丙三醇（无色可燃的粘稠液体，味甘，常用于护肤品）
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更新时间：2023-05-18
丙三醇
无色可燃的粘稠液体，味甘，常用于护肤品
丙三醇（glycerol）又叫甘油（glycerin），是一种既自然存在于动植物油脂中也可人工合成的有机化合物，分子式为C₃H₈O₃。丙三醇是粘稠、味甘、无臭、无毒的无色液体，因为其结构中的羟基具有亲水性，所以丙三醇具有极强的吸湿性并且可以和水、酒精任意比例互溶。丙三醇密度为1.26 g/mL，沸点为290 ℃，易燃。丙三醇的化学性质与大多数醇类相似，可与酸发生酯化反应，还能发生取代、酯交换、脱水反应，但三个羟基也使其化学性质特殊，如显微酸性能与碱反应。
基本信息
中文名
丙三醇
英文名
glycerol
别名
甘油（glycerin）
CAS号
56-81-5
性质
化学式
C₃H₈O₃
结构式
摩尔质量
92.09 g/mol
外观
无色粘稠液体
气味
味甘
密度
1.26 g/mL
熔点
20 ℃
沸点
290 ℃
溶解性
与水任意比例互溶
log P
-1.76
黏度
954 mPa·s（25ºC）
蒸气压
0.13 kPa（125.5 ºC）
危险性
NFPA 704
健康危害等级：1（会引起明显的刺激）
可燃等级：1（必须在点火之前预热）
稳定性等级：0（稳定）
闪点
160摄氏度、320°F
发现及利用历史
丙三醇别名甘油，1779年，瑞典化学家舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742-1786）从铅黄和橄榄油加热所得混合物中分离得到并称为“甘甜的油”，但他只是将其定义为脂肪中的有甜味的成分并没有继续研究其化学式。1811年，法国化学家谢弗勒尔（Michel Eugène Chevreul，1786-1889）才给这个成分命名为甘油，英文名"glycerol"和"glycerine"都来源自希腊语Chevreul，为甘甜的意思到了1836年，法国化学家珀卢兹（Theophile Jules Pelouze，1807-1867）推导出甘油的化学式C₃H₅(OH)₃。随后，维尔茨（Wurtz Charles Adolphe，1817-1884）确定了丙三醇的结构。
丙三醇的商业化是从炸药发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel，1833-1896）1866年发明了甘油炸药开始的，丙三醇与浓硝酸和浓硫酸的混合液反应生成三硝基甘油酯就是甘油炸药的原料，俗称硝化甘油。现在的丙三醇用途已经从炸药延伸到了日化工业、医药工业、烟草等领域。
分子结构
丙三醇属于多元醇，其官能团是羟基，碳链上的三个碳原子分别连有一个羟基，中间一个为仲醇羟基，其它两个为伯醇羟基。所有的原子间均以单键相连，因此有相当大的内部旋转自由度，丙三醇分子可以通过旋转O-H键的方向可以形成多种稳定的构象。
理化性质
物理性质
丙三醇是油性黏稠液体，无色，无臭，有甜味，挥发性低，有强的吸湿性能吸收空气中的水分。丙三醇在低温下倾向于过冷而非结晶。丙三醇混溶于水和醇类（如甲醇、乙醇等），微溶于丙酮和乙酸乙酯，但是不溶于苯、氯仿等氯化溶剂、长链脂肪醇及醚等，这种物理性质是由于因为丙三醇可与水分子形成氢键。溶于水中的丙三醇水溶液黏度会降低，且具有抗冻性，在冷却系统中用作防冻剂。丙三醇与其他醇类一样是极性分子，因此其饱和蒸气压低。
化学性质
