩm & mỹ phẩm: Là thành phần trong một số sản phẩm mỹ phẩm, nước hoa do có mùi dễ chịu.

Lưu ý an toàn & bảo quản

• Ảnh hưởng sức khỏe: Tiếp xúc trực tiếp có thể gây kích ứng da, mắt và đường hô hấp. Hít phải hơi TBAC trong thời gian dài có thể gây chóng mặt, đau đầu.
• Bảo quản: Nơi khô ráo, thoáng mát, tránh xa nguồn nhiệt, lửa và tia lửa điện. Đóng chặt nắp để tránh bay hơi và ô nhiễm không khí.

Tert Butyl Acetate

2.4. Tert-Butyl Acrylat (TBA)

Tên khác: Acrylate Tert-Butyl, TBA

Công thức hóa học: C₇H₁₂O₂

Số CAS: 1663-39-4

Ngoại quan: Chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng.

Tính chất vật lý và hóa học

• Trạng thái: Chất lỏng dễ bay hơi
• Nhiệt độ sôi: ~ 120-122°C
• Nhiệt độ nóng chảy: ~ -67°C
• Mật độ: ~ 0,88 g/cm³
• Độ hòa tan: Hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ như etanol, ete, axeton nhưng ít tan trong nước.
• Tính dễ cháy: Dễ cháy, tạo thành hỗn hợp hơi dễ cháy với không khí.

Ứng dụng chính

• Sản xuất polyme & nhựa: Là monome quan trọng trong sản xuất nhựa acrylic và polyme chức năng. Được sử dụng để tổng hợp copolyme nhằm cải thiện độ đàn hồi, độ bám dính và khả năng kháng hóa chất.
• Sơn, chất kết dính & chất phủ: Được sử dụng trong sản xuất sơn công nghiệp và chất phủ bảo vệ, giúp nâng cao độ bám dính và khả năng chống mài mòn. Là một thành phần trong keo nhựa nên keo có độ bền cao.
• Công nghiệp giấy & dệt: Dùng làm chất phụ gia trong xử lý bề mặt vải, giúp tăng độ bền và khả năng chống thấm nước. Được sử dụng trong ngành giấy để tăng độ bền cơ học.
• Chất trung gian hóa học: Được sử dụng trong quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác trong ngành hóa chất và dược phẩm.

Lưu ý an toàn & bảo quản

• Ảnh hưởng sức khỏe: Có thể gây kích ứng da, mắt và đường hô hấp. Hít phải hơi TBA trong thời gian dài có thể gây đau đầu và chóng mặt.
• Bảo quản: Nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nguồn nhiệt. Đóng chặt nắp để tránh bay hơi và phản ứng với không khí.

2.5. Butyl Hydroquinone bậc ba (TBHQ)

Tên khác: Tert-Butylhydroquinone, TBHQ

Công thức hóa học: C₁₀H₁₄O₂

Số CAS: 1948-33-0

Ngoại quan: Chất rắn kết tinh màu trắng hoặc hơi vàng, có mùi nhẹ đặc trưng.

Tính chất vật lý và hóa học

• Trạng thái: Chất rắn hoặc bột tinh thể màu trắng
• Nhiệt độ nóng chảy: ~ 126-128°C
• Độ hòa tan: Ít tan trong nước nhưng hòa tan trong ethanol, dầu mỡ và các dung môi hữu cơ khác.
• Tính ổn định: Ổn định ở nhiệt độ phòng, không bay hơi, có đặc tính chống oxy hóa mạnh.

Ứng dụng chính

• Chất chống oxy hóa trong thực phẩm: TBHQ được dùng làm phụ gia thực phẩm (E319) giúp bảo quản dầu ăn, mỡ động vật, thực phẩm đã qua chế biến (như snack, mì ăn liền, đồ hộp) bằng cách ngăn chặn quá trình oxy hóa gây hư hỏng thực phẩm.
• Công nghiệp mỹ phẩm: Được sử dụng trong mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân để bảo vệ thành phần dầu khỏi bị oxy hóa.
• Công nghiệp dược phẩm: Được nghiên cứu là chất bảo vệ tế bào khỏi tác hại của quá trình oxy hóa, có tiềm năng trong lĩnh vực y học.
• Ứng dụng trong ngành nhựa & cao su: Dùng để ổn định nhựa, polyme và cao su, giúp tăng tuổi thọ sản phẩm.

Lưu ý về an toàn & bảo quản: Ảnh hưởng đến sức khỏe: TBHQ được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận là an toàn khi dùng với liều lượng thấp trong thực phẩm, nhưng nếu tiêu thụ quá mức có thể gây buồn nôn, chóng mặt và ảnh hưởng đến hệ thần kinh. Tiếp xúc trực tiếp với TBHQ có thể gây kích ứng da và mắt.

Bảo quản: Nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh sáng trực tiếp để đảm bảo độ ổn định hóa học.

Nhóm tert-butyl và các dẫn xuất của nó đóng vai trò quan trọng trong hóa học hữu cơ và công nghiệp, với các ứng dụng từ nhiên liệu, dung môi, monome trong sản xuất polymer, đến phụ gia thực phẩm và nguyên liệu thô để tổng hợp dược phẩm. Mỗi dẫn xuất tert-butyl có các đặc tính vật lý và hóa học riêng biệt cũng như các ứng dụng công nghiệp cụ thể.