![]() | |||
| |||
![]() | |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК Пропан-1,2,3-триол [1] | |||
Другие имена
| |||
Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) |
| ||
ЧЭБИ | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
Информационная карта ECHA | 100.000.263 | ||
Номер E | E422 (загустители, ...) | ||
| |||
КЕГГ | |||
CID PubChem |
| ||
УНИИ | |||
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
Характеристики | |||
С3Н8О3 | |||
Молярная масса | 92,094 г·моль −1 | ||
Появление | Бесцветная гигроскопичная жидкость. | ||
Запах | Без запаха | ||
Плотность | 1,261 г/см 3 | ||
Температура плавления | 17,8 °C (64,0 °F; 290,9 К) | ||
Точка кипения | 290 °C (554 °F; 563 К) [5] | ||
смешивающийся [2] | |||
лог P | −2,32 [3] | ||
Давление пара | 0,003 мм рт. ст. (0,40 Па) при 50 °C [2] | ||
−57,06 × 10 −6 см 3 /моль | |||
Показатель преломления ( nD ) | 1.4746 | ||
Вязкость | 1,412 Па·с (20 °C) [4] | ||
Фармакология | |||
A06AG04 ( ВОЗ ) A06AX01 ( ВОЗ ), QA16QA03 ( ВОЗ ) | |||
Опасности | |||
NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
точка возгорания | 160 °C (320 °F; 433 K) (закрытый тигель) 176 °C (349 °F; 449 K) (открытый тигель) | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (допустимый) | TWA 15 мг/м 3 (всего) TWA 5 мг/м 3 (соотв.) [2] | ||
РЕЛ (рекомендуется) | Не установлено [2] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | НД [2] | ||
Паспорт безопасности (SDS) | JT Baker версия 2008 архив | ||
Страница дополнительных данных | |||
Глицерин (страница данных) | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Глицерин ( / ˈ ɡ l ɪ s ə r ɒ l / ) [6] представляет собой простое триольное соединение. Это бесцветная, не имеющая запаха, вязкая жидкость, сладкая на вкус и нетоксичная. Глицериновая основа содержится в липидах , известных как глицериды . Он также широко используется в качестве подсластителя в пищевой промышленности и в качестве увлажнителя в фармацевтических составах . Благодаря своим трем гидроксильным группам глицерин смешивается с водой и является гигроскопичным по своей природе. [7]
Современное использование слова глицерин (альтернативное написание glycerin ) относится к коммерческим препаратам с чистотой менее 100%, обычно 95% глицерина. [8]
Хотя ахиральный , глицерин прохиральный по отношению к реакциям одного из двух первичных спиртов. Таким образом, в замещенных производных стереоспецифическая нумерация маркирует молекулу префиксом sn - перед названием основы молекулы. [9] [10] [11]
Глицерин обычно получают из растительных и животных источников, где он встречается в триглицеридах , эфирах глицерина с длинноцепочечными карбоновыми кислотами . Гидролиз , омыление или переэтерификация этих триглицеридов производит глицерин, а также производное жирной кислоты:
Триглицериды можно омылять гидроксидом натрия с образованием глицерина и жирной натриевой соли или мыла .
