Метилдиэтаноламин

Метилдиэтаноламин (МДЭА, N-метилдиэтаноламин) — органическое соединение, относящееся к классу третичных аминов и аминоспиртов. Представляет собой вязкую бесцветную или светло-жёлтую жидкость с характерным аммиачным запахом. Химическая формула — C₅H₁₃NO₂. Является важным промышленным реагентом, используемым в производстве поверхностно-активных веществ, пестицидов, фармацевтических препаратов, а также в процессах газоочистки.

Физические и химические свойства

Метилдиэтаноламин представляет собой третичный амин, содержащий две гидроксильные группы. Его структура может быть описана как N-метил-2,2′-иминодиэтанол. Основные физико-химические характеристики:

• Молекулярная масса: 119,16 г/моль.
• Плотность: 1,038 г/см³ при 20 °C.
• Температура кипения: 247 °C (при атмосферном давлении, с разложением).
• Температура плавления: −21 °C.
• Температура вспышки: 137 °C (в закрытом тигле).
• Растворимость: хорошо растворим в воде, спиртах, ацетоне; ограниченно растворим в неполярных органических растворителях (например, в бензоле).
• Вязкость: высокая (около 600 мПа·с при 20 °C).

МДЭА проявляет свойства как амина (основные свойства, способность к алкилированию) и как спирта (реакции этерификации, образования сложных эфиров). В водных растворах он диссоциирует, создавая щелочную среду (pH 1%-ного раствора около 11). При нагревании выше 250 °C может разлагаться с выделением токсичных продуктов (оксиды азота, аммиак).

Получение

Основной промышленный способ синтеза метилдиэтаноламина — реакция метиламина с окисью этилена. Процесс проводят в водной среде при температуре 50–80 °C и давлении 2–5 атм. В результате реакции образуется смесь продуктов, из которой МДЭА выделяют ректификацией. Выход целевого продукта зависит от молярного соотношения реагентов: избыток окиси этилена способствует образованию триэтаноламина, избыток метиламина — метилдиэтаноламина.

В лабораторных условиях может быть получен алкилированием диэтаноламина метилирующими агентами (например, диметилсульфатом или метилйодидом) в присутствии основания.

Применение

Газоочистка и абсорбция

Метилдиэтаноламин является одним из наиболее распространённых абсорбентов для удаления кислых газов (сероводорода H₂S и диоксида углерода CO₂) из природного газа, синтез-газа и нефтехимических потоков. В отличие от моноэтаноламина (МЭА), МДЭА обладает более высокой селективностью по отношению к H₂S в присутствии CO₂, что позволяет снизить энергозатраты на регенерацию абсорбента. Процессы аминовой очистки с использованием МДЭА широко применяются на газоперерабатывающих заводах, в том числе в России (например, на Оренбургском и Астраханском ГПЗ).

Производство поверхностно-активных веществ (ПАВ)

МДЭА используется как сырьё для синтеза неионогенных и амфотерных ПАВ. При реакции с жирными кислотами (например, лауриновой или стеариновой) образуются эфиры, которые являются мягкими моющими и эмульгирующими агентами. Такие ПАВ входят в состав шампуней, гелей для душа, жидких мыл, а также промышленных моющих средств.

Фармацевтическая промышленность

В фармацевтике МДЭА применяется для синтеза лекарственных средств, в частности местных анестетиков (например, лидокаина), антигистаминных препаратов, а также как промежуточное соединение при производстве некоторых противоопухолевых агентов. Кроме того, он используется в качестве буферного агента в некоторых инъекционных растворах (например, в препаратах для парентерального питания).

Пестициды

МДЭА служит сырьём для синтеза некоторых гербицидов и фунгицидов. В частности, он используется при производстве производных триазинов и фосфорорганических соединений. В России и странах СНГ МДЭА входит в рецептуры ряда средств защиты растений, разрешённых к применению.

Другие области

• Производство полиуретанов: как катализатор и сшивающий агент.
• Нефтехимия: как ингибитор коррозии и эмульгатор.
• Текстильная промышленность: как компонент отделочных составов.
• Производство красок и лаков: как диспергатор и стабилизатор.

Токсикология и безопасность

Метилдиэтаноламин относится к веществам 3-го класса опасности (умеренно опасные) по ГОСТ 12.1.007-76. При попадании на кожу вызывает раздражение и химические ожоги; при вдыхании паров — раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, кашель, головную боль. При попадании в глаза возможны серьёзные поражения роговицы. Длительный контакт может вызывать дерматит.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны — 5 мг/м³. При работе с МДЭА необходимо использовать средства индивидуальной защиты (респираторы, защитные очки, резиновые перчатки, спецодежду). В случае разлива следует нейтрализовать вещество слабым раствором кислоты (например, уксусной) и собрать с помощью сорбентов.

При горении МДЭА выделяет токсичные оксиды азота и аммиак. Средства пожаротушения — распылённая вода, пена, углекислотные огнетушители.

Экологические аспекты

МДЭА медленно разлагается в окружающей среде. В воде он может сохраняться до нескольких месяцев, оказывая токсическое действие на водные организмы (LC50 для рыб — 100–500 мг/л). В почве сорбируется органическим веществом, что снижает его подвижность. При попадании в сточные воды рекомендуется биологическая очистка с использованием адаптированных микроорганизмов.

В России и странах Евразийского экономического союза сброс МДЭА в водоёмы рыбохозяйственного значения нормируется: ПДК в воде — 0,5 мг/л.

Интересные факты

• Метилдиэтаноламин является одним из ключевых компонентов так называемых «аминовых растворов» для очистки газа, которые используются на крупнейших газовых месторождениях мира, включая месторождения в Западной Сибири (Россия) и в Персидском заливе.
• В 2010-х годах в России были разработаны новые рецептуры абсорбентов на основе МДЭА, позволяющие снизить энергопотребление процесса регенерации на 20–30%.
• МДЭА входит в состав некоторых косметических средств, однако в Европейском союзе его содержание в косметике ограничено (не более 5% в смываемых продуктах) из-за потенциального образования нитрозаминов — канцерогенных соединений.

Источники

• Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1988—1998.
• ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
• СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».
• Патент РФ № 2 456 062 «Способ очистки газа от сероводорода и диоксида углерода». Опубликован 20.07.2012.
• Справочник «Амины алифатические. Свойства и применение». — М.: НИИТЭХИМ, 2005.
• Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 5th ed. — Wiley, 2004.