丙三醇的化学性质与大多数醇类相似，不过由于分子结构含有3个羟基，因此化学性质较活泼，可发生大多数常见的化学反应，主要反应如下。
醚化反应
丙三醇与各种烷基化剂可以发生环化反应形成脂肪族和芳香族甘油醚。
环化反应
丙三醇与醛或酮反应能形成环状缩醛和缩酮。
酯化反应
丙三醇和饱和的/不饱和的脂肪酸经酯化反应可生成甘油酯，在反应中羟基可逐步酯化，形成甘油单酯C₃H₅(OH)₂(OCOR)，甘油二酯C₃H₅(OH)(OCOR)₂和甘油三酯C₃H₅(OCOR)₃；和无机酸也能发生酯化反应，生成单酯、二酯或三酯。
化反应，生成单酯、二酯或三酯。
取代反应
丙三醇中的羟基和一元醇的羟基相同，易被卤化氢等卤化物的卤原子取代而成为卤代物，但是三个羟基化学活性不同，1,3位上的羟基活性更大，易被取代。比如在110 ℃与氯化氢气体反应生成氯代醇，即3-氯-1,2-丙二醇和2-氯-1,3丙二醇的混合物，其中以前者为多。继续通入氯化氢气体，可以得到二氯衍生物，1,3-二氯-2-丙醇比2,3-二氯-1-丙醇多。
酯交换反应
脱水反应
氧化反应
丙三醇在正常情况下不会在空气中氧化，但丙三醇很容易被其他氧化剂氧化，和弱氧化剂反应时，只发生一个羟基的氧化生成甘油醛，如被稀硝酸氧化生成甘油醛和二羟基丙酮；
与碱反应
丙三醇分子中的三个羟基相互影响使得丙三醇羟基上的氢可轻微解离，使丙三醇呈现微弱酸性，能与碱性氢氧化物反应生成醇化物。比如与新制得的氢氧化铜作用可生成颜色鲜艳的绛蓝色甘油铜，这个反应式也常用来区分多元醇和一元醇。反应方程式如下：
制备方法
丙三醇的工业制备方法主要分为两类。自然界中，丙三醇以动植物油脂的形式广泛存在，这些酯是丙三醇的羧酸酯，因此可以从天然动植物油脂的水解中得到，比如肥皂工业的副产品（油脂在碱性条件下水解）和淀粉发酵，这种方法得到的丙三醇被称为“天然甘油”；另一个制备方法是以石油裂解气中的丙烯为原料，高温氯化或者氧化制备得丙三醇，被称为“合成甘油”。
天然甘油
这种制备方法按原料不同分为两类，一类是从动植物油脂在碱性下生产肥皂或在酸性下生产脂肪酸的过程中回收丙三醇，被称为皂化甘油。42%的皂化甘油来自肥皂工业副产，58%的皂化甘油来自脂肪酸工业副产。另一类是以淀粉为原料经发酵、分离而得的发酵甘油。
皂化甘油
皂化甘油即油脂皂化制肥皂、水解制脂肪酸的副产物，生产过程一般包括：反应，回收和精制等三个步骤，反应流程图如下图所示，水解反应得到的甘油水溶液，又称甜水。油脂水解反应有常压、中压和高压三种水解法，目前已普遍采用连续高压水解法，反应不使用催化剂，所得油水中甘油含量更高且一般不含无机酸。
回收过程是为了得到甘油含量在80%以上的粗甘油，主要包括净化和浓缩两个步骤。流程图如下。
发酵甘油
发酵甘油的生产流程为：
②把葡萄糖等按配料比投放进菌种进行发酵。
③提取丙三醇。这是该工艺的关键环节，一般使用离子交换树脂净化法和层析分离法。
但是到目前为止，发酵甘油生产工艺尚不成熟，产量很少，只是在个别地方采用，或者作为糖厂加工时综合利用糖类的产物。
合成甘油
合成甘油的主要生产方法有丙烯氯化法和丙烯氧化法两种。
丙烯氯化法
丙烯氯化法也被称为氯丙烯-环氧氯丙烷法，其过程主要包括：丙烯高温氯化、氯丙烯次氯酸化、二氯丙醇皂化和环氧氯丙烷的水解等四步，是合成甘油最重要的生产方法。反应方程式和流程如下图所示。
丙烯过乙酸氧化法
丙烯过乙酸氧化法由四个步骤组成，第一步是丙烯与过乙酸环氧化作用生成环氧丙烷，第二步是环氧丙烷液相异构化生成烯丙醇，第三步是烯丙醇与过乙酸发生环氧化反应生成环氧丙醇，第四步是环氧丙醇水解得到丙三醇。每步反应方程式如下。
应用领域
食品工业