Типичные растительные источники включают соевые бобы или пальму . Животный жир является еще одним источником. С 2000 по 2004 год в Соединенных Штатах и Европе производилось около 950 000 тонн в год; 350 000 тонн глицерина было произведено только в США. [12] Примерно с 2010 года наблюдается большой избыток глицерина как побочного продукта биотоплива , что было установлено, например, директивой ЕС 2003/30/EC , которая требовала замены 5,75% нефтяного топлива источниками биотоплива во всех государствах-членах . [7] Сырой глицерин, полученный из триглицеридов, имеет переменное качество, с низкой ценой продажи, составляющей всего 0,02–0,05 долл. США за килограмм уже в 2011 году. [13] Его можно очистить довольно дорогим способом путем обработки активированным углем для удаления органических примесей, щелочью для удаления непрореагировавших эфиров глицерина и ионным обменом для удаления солей. Глицерин высокой чистоты (более 99,5%) получают путем многоступенчатой перегонки; вакуумная камера необходима из-за его высокой температуры кипения (290 °C). [7]
Следовательно, переработка глицерина представляет собой более сложную задачу, чем его производство, например, путем преобразования в карбонат глицерина [14] или в синтетические прекурсоры, такие как акролеин и эпихлоргидрин. [15]
Хотя обычно это уже не экономично , глицерин можно синтезировать различными способами. Во время Второй мировой войны синтетические процессы получения глицерина стали приоритетом национальной обороны, поскольку он является предшественником нитроглицерина . Эпихлоргидрин является наиболее важным предшественником. Хлорирование пропилена дает аллилхлорид , который окисляется гипохлоритом до дихлоргидрина , который реагирует с сильным основанием, давая эпихлоргидрин . Эпихлоргидрин можно гидролизовать до глицерина. Процессы без хлора из пропилена включают синтез глицерина из акролеина и пропиленоксида . [7]
В пищевых продуктах и напитках глицерин служит увлажнителем , растворителем и подсластителем , а также может помочь сохранить продукты . Он также используется в качестве наполнителя в коммерчески приготовленных продуктах с низким содержанием жира (например, печенье ) и в качестве загустителя в ликерах . Глицерин и вода используются для сохранения определенных видов листьев растений. [16] Как заменитель сахара , он содержит приблизительно 27 килокалорий на чайную ложку (у сахара их 20) и на 60% такой же сладкий , как сахароза . Он не питает бактерии , которые образуют зубной налет и вызывают кариес . [ необходима цитата ] Как пищевая добавка глицерин маркируется как E-номер E422. Его добавляют в глазурь (глазурь), чтобы она не затвердела.
При использовании в пищевых продуктах глицерин классифицируется Американской академией питания и диетологии как углевод . Обозначение углеводов Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) включает все калорийные макронутриенты, за исключением белков и жиров. Глицерин имеет калорийную плотность, схожую с сахаром, но более низкий гликемический индекс и другой метаболический путь в организме.
Его также рекомендуют в качестве добавки при использовании полиоловых подсластителей, таких как эритрит и ксилит , поскольку его согревающий эффект во рту будет противодействовать охлаждающему эффекту этих подсластителей. [17]
Глицерин используется в медицинских , фармацевтических препаратах и средствах личной гигиены , часто как средство для улучшения гладкости, обеспечения смазки и как увлажнитель .
Ихтиоз и ксероз были облегчены местным применением глицерина. [18] [19] Он обнаружен в аллергенной иммунотерапии , сиропах от кашля , эликсирах и отхаркивающих средствах , зубной пасте , ополаскивателях для рта , средствах по уходу за кожей , креме для бритья, средствах по уходу за волосами , мыле и личных смазках на водной основе . В твердых лекарственных формах, таких как таблетки, глицерин используется в качестве удерживающего агента для таблеток. Для потребления человеком глицерин классифицируется FDA среди сахарных спиртов как калорийный макроэлемент. Глицерин также используется в банках крови для сохранения эритроцитов перед замораживанием. [20]
При приеме ректально глицерин действует как слабительное , раздражая слизистую оболочку анального отверстия и вызывая гиперосмотический эффект , [21] расширяя толстую кишку , втягивая в нее воду, чтобы вызвать перистальтику, приводящую к эвакуации . [22] Его можно вводить неразбавленным либо в виде суппозитория , либо в виде клизмы небольшого объема (2–10 мл) . В качестве альтернативы его можно вводить в разбавленном растворе, например 5%, в виде клизмы большого объема. [23]
При приеме внутрь (часто смешанный с фруктовым соком, чтобы уменьшить его сладкий вкус) глицерин может вызвать быстрое временное снижение внутреннего давления глаза . Это может быть полезно для первоначального неотложного лечения сильно повышенного глазного давления. [24]
В 2017 году исследователи показали, что пробиотические бактерии Limosilactobacillus reuteri можно дополнять глицерином для усиления выработки антимикробных веществ в кишечнике человека. Было подтверждено, что это так же эффективно, как антибиотик ванкомицин, в подавлении инфекции Clostridioides difficile, не оказывая существенного влияния на общий микробный состав кишечника. [25]
Глицерин также был включен в качестве компонента в составы биочернил в области биопечати . [26] Содержание глицерина добавляет вязкость биочернилам без добавления крупных молекул белка, сахарида или гликопротеина.
