丙酸（英文名稱：Propionic acid）又名初油酸，帶有羧基的有機(jī)化合物，化學(xué)式為CH3CH2COOH，摩爾質(zhì)量為74.08g/摩爾，密度為0.99g/cm3。為無色透明、具有腐蝕性的油狀液體，有特殊的刺激性氣味，易溶于水、乙醇及其他有機(jī)溶劑。丙酸為null，化學(xué)性質(zhì)與null相似。與堿作用生成鹽，可與醇反應(yīng)生成酯[zhǐ]；丙酸羧基中的羥基可被取代，生成羧酸衍生物。丙酸存在于牛奶、黃油及乳酪中，當(dāng)奶制品、糖蜜，淀粉等發(fā)酵或腐敗時(shí)能發(fā)現(xiàn)丙酸的存在。工業(yè)上丙酸的制備方法較多，所用的生產(chǎn)方法主要有低級烴類直接氧化法、雷珀法、丙醛氧化法和發(fā)酵法。
丙酸是人體正常代謝的中間產(chǎn)物，進(jìn)入人體后，依次轉(zhuǎn)變成丙酰[xiān]輔酶A（CoA）、L-甲基丙二酸單酰CoA和琥珀酰CoA，琥珀酰CoA可以進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解，或者進(jìn)入糖異生途徑合成葡萄糖或糖原。丙酸分子在霉菌或細(xì)菌等細(xì)胞外形成高滲透壓，使霉菌或細(xì)菌的細(xì)胞脫水而失去繁殖能力；可以穿透霉菌和細(xì)菌的細(xì)胞壁，抑制細(xì)胞內(nèi)酶的活性，阻礙β-丙氨酸合成，抑制霉菌和細(xì)菌的繁殖。
丙酸及其鹽都具有較好的飼料防霉防腐作用，可作為防腐劑和防結(jié)塊劑，使谷物保持原有自然風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值，為谷物長期貯存提供了條件。做食品添加劑，起防腐作用，它可以有效抑制細(xì)菌，因而被廣泛運(yùn)用在谷物和食品的防腐保鮮中。還可以用于皮膚真菌的治療。
丙酸蒸汽能刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)，液體能灼燒皮膚和眼睛。并被列入2015版《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》，并按照《危險(xiǎn)化學(xué)安全管理?xiàng)l例》管控。
相關(guān)歷史
1844 年，約翰·戈特利布 (Johann Gottlieb) 首次描述了丙酸，他在糖的降解產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了丙酸。它的名字源自拉丁語protos和pion，分別表示“第一”和“脂肪”。
丙酸存在于牛奶、黃油及乳酪中，當(dāng)奶制品、糖蜜，淀粉等發(fā)酵或腐敗時(shí)能發(fā)現(xiàn)丙酸的存在。此外，在造紙廠的黑液中也含有丙酸，但作為丙酸的主要來源，最初是在木炭制造和煤炭煉焦過程中產(chǎn)生的蒸汽凝液，經(jīng)蒸餾分離后可得到丙酸。19世紀(jì)五十年代開發(fā)了輕質(zhì)烴氧化生產(chǎn)脂肪酸的工藝，氧化產(chǎn)物混合脂肪酸中，大約含有10%的丙酸，氧化原料可以是丙，丁烷或混合烴，也可以是石蠟。六十年代以前，該法是世界上生產(chǎn)丙酸的主要方法，現(xiàn)在該法在英國等西歐國家仍占主要地位。
美國除烴類氧化法外，還有以乙醇和一氧化碳為原料在高壓下合成丙酸，和以乙烯、合成氣為原料經(jīng)碳基合成制得丙醛，進(jìn)一步將其氧化為丙酸的方法，但乙醇羰基化法只有杜邦采用過，產(chǎn)量不大，現(xiàn)已停產(chǎn)。丙醛氧化法已成為主要生產(chǎn)方法，1976年用此法生產(chǎn)的丙酸已占總產(chǎn)量的90%以上。丙醛氧化法得以迅速發(fā)展的一個(gè)重要原因，是開發(fā)了以膦螯合肥為催化劑的低壓基合成工藝，并在美國得克薩斯州建成了生產(chǎn)能力為6.8萬噸/年的丙醛裝置，比傳統(tǒng)的以羰基鈷為催化劑的高壓法優(yōu)越。在德國巴斯夫公司采用雷珀（Reppe）法生產(chǎn)丙酸，該法用乙烯，一氧化碳和水反應(yīng)生成丙酸，年生產(chǎn)能力為5萬噸。此外，還有用硝酸直接氧化丙醇和正丙醇脫氫制丙醛，然后氧化成丙酸的方法，但是，正丙醇的價(jià)格高于丙酸，未見有采用這種方法建廠。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
丙酸化學(xué)式為CH3CH2COOH，為無色透明、具有腐蝕性的油狀液體，有特殊的刺激性氣味，易溶于水、乙醇及其他有機(jī)溶劑。丙酸蒸汽能刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)，液體能灼燒皮膚和眼睛。沸點(diǎn)141℃，熔點(diǎn)22℃，密度0.99g/cm3，爆炸極限空氣中2.1%~12%（體積），閃點(diǎn)54℃（閉杯）；57℃（開杯），自燃溫度485℃。
化學(xué)性質(zhì)
丙酸化學(xué)性質(zhì)與冰醋相似。丙酸顯酸性，為一弱酸，pKa=4.87（25℃），具備酸的通性，與堿作用生成鹽，可與醇反應(yīng)生成酯；丙酸羧基中的羥基可被取代，生成羧酸衍生物，例如，與鹵族元素反應(yīng)生成酰鹵，與羧酸根作用生成酸酐，以及與氨基發(fā)生取代反應(yīng)，生成酰胺。在光照條件下，丙酸還與氯發(fā)生α-氫的取代反應(yīng)，生成氯代丙酸。
代謝及生理作用
天然脂類中的脂肪酸大多數(shù)為偶數(shù)碳原子，但在一些植物及海洋生物體內(nèi)含有一定量的奇數(shù)碳原子脂肪酸。纖維素在反芻亞目的瘤胃中發(fā)酵可產(chǎn)生揮發(fā)性低級脂肪酸，主要是冰醋（70%），其次是丙酸（20%）和丁酸（10%），其中丙酸是奇數(shù)碳原子的脂肪酸，丙酸代謝對反動(dòng)物是非常重要的。現(xiàn)已知反芻動(dòng)物體內(nèi)的葡萄糖，約50%來自丙酸的異生作用，其余的大部分來自氨基酸。此外，許多氨基酸脫氨后也生成奇數(shù)碳原子脂肪酸。故奇數(shù)碳原子脂肪酸的代謝也很重要。長鏈奇數(shù)碳原子的脂肪酸在開始分解時(shí)也和偶數(shù)碳原子脂肪酸一樣，每經(jīng)過一次β-氧化切下來2個(gè)碳原子。但當(dāng)分解進(jìn)行到只剩下末端3個(gè)碳原子，即丙酰CoA時(shí)，就不再進(jìn)行β-氧化，而是被丙酰CoA羧化酶（動(dòng)物及人體細(xì)胞內(nèi)都含有）羧化生成甲基丙二酸單酰CoA，繼續(xù)在變位酶的作用下可轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/hebeideji/7778254841785379553.html">琥珀酰輔酶A，然后參加三羧酸循環(huán)而被氧化。
丙酸及其鈉鹽和鈣鹽對霉菌和某些細(xì)菌具有抗微生物活性。丙酸分子在霉菌或細(xì)菌等細(xì)胞外形成高滲透壓，使霉菌或細(xì)菌的細(xì)胞脫水而失去繁殖能力；可以穿透霉菌和細(xì)菌的細(xì)胞壁，抑制細(xì)胞內(nèi)酶的活性，阻礙β-β-氨基酸合成，抑制霉菌和細(xì)菌的繁殖。丙酸在焙烤食品中得到廣泛應(yīng)用，這是因?yàn)樗粌H有效地抑制霉菌，還能抑制黏性面包微生物——馬鈴薯芽孢桿菌。通常，丙酸的使用量低于0.3%（以質(zhì)量計(jì)）。正如其他酸酸型的抗微生物劑那樣，丙酸的未離解形式具有抑菌活性，在大多數(shù)應(yīng)用中，它的有效范圍可擴(kuò)大至pH5.0。丙酸對霉菌和某些細(xì)菌的毒性與這些微生物不能代謝三個(gè)碳原子的骨架有關(guān)。在哺乳動(dòng)物中，丙酸的代謝則與其他脂肪族脂肪酸類似，按照適宜的使用量，尚未發(fā)現(xiàn)任何有毒效應(yīng)。
丙酸血癥屬有機(jī)酸血癥由于丙酰輔酶A羧化酶缺乏或生物素輔酶代謝障礙使丙酸不能轉(zhuǎn)化為甲基丙二酸而在血中蓄積。大多在新生兒期出現(xiàn)癥狀，嚴(yán)重代謝性酸中毒，血pH可在7.0以下，血氨升高，甘氨酸高，丙酸增高。緩慢發(fā)病者表現(xiàn)為再發(fā)性嘔吐。治療主要是糾正酸中毒，處理高血氨，部分病例生物素治療有效。
丙酸桿菌屬細(xì)菌因發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生丙酸而命名。主要寄居于人和動(dòng)物的皮膚、皮脂腺、腸道及乳制品、青貯飼料中。共有8個(gè)種。與臨床有關(guān)的有痤瘡短棒菌苗、貪婪短棒菌苗和顆粒短棒菌苗。痤瘡丙酸桿菌是皮膚的正常菌群，存在于正常皮膚的毛囊及皮脂腺中，與皮膚的慢性感染有關(guān)，如痤瘡和玫瑰痤瘡等。也是血液、骨髓穿刺液及腰穿培養(yǎng)時(shí)最常見的污染菌。貪婪丙酸桿菌常引起鼻旁竇炎，能從血液、上額竇濃汁、腦膠腫、傷口及糞便中分離出。顆粒丙酸桿菌可存在于痤瘡丙酸桿菌感染的病灶中，致病原因未明。
應(yīng)用領(lǐng)域
醫(yī)藥領(lǐng)域
丙酸為消毒防腐劑。在體內(nèi)外均有較弱的抑制真菌生長的作用。可用于皮膚真菌的治療。在藥劑生產(chǎn)中作為抑菌劑、pH調(diào)節(jié)劑和助溶劑。與十一烯酸鋅配成復(fù)方制劑，外用治療皮膚真菌病。
食品領(lǐng)域
在瑞士硬干酪中天然存在著丙酸，其濃度高達(dá)1%（以質(zhì)量計(jì)），由薛氏丙酸桿菌通過無氧代謝產(chǎn)生丙酸。丙酸可以用作做食品添加劑，起防腐作用，它可以有效抑制霉菌、嗜氧芽孢桿菌、革蘭氏陰性桿菌，且對人基本無害，因而被廣泛運(yùn)用在谷物和食品的防腐保鮮中。它對酵母無效，而對其他微生物有一定的作用，所以可以用于需要酵母發(fā)酵的產(chǎn)品。丙酸的另一個(gè)主要用途就是用于制備丙酸鹽類防腐劑。廣泛使用的三大防腐劑苯甲酸、丙酸、山梨酸中，丙酸是世界上公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的食用性防腐劑。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
丙烯可以用作飼料防霉劑。丙酸及其鹽都具有較好的飼料防霉防腐作用，其用量少，使用安全，同時(shí)還能提供鈣、鈉和鉀等微量元素。用作谷物保存劑。丙酸作為防腐劑和防結(jié)塊劑，可使谷物保持原有自然風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值，為谷物長期貯存提供了條件。還可以用于制造除草劑。
化工領(lǐng)域
丙酸可以用作酯化劑、硝化纖維素的溶劑、增塑劑、化學(xué)試劑及食品香料的配制，也用于制造農(nóng)藥二氯丙酸鈉、纖維素酯、丙酸鹽（丙酸鈉、丙酸鈣等）及各種丙酸酯等。
制備方法
丙酸的制備方法較多，但工業(yè)所用的生產(chǎn)方法主要有以下幾種。
低級烴類直接氧化法
