1,4-二氧六环 (CAS 123-91-1) — 性质、危害与应用完整指南
``html 1,4-二氧六环(CAS 123-91-1)— 性质、危害及应用完整指南
类别: 极性非质子溶剂 | 分子式: C₄H₈O₂ | 分子量: 88.11 g/mol
什么是 1,4-二氧六环?
1,4-二氧六环(CAS 123-91-1) 是一种环状二醚和极性非质子溶剂,分子式为 C₄H₈O₂,分子量为 88.11 g/mol [SRC-001]。室温下为无色液体,带有微弱醚味。与开链醚(如乙醚、四氢呋喃)不同,二氧六环的六元环结构使其具有更高的沸点(101 °C)和更低的挥发性,适用于需要较高温度的反应 [SRC-001]。
关键安全提示: 1,4-二氧六环被归类为 可能的人类致癌物(IARC 2B 组 / EPA B2 组),并且在暴露于空气时容易形成爆炸性过氧化物 [SRC-002]。在蒸馏或浓缩前,必须严格执行过氧化物检测程序。
物理和化学性质(经 PubChem 验证)
| 性质 | 数值 | 来源 |
|---|---|---|
| CAS 编号 | 123-91-1 | [SRC-001] |
| 分子式 | C₄H₈O₂ | [SRC-001] |
| 分子量 | 88.11 g/mol | [SRC-001] |
| InChIKey | RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N | [SRC-001] |
| 精确质量 | 88.0524 Da | [SRC-001] |
| XLogP3 | -0.3 | [SRC-001] |
| 拓扑极性表面积 | 18.5 Ų | [SRC-001] |
| 复杂度 | 26 | [SRC-001] |
| SMILES | C1COCCO1 | [SRC-001] |
| 沸点 | 101.2 °C(101.5 °C @ 760 mmHg) | [SRC-001] |
| 熔点 | 11.75 °C | [SRC-001] |
| 密度 | 1.0337 g/cm³ @ 20 °C | [SRC-001] |
| 闪点 | 12 °C(闭杯)/ 18 °C(开杯) | [SRC-001] |
| 蒸气压 | 38.1 mmHg @ 25 °C | [SRC-001] |
| 折射率 | 1.4224 @ 20 °C | [SRC-001] |
| 自燃温度 | 180 °C(356 °F) | [SRC-001] |
| 粘度 | 1.17 mm²/s @ 25 °C | [SRC-001] |
| 表面张力 | 32.75 mN/m @ 25 °C | [SRC-001] |
| 外观 | 无色液体(低于 11.7 °C 时为固体),带有温和醚味 | [SRC-001] |
| 溶解性 | 与水及大多数有机溶剂混溶 | [SRC-001] |
GHS 分类与危害信息传递
信号词: 危险 [SRC-002]
核心 H 代码(ECHA C&L 清单,最高通知比例)
| H 代码 | 说明 | 通知比例 | 类别 |
|---|---|---|---|
| H225 | 高度易燃液体和蒸气 | 100% | 危险 |
| H319 | 造成严重眼刺激 | 100% | 警告 |
| H335 | 可能引起呼吸道刺激 | >99.9% | 警告 |
| H351 | 怀疑致癌 | 76.1% | 警告 |
| H350 | 可能致癌 | 22.3% | 危险 |
安全数据中的其他危害
- 过氧化物形成: 纯二氧六环在接触空气时迅速形成氢过氧化物,尤其在存在水分的情况下。蒸馏前需检测过氧化物。1 年后应丢弃或重新添加抑制剂 [SRC-001]。
- 致癌性: EPA 将 1,4-二氧六环归类为 B2 组(可能的人类致癌物)。IARC 2B 组(可能对人类致癌) [SRC-002]。