При использовании в методе «настойки», в частности в виде 10% раствора, глицерин предотвращает осаждение танинов в этанольных экстрактах растений ( настойках ). Он также используется как «безалкогольная» альтернатива этанолу в качестве растворителя при приготовлении травяных экстрактов. Он менее экстрагируемый при использовании в стандартной методологии настойки. Настойки на основе спирта также могут иметь удаленный спирт и замененный глицерином для его консервирующих свойств. Такие продукты не являются «безалкогольными» в научном или нормативном смысле FDA, поскольку глицерин содержит три гидроксильные группы. Производители жидких экстрактов часто экстрагируют травы в горячей воде перед добавлением глицерина для получения глицеритов . [27] [28]
При использовании в качестве основного «истинного» безалкогольного растворителя для ботанической экстракции в не-настойочных методологиях глицерин, как было показано, обладает высокой степенью экстрагирующей универсальности для ботанических препаратов, включая удаление многочисленных компонентов и сложных соединений, с экстрагирующей способностью, которая может соперничать с таковой у спирта и водно-спиртовых растворов. [29] То, что глицерин обладает такой высокой экстрагирующей способностью, предполагает, что он используется с динамическими (критическими) методологиями, в отличие от стандартных пассивных методологий «тинктуры», которые лучше подходят для спирта. Глицерин не денатурирует и не делает компоненты ботанического препарата инертными, как это делают спирты ( этанол , метанол и т. д.). Глицерин является стабильным консервантом для ботанических экстрактов, который при использовании в надлежащих концентрациях в основе экстракционного растворителя не допускает инвертирования или восстановительно-окислительного воздействия на компоненты готового экстракта даже в течение нескольких лет. [ необходима цитата ] И глицерин, и этанол являются жизнеспособными консервантами. Глицерин обладает бактериостатическим действием, а этанол — бактерицидным. [30] [31] [32]
Глицерин, наряду с пропиленгликолем , является распространенным компонентом электронной жидкости , раствора, используемого в электронных испарителях ( электронных сигаретах ). Этот глицерин нагревается с помощью распылителя (нагревательной спирали, часто сделанной из проволоки Кантал ), производя аэрозоль , который доставляет никотин пользователю. [33]
Подобно этиленгликолю и пропиленгликолю, глицерин является неионным космотропом , который образует прочные водородные связи с молекулами воды, конкурируя с водородными связями вода-вода . Это взаимодействие нарушает образование льда. Минимальная температура замерзания составляет около −38 °C (−36 °F), что соответствует 70% глицерина в воде.
Глицерин исторически использовался в качестве антифриза для автомобильных применений, прежде чем был заменен этиленгликолем, который имеет более низкую точку замерзания. Хотя минимальная точка замерзания смеси глицерина и воды выше, чем у смеси этиленгликоля и воды, глицерин не токсичен и пересматривается для использования в автомобильных применениях. [34] [35]
В лаборатории глицерин является обычным компонентом растворителей для ферментативных реагентов , хранящихся при температурах ниже 0 °C (32 °F) из-за понижения температуры замерзания . Он также используется в качестве криопротектора , когда глицерин растворяется в воде для уменьшения повреждения кристаллами льда лабораторных организмов, которые хранятся в замороженных растворах, таких как грибы , бактерии , нематоды и эмбрионы млекопитающих. Некоторые организмы, такие как болотная лягушка, вырабатывают глицерин, чтобы выжить при температурах замерзания во время спячки. [36]
Глицерин используется для производства множества полезных производных.
Нитрация дает нитроглицерин , важный компонент различных взрывчатых веществ, таких как динамит , гелигнит и ракетное топливо, такое как кордит . Нитроглицерин под названием глицерилтринитрат (ГТН) обычно используется для облегчения стенокардии , принимается в форме сублингвальных таблеток, пластырей или в виде аэрозольного спрея.
Трифункциональные полиэфирполиолы производятся из глицерина и пропиленоксида .