丙三醇是甘油三酸酯分子的骨架成分。当人体摄入食用脂肪时，其中的甘油三酸酯经过体内代谢分解形成丙三醇并储存在脂肪细胞中，除了以脂肪的形式存在外，丙三醇也在啤酒和葡萄酒中的发酵产物中自由存在。可见，丙三醇对人体无害，而且口服丙三醇不会被口腔中的细菌吸收导致蛀牙，因此具有较高的食用安全性被应用于食品工业。食品中加入甘油，通常是作为一种甜味剂和保湿物质。丙三醇可以增加人体组织中的水分含量，所以可以增加高热环境下人体的运动能力。此外丙三醇在人体中代谢可以产生与葡萄糖大致相同的能量为运动员供能，还可以将体表及皮下的水分转移到血液和肌肉中，使运动员的运动时间延长、表现更好。丙三醇的甜度是蔗糖的0.6倍，因此可用作甜味剂加入口香糖等产品中；由于吸水性，所以可作为面包、蛋糕类的水分保持剂，在制作时添加进食品，使食品保持柔软，更加可口；载体溶剂（用于香料、色素、非水溶性防腐剂等）；由于强吸水性，所以可以外用吸收包装袋中的水分，降低食品的水分，延长食品保质期。食品工业另一个重要的丙三醇应用，是在食品加工中使用丙三醇制得脂肪酸的甘油酯，它们是许多产品的乳化剂和稳定剂。可食用的单甘油酯有助于在食品中保持水分平衡延长食品的保质期，并且添加到人造黄油中可以增加可塑性。单甘油酯也用于沙拉，冷冻甜点，糖果和食品包装。
日用化学品
丙三醇作为护肤品在我们的日常生活中非常的常见。在冬天空气比较干燥时，外涂丙三醇之后丙三醇会在皮肤表面形成水膜和保护膜，防止皮肤内的水分流失，并且吸收空气中水分，使皮肤保留水分、滋润、嫩滑；丙三醇还能渗入表皮角质细胞，使表皮角质细胞恢复正常的细胞代谢，起到润肤作用，因此可以用作皮肤润滑保湿护肤品如雪花膏，肥皂和护手霜等，供皮肤敏感的人群使用。
防冻剂
丙三醇含有的三个羟基能与水分子形成牢固的氢键，比水分子之间形成的氢键更稳定，所以破坏了冰的形成。水中含有70％的丙三醇的最小冰点温度约为-37.78 ℃。而丙三醇与其他防冻剂如乙二醇相比没有毒性，所以工业上常用作汽车和飞机液体燃料以及油田的防冻剂；在实验室中，它也被用作冷冻保护剂存储实验生物（如真菌，细菌，线虫和哺乳动物胚胎）。
医学
丙三醇可用于医疗，制药。丙三醇浓度低于50%的丙三醇溶液可以作为镇痛剂，在软膏和凝胶中有重要应用。除了可以作食品的甜味剂，还可以将丙三醇加入药物如止咳剂中，使药物的苦性降低。丙三醇可以稳定血糖和胰岛素。丙三醇有润肠作用，可用于灌肠或制成栓剂如开塞露改善便秘。丙三醇与硝酸作用的产物硝化甘油除了可以作炸药，还有扩张心冠状动脉的作用，可增加心肌供血供氧用于治疗心绞痛。
丙三醇是轻度抗菌和抗病毒药，可用于伤口治疗。含丙三醇85％的溶液显示出杀菌性和抗病毒作用，用含丙三醇85％的溶液治疗的伤口大约2小时后炎症减少。因此，它被广泛用于伤口护理产品，包括基于丙三醇的水凝胶片和其他伤口护理。除三度烧伤外，它均经过所有类型的伤口治疗批准。
其他用途
烟草中丙三醇的含量如果达到3％，可保持烟草湿润和柔软，以防止加工过程中断裂，并确保香烟和其他烟草产品的新鲜度。
安全事宜
在研究、开发和生产方面的长期经验表明，丙三醇是最安全的工业化学材料之一。尽管如此，在处理丙三醇时也需要符合工业安全。
健康危害
丙三醇本身无毒，但吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害。对眼睛、皮肤有刺激作用，会引起强烈的刺痛和灼热的感觉，但没有明显的伤害。口服大剂量或接触时间长可引起头痛、口渴、恶心、呕吐、腹泻，但症状轻微，卧床休息后即可消失。
燃爆危险
丙三醇遇明火、高热可燃，并且会产生一氧化碳、二氧化碳等有害燃烧产物，丙三醇与强氧化剂如氯酸钾接触可能爆炸，因此在贮存时要注意。如果出现丙三醇着火，消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离。用水喷射逸出液体，使其稀释成不燃性混合物，并用雾状水保护消防人员。灭火剂：水、雾状水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。
环境影响
丙三醇释放或溢出对环境没有太大的有害影响。在水中，丙三醇除了会被生物以中等速率降解而消耗氧气外，它似乎没有任何作用。
急救措施
丙三醇进入眼睛：首先检查受害者是否佩戴隐形眼镜，如果存在要及时取出，同时致电医院或毒物控制中心，用水或普通盐水溶液将受害者的眼睛冲洗20至30分钟。在没有医生的具体指示的情况下，请勿将任何药膏、油或药物放在受害者的眼中。即使没有症状（例如发红或刺激），将受害者眼部冲洗后也需要立即将受害者送到往医院。
丙三醇接触皮肤：立即用水大量冲洗接触部位，同时脱去接触衣物。用肥皂和水轻轻清洗所有接触的皮肤区域。如果出现发红或刺激等症状，请立即致电医院并按医院要求前往医院接受治疗。
吸入丙三醇：立即离开含丙三醇的区域，去空气新鲜处深呼吸新鲜空气。如果出现例如呼吸困难，咳嗽症状，请立即将前往医院接受治疗。为了预防吸入丙三醇，应该为进入未知氛围的救援人员提供适当的呼吸保护，并尽可能使用独立的呼吸器（SCBA）。
摄入丙三醇：不要催吐！如果有意识且没有抽搐，可以喝1到2杯水以稀释丙三醇，然后立即致电医院并按医院要求决定是否前往医院接受治疗。如果出现抽搐或受害者无意识，不要喂入任何东西，而是确保受害者的气道开放，并让受害者的头部侧到一边使得头部低于身体，立即将受害者运送到医院。
泄露应急处理
如果出现丙三醇泄露，应迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。如果出现小量泄漏，则用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏则需构筑围堤或挖坑收容。用泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。
操作与贮存注意事项
进行丙三醇相关操作时应在密闭条件下操作，并注意通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩），戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。要注意防止丙三醇蒸气泄漏到工作场所空气中，避免与氧化剂、酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。要注意倒空的容器可能残留丙三醇。
在运输前应先检查包装容器是否完整、密封，运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、酸类、食用化学品等混装混运。运输车船必须彻底清洗、消毒，否则不得装运其它物品。船运时，配装位置应远离卧室、厨房，并与机舱、电源、火源等部位隔离。公路运输时要按规定路线行驶。
丙三醇性能稳定，但有很大的吸湿性，空气中湿度越大，其吸收水分也越多，丙三醇中残留的湿气对钢材有腐蚀性，因此为了防止丙三醇与潮湿空气接触而使纯度降低且腐蚀容器，丙三醇一般采用桶装或槽车运送，最好应在氮覆盖下低温储存，丙三醇贮槽应涂以保护性涂料（如酚醛树脂衬里）或选用铝材或特种钢制造，并以空气肼密封。储存时应远离火种、热源，与氧化剂、酸类分开存放于干燥、通风的库房。