- 靶器官毒性(重复暴露): 长期或重复暴露会对肝脏、肾脏和中枢神经系统造成损害 [SRC-002]。
P 代码(防范说明)
- P210: 远离热源、热表面、火花、明火 — 禁止吸烟
- P233: 保持容器密闭
- P280: 戴防护手套、防护服、护目镜、防护面罩
- P305+P351+P338: 如进入眼睛:用水小心冲洗几分钟;如戴隐形眼镜并可方便地取出,则取出隐形眼镜
- P403+P235: 存放在通风良好的地方;保持凉爽
- P501: 根据地方/区域/国家法规处置内装物/容器
作用原理
1,4-二氧六环作为一种偶极非质子溶剂——高偶极矩和介电常数使其能够溶解极性底物和离子试剂,同时由于缺乏酸性质子,不会与亲核试剂形成氢键。这种高极性与非质子特性的独特组合使其成为 SN2 反应的首选溶剂,在此类反应中,亲核试剂的反应性不会因氢键而减弱(相比之下,水或醇等质子溶剂会溶剂化并使亲核试剂失活) [SRC-004]。
在交叉偶联化学中,偶极非质子溶剂通过配位有机金属试剂来稳定极性过渡态并促进金属转移。高沸点(101 °C)使得在需要处理惰性底物时,可以在高温(80–150 °C)下进行反应。对于无水应用,标准做法是储存在活化的 4Å 分子筛上 [SRC-004]。
关键应用
1. 格氏试剂与有机金属溶剂
二氧六环是一种环状二醚,对有机锂和格氏试剂具有优异的溶剂化能力。与 RMgX 和 RLi 物种形成稳定的络合物,增强反应活性。格氏试剂的二氧六环加合物通常会沉淀,推动 Schlenk 平衡向二烷基镁方向移动——对选择性反应非常有用 [SRC-004]。2. 锂电池电解液共溶剂
二氧六环以 5–20 vol% 的比例添加到锂离子电池电解液中,以改善低温性能并抑制锂枝晶生长。其环状醚结构比线性醚具有更高的阳极稳定性。在锂硫电池和锂金属电池研究中非常重要 [SRC-004]。3. 组织学与电子显微镜
二氧六环在电子显微镜样品制备中用作脱水剂和浸透介质。它与水和环氧树脂均能混溶,可实现逐步溶剂交换而不会引起组织收缩。是环氧丙烷的更安全替代品 [SRC-005]。4. 聚合物溶剂与核磁共振标准
二氧六环可溶解乙酸纤维素、聚氯乙烯和聚苯乙烯。其在 ¹H NMR 中 3.57 ppm 处的单峰可作为内标,干扰极小。二氧六环-d₈ 是一种常见的氘代核磁共振溶剂 [SRC-005]。处理与储存
过氧化物危害(关键)
1,4-二氧六环 以易形成过氧化物而闻名。与通常添加 BHT 抑制剂出售的四氢呋喃不同,二氧六环在暴露于空气时会形成氢过氧化物,可能在蒸馏过程中引爆 [SRC-001]。
强制性规程:
一般处理
- 储存温度: 室温(15–25 °C)。低于 11.7 °C 会凝固 — 使用前温和加热
- 容器: 带紧密盖的琥珀色玻璃瓶。避免使用金属容器(过氧化物催化)
- 个人防护装备: 丁腈手套、防化护目镜、实验服。大规模处理时需佩戴呼吸防护装置(NIOSH 认证)
- 通风: 所有涉及打开容器的操作均需使用通风橱
法规与合规状态
| 地区/法规 | 状态 |
|---|---|
| 美国 EPA IRIS | B2 组 — 可能的人类致癌物 |
| IARC | 2B 组 — 可能对人类致癌 |
| 美国 TSCA | 已列入;受重要新用途规则 (SNUR) 约束 |
| 欧盟 CLP | 协调分类:易燃液体 2, 眼刺激 2, 特定靶器官毒性-单次暴露 3, 致癌性 1B/2 |
| 欧盟 REACH | 限制使用;SVHC 候选清单(历史) |
| DOT/UN | UN 1165, 第 3 类(易燃液体), PG II |
| EINECS | 204-661-8 |
| 中国 IECSC | 已列入 |
| 加州 65 号提案 | 被列为已知致癌物 |
常见问题解答:1,4-二氧六环(CAS 123-91-1)
问 1:为什么 1,4-二氧六环比四氢呋喃或乙醚更危险? 答:三个原因:(1) 致癌性 — 二氧六环是可能的人类致癌物(EPA B2);四氢呋喃和乙醚则不是。(2) 过氧化物危害 — 二氧六环比四氢呋喃更容易形成氢过氧化物,并且通常不添加抑制剂出售。(3) 低闪点 — 12 °C(闭杯)对比四氢呋喃的 -14 °C;虽然四氢呋喃更易燃,但二氧六环的沸点更高,意味着它在大气中存留时间更长。底线: 对待二氧六环要像对待四氢呋喃一样保持对过氧化物的警惕,外加癌症预防措施 [SRC-001][SRC-002]。
问 2:如何检测二氧六环中的过氧化物,如果存在该怎么办? 答:使用 碘化钾检测法:将 1 mL 二氧六环加入 1 mL 酸化碘化钾溶液中。出现黄色/棕色表示有过氧化物。如果过氧化物浓度超过 100 ppm,请勿蒸馏 — 联系所在机构的危险废物协调员进行处置。预防措施:在 N₂ 下储存,添加 BHT 抑制剂(250 ppm),切勿让溶剂蒸干 [SRC-001]。
问 3:1,4-二氧六环在化妆品和消费品中被禁止使用吗? 答:在美国未被正式禁止,但 FDA 建议将其含量降至最低。在 欧盟,化妆品中限制使用 1,4-二氧六环(成品中的杂质限量)。它是乙氧基化表面活性剂(SLES、聚乙二醇衍生物)的已知污染物。制造商通过真空汽提将二氧六环降至低水平。对于实验室使用,二氧六环不受限制——但机构的化学品安全计划可能会施加额外控制 [SRC-002]。
问 4:用于核磁共振波谱的 1,4-二氧六环和二氧六环-d₈ 有什么区别? 答:二氧六环-d₈ 是全氘代类似物 (C₄D₈O₂),用作核磁共振溶剂或内标。其 ¹H NMR 信号被抑制,非常适合观察溶解分析物的质子信号。天然丰度的二氧六环 (C₄H₈O₂) 在 3.57 ppm 处给出一个尖锐单峰——可用作内部化学位移参考,但会干扰该区域的分析物信号。两者同样会形成过氧化物;需采取相同的预防措施处理 [SRC-005]。
问 5:在我的反应中,1,4-二氧六环能否被更安全的溶剂替代? 答:取决于应用:
- 对于 SN2 反应: 四氢呋喃(沸点较低,对某些盐的溶解性更好)或 DMF/DMSO(极性更高,不易挥发)。权衡: 四氢呋喃有类似的过氧化物风险;DMF 有毒。
- 对于格氏试剂: 四氢呋喃是标准替代品。乙醚更便宜但更易燃。
- 对于聚合物溶解: 根据聚合物极性,甲苯或氯仿可能适用。
- 对于电池电解液: 无直接替代品;二氧六环的环状结构提供了独特的阳极稳定性。
问 6:如果不小心在实验室中洒出二氧六环,该怎么办? 答:少量泄漏(<100 mL): 用惰性吸收剂(蛭石、沙子、吸收垫)吸收。转移至密闭废物容器。请勿使用纸巾(火灾危险)。用肥皂和水清洁区域。大量泄漏: 疏散区域,消除火源,呼叫应急响应。二氧六环蒸气比空气重(蒸气密度 3.03),会在低洼处积聚——确保地面水平通风。进入泄漏区域时需佩戴呼吸防护装置 [SRC-001][SRC-002]。
购买地点 / 产品采购
1,4-二氧六环(CAS 123-91-1) 目前未列入 CoreyChem 产品目录。请联系 sales@coreychem.com 获取采购协助。
对于研究级用量(10 g – 1 kg),可考虑:
- Sigma-Aldrich: 296309(无水,≥99.8%,无抑制剂)或 34943(ACS 试剂,≥99.0%)
- Thermo Fisher: D/0900/17(GPR 级)
- TCI: D0488(>99.0%)
对于大宗采购(吨级),请联系成熟的溶剂分销商。确保供应商提供:
- 过氧化物检测证书
- 符合现行 GHS 分类的安全数据表(H225, H319, H335, H351)
- 纯度规格(研究级 ≥99.0%,电子级 ≥99.5%)
来源清单
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