Окисление глицерина дает мезоксалевую кислоту . [37] Дегидратация глицерина дает гидроксиацетон .
Хлорирование глицерина дает 1-хлорпропан-2,3-диол :
Это же соединение можно получить путем гидролиза эпихлоргидрина. [38]
Эпоксидирование путем реакции с эпихлоргидрином и кислотой Льюиса дает триглицидиловый эфир глицерина . [39] [40]
Глицерин используется в качестве наполнителя для манометров для гашения вибрации. Внешние вибрации от компрессоров, двигателей, насосов и т. д. создают гармонические колебания внутри манометров Бурдона , которые могут привести к чрезмерному движению стрелки, давая неточные показания. Чрезмерное колебание стрелки также может повредить внутренние шестерни или другие компоненты, вызывая преждевременный износ. Глицерин, заливаемый в манометр для замены воздушного пространства, уменьшает гармонические колебания, которые передаются на иглу, увеличивая срок службы и надежность манометра. [41]
Глицерин используется декораторами при съемках сцен с водой, чтобы предотвратить слишком быстрое высыхание области, которая должна выглядеть мокрой. [42]
Глицерин также используется при создании театрального дыма и тумана в качестве компонента жидкости, используемой в дым-машинах в качестве замены гликолю , который, как было показано, является раздражителем при длительном воздействии.
Глицерин иногда можно использовать в качестве замены воды при ультразвуковом контроле , так как он имеет более высокое акустическое сопротивление (2,42 Мрейл против 1,483 Мрейл для воды), будучи при этом относительно безопасным, нетоксичен, не вызывает коррозии и имеет относительно низкую стоимость. [43]
Глицерин также используется для питания дизельных генераторов, поставляющих электроэнергию для гоночных автомобилей серии FIA Formula E. [44]
Продолжаются исследования потенциальных продуктов с добавленной стоимостью из глицерина, полученных при производстве биодизеля. [45] Примеры (помимо сжигания отходов глицерина):
Глицерин является предшественником синтеза триацилглицеринов и фосфолипидов в печени и жировой ткани . Когда организм использует накопленный жир в качестве источника энергии, глицерин и жирные кислоты высвобождаются в кровоток.
Глицерин в основном метаболизируется в печени. Инъекции глицерина можно использовать в качестве простого теста на повреждение печени, поскольку скорость его абсорбции печенью считается точным показателем здоровья печени. Метаболизм глицерина снижается как при циррозе, так и при жировой болезни печени . [57] [58]
Уровень глицерина в крови сильно повышается при диабете и считается причиной снижения фертильности у пациентов, страдающих диабетом и метаболическим синдромом. Уровень глицерина в крови у пациентов с диабетом в среднем в три раза выше, чем у здоровых людей. Было обнаружено, что прямая обработка яичек глицерином вызывает значительное долгосрочное снижение количества сперматозоидов. Дальнейшие испытания по этому вопросу были прекращены из-за неожиданных результатов, поскольку это не было целью эксперимента. [59]
Циркулирующий глицерин не гликирует белки, как это делают глюкоза или фруктоза, и не приводит к образованию конечных продуктов гликирования (AGE). В некоторых организмах компонент глицерина может напрямую входить в путь гликолиза и, таким образом, обеспечивать энергию для клеточного метаболизма (или, потенциально, преобразовываться в глюкозу через глюконеогенез ).
Прежде чем глицерин сможет вступить в путь гликолиза или глюконеогенеза (в зависимости от физиологических условий), он должен быть преобразован в промежуточный продукт глицеральдегид-3-фосфат в ходе следующих этапов:
Фермент глицеролкиназа присутствует в основном в печени и почках, а также в других тканях организма, включая мышцы и мозг. [60] [61] [62] В жировой ткани глицерол-3-фосфат получается из дигидроксиацетонфосфата с помощью фермента глицерол-3-фосфатдегидрогеназы .