本法以石油天然氣工業(yè)的副產(chǎn)物為原料，可以是丁烷或石腦油或其他輕油，有時(shí)也可用丙烷。反應(yīng)可不用催化劑但也可使用乙酸鈷或乙酸錳，在165~175℃，4.9MPa壓力下，用空氣或氧氣進(jìn)行液相氧氣。氧化反應(yīng)的主要產(chǎn)物是冰醋，丙酸是其副產(chǎn)物。由于乙酸產(chǎn)量較大，所以本法也是生產(chǎn)丙酸的一種重要工業(yè)方法。
雷珀法
該法以乙烯為原料，在四羰基鎳催化作用下與一氧化碳和水反應(yīng)，一步生成丙酸，其反應(yīng)式如下：
丙醛氧化法
丙醛在空氣或其他氧化劑存在下很容易氧化成丙酸，其反應(yīng)式為：
發(fā)酵法
微生物如薛氏丙酸桿菌等，可以利用多種可發(fā)酵糖來生產(chǎn)丙酸。工業(yè)上可先將多種生物質(zhì)用酸或酶水解成葡萄糖或木糖等單糖，然后引入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完成后加入石灰乳，沉淀，過濾后加入硫酸鈉進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，再經(jīng)過濾濃縮，加入硫酸后分餾而得。
安全事宜
毒性
①LD50：5600mg/kg（bw）（大鼠，經(jīng)口）；
②ADI：不作限制性規(guī)定。
泄露處理
迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。
小量泄漏：用沙土或其他不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。
大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋，降低蒸氣災(zāi)害。噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣、保護(hù)現(xiàn)場人員、把泄漏物稀釋成不燃物。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。
消防處理
當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可用噴水、干粉化學(xué)品、抗醇泡沫或二氧化碳滅火、用水保持火場容器冷卻。用噴水驅(qū)散蒸氣，趕走逸出液體，使稀釋成為不燃性混合物。并用噴水保護(hù)去堵漏的人員。
健康危害
吸入丙酸蒸汽對呼吸道有強(qiáng)烈刺激性，蒸氣對眼有強(qiáng)烈刺激性，液體可致嚴(yán)重眼損害。可發(fā)生肺水腫，大量口服出現(xiàn)惡心、嘔吐和腹痛。
急救處理
丙酸蒸氣能刺激眼和呼吸系統(tǒng)。液體能侵蝕眼和皮膚，造成灼傷、眼部受刺激須用水沖洗，嚴(yán)重的須就醫(yī)診治，皮膚接觸此物，立即脫去污染衣物，用水沖洗，再用肥皂徹底洗滌。如果進(jìn)入口內(nèi)，立即漱口，飲水及氫氧化鎂，急送醫(yī)院診治。
儲(chǔ)存
儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑、還原劑、堿類分開存放，切忌混儲(chǔ)。
參考資料 >
丙酸.國際化學(xué)品安全卡.2023-11-26
PROPIONIC ACID.CAMEO chemicals.2023-11-26
《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》(2015版).武漢輕工大學(xué).2023-12-05
Propionic Acid.ScienceDirect.2023-11-26