Метил-трет-бутиловый эфир: свойства и использование¶

Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ, 2-метокси-2-метилпропан, формула C5H12O) — органическое соединение класса простых эфиров, бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Широко применяется как высокооктановая добавка к автомобильным бензинам и как лабораторный растворитель.

¶Физические и химические свойства

МТБЭ представляет собой летучую жидкость с температурой кипения 55,2 °C и температурой плавления −108,6 °C. Плотность при 20 °C составляет около 0,740 г/см³, что ниже плотности воды. Соединение ограниченно растворимо в воде (около 4,8 г на 100 мл при 20 °C), но хорошо смешивается с большинством органических растворителей: спиртами, углеводородами, эфирами. С водой образует азеотропную смесь с температурой кипения 52,6 °C и содержанием эфира около 96,5 %.

Молекула МТБЭ состоит из метильной группы и трет-бутильной группы, соединённых через атом кислорода. Наличие трет-бутильного радикала придаёт соединению относительно высокую химическую стабильность: оно устойчиво к действию щелочей, разбавленных кислот и окислителей при обычных условиях. Однако под действием сильных кислот (например, иодистоводородной) эфир расщепляется с образованием метанола и изобутилена. Соединение не склонно к самопроизвольному окислению с образованием перекисей, что выгодно отличает его от диизопропилового эфира.

¶История и производство

Промышленное производство МТБЭ началось в 1970-х годах в США и Западной Европе в связи с запретом использования тетраэтилсвинца как антидетонационной присадки. Первоначально МТБЭ рассматривался как наиболее экономичная альтернатива свинцовым добавкам.

В промышленности МТБЭ получают реакцией изобутилена с метанолом в присутствии кислых катализаторов (сульфокатионитных смол, например, Amberlyst-15) при температуре 60–100 °C и давлении 1–2 МПа. Реакция является экзотермической и обратимой. Изобутилен получают из фракций нефтепереработки (бутан-бутиленовой фракции) или дегидратацией трет-бутанола. В качестве побочного продукта образуется диизобутилен.

Крупнейшими производителями МТБЭ исторически выступали компании США, Саудовской Аравии и России. В России основными производителями являются предприятия «СИБУР» и «Газпром нефть» (Омский НПЗ).

¶Применение

¶Высокооктановая добавка к топливам

Основное применение МТБЭ — использование в качестве кислородсодержащей высокооктановой добавки к бензинам. Октановое число МТБЭ по исследовательскому методу составляет 118, по моторному — 100. Добавление 5–15 % МТБЭ позволяет повысить октановое число базового бензина на 3–8 пунктов без существенного изменения фракционного состава. Присутствие кислорода в молекуле способствует более полному сгоранию топлива и снижению выбросов угарного газа и несгоревших углеводородов.

В России и странах ЕАЭС МТБЭ разрешён к применению в товарных бензинах в концентрации до 15 % (по объёму) в соответствии с техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 013/2011.

¶Лабораторное использование

В органическом синтезе МТБЭ используется как растворитель для экстракции и реакций, требующих безводной среды. По сравнению с диэтиловым эфиром он менее летуч, имеет более высокую температуру вспышки (−28 °C против −45 °C) и значительно менее склонен к образованию взрывоопасных перекисей. МТБЭ применяется как растворитель в реакциях Гриньяра, для перекристаллизации веществ и в жидкостной хроматографии.

¶Прочие области

МТБЭ используется в медицине для растворения холестериновых камней желчного пузыря (чрескожное введение через катетер), хотя в настоящее время этот метод применяется редко. В аналитической химии МТБЭ служит экстрагентом для определения нефтепродуктов в воде и почве.

¶Экологические аспекты и регулирование

МТБЭ хорошо растворяется в воде и медленно разлагается в окружающей среде, что приводит к загрязнению грунтовых вод при утечках из подземных бензохранилищ. Даже небольшие концентрации (выше 20–40 мкг/л) придают воде неприятный горький вкус и запах, что делает её непригодной для питья.

В США в 2000-х годах из-за случаев загрязнения водозаборов в Калифорнии и других штатах использование МТБЭ в бензинах было поэтапно запрещено и заменено этанолом. В странах Евросоюза МТБЭ не запрещён, но его содержание в топливе ограничено директивой 98/70/EC (до 15 %). В России и странах СНГ МТБЭ продолжает активно использоваться как товарный компонент бензинов.

ПДК МТБЭ в воздухе рабочей зоны в России составляет 100 мг/м³. Соединение обладает слабым наркотическим действием и при высоких концентрациях вызывает раздражение слизистых оболочек.

¶Транспортировка и хранение

МТБЭ относится к легковоспламеняющимся жидкостям (температура вспышки −28 °C). Хранение осуществляется в герметичных резервуарах под азотной подушкой, исключающей контакт с влагой и кислородом воздуха. Транспортировка производится железнодорожными цистернами, автоцистернами и в танк-контейнерах. При тушении пожаров используются порошковые и газовые огнетушители, а также распылённая вода для охлаждения ёмкостей.