Глицерин имеет очень низкую токсичность при приеме внутрь; его LD 50 пероральная доза для крыс составляет 12600 мг/кг и 8700 мг/кг для мышей. Он, по-видимому, не вызывает токсичности при вдыхании, хотя изменения в зрелости клеток произошли в небольших участках легких у животных при самой высокой измеренной дозе. Субхроническое 90-дневное исследование вдыхания только через нос у крыс Sprague–Dawley (SD), подвергшихся воздействию 0,03, 0,16 и 0,66 мг/л глицерина (на литр воздуха) в течение 6-часовых непрерывных сеансов, не выявило никакой токсичности, связанной с лечением, за исключением минимальной метаплазии эпителиальной выстилки у основания надгортанника у крыс, подвергшихся воздействию 0,66 мг/л глицерина. [63] [64]
Чрезмерное потребление детьми может привести к отравлению глицерином. [65] Симптомы интоксикации включают гипогликемию , тошноту и потерю сознания . Хотя интоксикация в результате чрезмерного потребления глицерина встречается редко, а ее симптомы обычно слабо выражены, время от времени сообщалось о госпитализации. [66] В Соединенном Королевстве в августе 2023 года Агентство по стандартам пищевых продуктов рекомендовало производителям сиропа, используемого в напитках со льдом , уменьшить количество глицерина в своих рецептурах, чтобы снизить риск интоксикации. [67]
Food Standards Scotland рекомендует не давать детям младше 4 лет напитки со льдом, содержащие глицерин, из-за риска интоксикации. Также рекомендуется, чтобы компании не использовали предложения бесплатной доливки напитков в местах, где дети младше 10 лет, вероятно, будут их употреблять, и чтобы продукты были соответствующим образом маркированы, чтобы информировать потребителей о наличии глицерина. [68]
4 мая 2007 года FDA рекомендовало всем американским производителям лекарств проверить все партии глицерина на предмет загрязнения диэтиленгликолем . [69] Это произошло после того, как в Панаме произошло несколько сотен смертельных отравлений из-за фальсифицированной импортной таможенной декларации панамской импортно-экспортной фирмы Aduanas Javier de Gracia Express, SA. Более дешевый диэтиленгликоль был перемаркирован как более дорогой глицерин. [70] [71] В период с 1990 по 1998 год сообщалось о случаях отравления ДЭГ в Аргентине, Бангладеш, Индии и Нигерии, в результате чего погибли сотни людей. В 1937 году в Соединенных Штатах более ста человек умерли после приема эликсира сульфаниламида, загрязненного ДЭГ, препарата, используемого для лечения инфекций. [72]
Происхождение префиксов gly- и glu- для гликолей и сахаров происходит от древнегреческого γλυκύς glukus , что означает сладкий. [73] Название глицерин было придумано около 1811 года Мишелем Эженом Шеврёлем для обозначения того, что ранее называл «сладким принципом жира» его первооткрыватель Карл Вильгельм Шееле . Оно было заимствовано в английский язык около 1838 года и в 20 веке вытеснено 1872 годом термином глицерин с суффиксом спиртов -ол.
Таблица тепловых и физических свойств насыщенного жидкого глицерина: [74] [75]
Температура (°С) | Плотность (кг/м 3 ) | Удельная теплоемкость (кДж/кг·К) | Кинематическая вязкость (м2 / с) | Проводимость (Вт/м·К) | Температуропроводность (м 2 /с) | Число Прандтля | Модуль объемной упругости (К −1 ) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 1276.03 | 2.261 | 8,31 × 10−3 | 0,282 | 9,83 × 10 −8 | 84700 | 4,7 × 10−4 |
10 | 1270.11 | 2.319 | 3,00 × 10−3 | 0,284 | 9,65 × 10−8 | 31000 | 4,7 × 10−4 |
20 | 1264.02 | 2.386 | 1,18 × 10−3 | 0,286 | 9,47 × 10−8 | 12500 | 4,8 × 10−4 |
30 | 1258.09 | 2.445 | 5,00 × 10−4 | 0,286 | 9,29 × 10−8 | 5380 | 4,8 × 10−4 |
40 | 1252.01 | 2.512 | 2,20 × 10−4 | 0,286 | 9,14 × 10−8 | 2450 | 4,9 × 10−4 |
50 | 1244.96 | 2.583 | 1,50 × 10−4 | 0,287 | 8,93 × 10 −8 | 1630 | 5,0 × 10−4 |
{{cite book}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )