乙酸鈉(英語:Sodium acetate),有機化合物,分子式為CH?COONa,分子量為82.03。乙酸鈉是一種醋酸鹽,又被稱為醋酸鈉、醋酸鈉鹽、利尿鈉、無水醋酸鈉等。無水醋酸鈉的密度為1.5 g/cm3,熔點為328 °C。在常溫狀態下,乙酸鈉是一種白色的無味吸濕性結晶粉末,吸水結晶成為三水醋酸鈉。乙酸鈉在20 °C水中的溶解度為46.5 g/100ml,溶于水后呈弱堿性,微溶于乙醇。乙酸鈉可通過乙酸與堿反應制備,包括有機堿與無機堿。乙酸鈉可用于食品、化學品行業作為調味劑或乙酰化助劑等,還可用于污水處理和土壤修復等。乙酸鈉的等滲溶液在腸胃外可以補充急性細胞外液流失在臨床醫療中發揮了重要的作用。
物質結構
乙酸鈉的化學式為CH?COONa,球棍模型如下圖所示。乙酸鈉有多種晶型,包括四方、正交晶系等,可作為相變材料使用。
理化性質
物理性質
無水醋酸鈉在常溫下為一種白色的無味吸濕性結晶粉末,密度為1.5 g/cm3,熔點為328 °C,沸點為120 °C,蒸氣壓為0.00000071 mmHg,折射率為1.464。無水乙酸鈉易溶于水,微溶于乙醇、乙醚。在20℃時,其水中的溶解度為46.5 g/100ml。無水乙酸鈉溶成1%的水溶液后的pH為8.0-9.5。
化學性質
無水乙酸鈉可燃,自燃溫度為607 °C,可以與強氧化劑劇烈反應。在空氣中,無水乙酸鈉可被風化生成三水乙酸鈉,其在123℃時會脫去3分子水。
與強酸反應
乙酸鈉屬于強堿弱酸鹽,在溶液中顯堿性,可以與強酸(酸性大于乙酸)在加熱條件下發生復分解反應反應生成乙酸煙霧,此過程又被稱為“強酸制弱酸”。
脫羧反應
乙酸鈉與堿或堿石灰共熔時會脫羧生成烴。
與鹵代烴反應
乙酸鈉與鹵代烴可以發生取代反應,此反應可用來生成各種各樣的類化合物。
與鹵代烷烴反應
乙酸鈉與烯丙基氯發生親核取代,4.5h后得到乙酸酯,產率為96.4%。此反應用于制備β-紫羅蘭酮——合成維生素a和(RS)-脫落酸的重要組成部分。
與鹵代芳香烴反應
冰醋鈉還可以與鹵代芳烴反應可以用于制備芳香酯。此反應的催化劑種類較多,目前可用的較好的催化劑為磁珠類催化劑,研究人員使用Fe?O?、SiO?、DABCO的復合磁珠催化水溶液中芐基鹵化物與乙酸根陰離子的親核取代反應,且不會觀察到大量副產物(例如異硫氰酸酯或苯甲醇)的形成,產物未經進一步純化就可以達到較高的純度。在外部磁場的幫助下,催化劑也很容易從反應混合物中分離出來,并且可以重復使用幾次,而不會顯著降低其催化效率。
制備方法
以乙酸為原料制備
臨用前無水醋酸鈉的實驗室制備
在有機合成中,例如用無水醋酸鈉和堿石灰共熔制備甲烷時,所用無水醋酸鈉應在臨用前制備。將適量三水醋酸鈉放在瓷蒸發皿中,在玻棒攪拌下加熱至約58℃時,三水醋酸鈉溶解于結晶水中,水分逐漸蒸發后,得到白色固體,此時溫度約為120℃。繼續加熱至固體熔融,但溫度不要超過三水醋酸鈉的熔點(324℃),以免醋酸鈉分解為丙酮及碳酸鈉。在攪拌下稍冷卻,趁熱在乳缽中研細,并立即儲存于密閉容器中備用。
乙酸與無機堿
將乙酸溶液加入反應器,加入氫氧化鈉,邊攪拌邊加入至中和,防止局部過熱,充分攪拌得乙酸鈉水溶液。加熱濃縮后冷卻結晶,離心脫水得到乙酸鈉粗品,即為三水乙酸鈉。其化學反應式如下:
把上述所得粗品用水重結晶,進行離心分離。再將母液中的溶液蒸發,所得固體用水洗滌,然后干燥10min,溫度控制在40℃;隨后升溫至120-130℃進行脫水干燥,時間為20min,即得高純度乙酸鈉粉末。其化學反應式如下:
工業上制備無水醋酸鈉主要流程為:先合成三水乙酸鈉,再通過將三水乙酸鈉晶體或溶液高溫脫水、減壓濃縮、冷卻析出、結晶干燥等一系列的步驟得到無水乙酸鈉。但是,該方法在實際操作過程中存在烘干時間長、烘干強度大的問題,因此干燥設備必須可以長時間穩定運行,這使設備的負擔增大;同時這樣制得的無水乙酸鈉往往顆粒細小、粒徑分布不均,平均粒度范圍較大,在100目到300目之間。冰醋鈉作為藥劑學中常用的添加劑,如果粒徑不均一導致藥品混合不均勻,就很難滿足醫藥級別高端的需求。
乙酸與有機堿
除了使用NaOH這類無機化合物堿反應之外,還可以使用有機堿來反應制備乙酸鈉。這種反應過程可以避免水相的參與,無需進行脫水處理;而且本方法制得的無水乙酸鈉粒度均一、流動性好、平均粒度范圍達到50目到100目,滿足了高端醫藥的99.9%的需求。其步驟為:在甲醇溶液將甲醇鈉與無水乙酸混合,反應生成無水乙酸鈉和甲醇;將剩余的甲醇溶液濃縮蒸發出來,分離得到無水乙酸鈉晶體;然后將其在負壓條件下進行干燥,可得到無水乙酸鈉。
乙酸與碳酸鈉
除了以上的方法之外,還可以用稀乙酸與碳酸鈉反應得到。反應方程式如下:
其他方法
乙酸鈉也可以用硫酸鈉或碳酸鈉與乙酸鈣通過復分解反應制得,以硫酸鈉與乙酸鈣為反應物的反應方程式如下:
應用領域
工業應用
食品及醫藥行業
(1)乙酸鈉作為調味料加入到食物中,可以緩和不良氣味并防止食物變色,具有防霉作用,使用量為0.1%-0.3%。含有醋、鹽味的薯片就是使用乙酸鈉來制作調料的。歐盟給予乙酸鈉E編碼E262作為其認可的食品添加物的編號,具有E編號的添加物代表已經由歐盟核準認可,能夠使用在食物中。除此之外,其還可用作調味醬、酸菜、蛋黃醬、魚糕、臘腸、面包、粘糕等的酸味劑。乙酸鈉與甲基纖維素、磷酸鹽等混合后,可以用于延長香腸、面包、糕點等的保存時間。
(2)蝦青素是一種具有極強抗氧化性的類胡蘿卜素,在醫藥和食品等行業有著廣闊的應用前景。乙酸鈉可以誘導雨生紅球藻進行蝦青素合成。
化學品行業
(1)乙酸鈉可用作乙酰化的助劑,可用于制造各種化工產品,如乙氯、肉桂酸、乙酸纖維素、呋喃丙烯酸、乙酸酯和氯乙酸等;
(2)在采用草酸絡合法分離對甲基苯酚的過程中,用無水乙酸鈉對濾液進行再次絡合分離。這使得該方法對于甲酚質量分數在30%到80%之間的對甲酚和間甲酚的混酚體系分離可以得到高于99%純度的對甲酚,同時對甲酚回收率在80%以上。
(3)乙酸鈉可用于肥皂、電鍍、革等材料的制備過程;并用作脫水劑、照相緩沖劑(在攝影中作為緩沖液消除強酸的影響)、染料和聚酯樹脂制備的催化劑、染料的媒染劑等等;
(4)在合成橡膠生產的過程中使用乙酸鈉可以防止氯丁二烯氯化;
環境治理應用
污水處理
隨著煉油工業的迅速發展,煉油化工廢水的成分逐漸復雜化,排污量也在逐年增加,污水處理場往往存在處理工藝落后,能耗較高等問題。在污水處理系統去除氮的過程中,通常通過反硝化反應提高脫氮效果,而反硝化反應需要通過投加碳源(如乙酸鈉)來提供電子。乙酸鈉作為碳源使用時,能被微生物直接代謝,且代謝途徑簡單,利用效率較高。
土壤修復
土壤中的Cr(VI)具有毒性、誘變性和致癌作用,進入土壤后會對土壤有嚴重危害,比如:破壞土壤中的微生物體系、抑制植物生長發育和通過食物鏈傳遞影響人體健康。且Cr(VI)遷移速度極快,在土壤中遷移和滲透將對大片土地和地下水產生嚴重污染。而乙酸鹽是部分細菌還原Cr(VI)最有效的碳源。乙酸鈉被加入鉻污染的土壤中后,能有效降低土壤中Cr(VI)的含量,其機制可能是通過使土壤有機組分中的一些不溶于水的羧酸類物質進入液相,促進其與Cr(Ⅵ)的反應,從而修復鉻污染的土壤。
醫學應用
人類醫療
乙酸鈉藥物的適應癥:乙酸鈉濃縮注射液可以用作電解質來源的全胃腸外營養溶液,也可用于治療低鈉血癥(鈉耗竭),通常在口服鈉治療禁忌或不耐受的情況下使用。乙酸鈉也可以添加到非腸道溶液中以增加pH值。
乙酸鈉的主要臨床用途如下:
(1)補充鈉離子及電解質來源
乙酸鈉提供的鈉離子是內環境中的主要陽離子,控制著水的分布、液體和電解質的平衡以及體液滲透壓,在調節細胞外液體積中起主要作用,還參與神經傳導、肌肉收縮、酸堿平衡和細胞營養吸收等過程。因此,乙酸鈉可以預防或輔助治療口服攝入受限或不口服攝入的患者的低鈉血癥。當標準電解質或營養液不能滿足患者的需要時,它可作為添加劑用作制備特定的靜脈輸液配方。
(2)堿化劑
冰醋鈉和很多碳酸氫鹽一樣,屬于堿化劑,它不僅是全身性堿化劑,也是一種泌尿性堿化劑,可用于代謝性酸中毒的治療、酸性條件的腸外治療或用于尿液的堿化。這是由于乙酸鈉在肝臟中的代謝產物碳酸氫鹽進入血液循環后,會增加患者的血漿碳酸氫鹽濃度,幫助將血漿pH值恢復至正常范圍(7.37-7.42)內。同時,乙酸鈉會增加某些弱酸的溶解度,并加速苯巴比妥和水楊酸鹽等脂溶性有機酸的電離和排泄,防止代謝性酸中毒。研究表明,即使在存在嚴重的肝病患者體內,乙酸鈉的代謝過程也很容易進行。
動物醫療
充當動物的電解質來源;可用于牛癥的治療
其他
(1)作為乙酸的共軛堿,乙酸鈉可以與乙酸配置緩沖溶液,pH調節范圍為3.7-5.6,這種緩沖溶液經常用于生物化學方面。
(2)在一次性棉花墊的生產中可以用于防止靜電的產生。
(3)三水乙酸鈉作為無機化合物相變儲能材料可用于暖手寶的制作,還可用于制備有機?無機共熔混合物相變蓄熱材料,作為儲能模塊用于儲熱系統中,包括工業廢熱回收系統,熱水器儲熱系統和地板輻射采暖系統。
安全事宜
消防相關
存放環境及消防措施
乙酸鈉在標準環境條件下化學性質穩定,但易燃且易吸濕,遇到強酸和強氧化劑會急劇反應。應當儲存在干燥的、沒有明火的地方,且需要與強酸和強氧化劑分開存放。
如發生乙酸鈉相關的火災,推薦使用霧狀水滅火器、泡沫滅火器、粉末滅火器、二氧化碳滅火器。
泄露處理
乙酸鈉泄漏后,使用微粒過濾呼吸器應對乙酸鈉的空氣傳播。將溢出的乙酸鈉清掃到有蓋的容器中。如果允許,請先潤濕以防止揚塵,用大量水洗去殘留物。
其他注意事項
與硝酸鹽混合有爆炸危險,與反應放熱劇烈;
健康相關
藥物分布和代謝
吸收:乙酸鈉被人體吸收后,非常容易進入血液循環;
代謝:在肝臟中,乙酸鈉被代謝成碳酸氫鹽。這個過程為乙酸鹽緩慢水解為二氧化碳和水,然后通過與氫離子結合轉化為碳酸氫鹽,代謝速度快且徹底。
排泄:鈉離子主要在尿液中排出,部分鈉從糞便中排出,少量也可從唾液、汗液、膽汁和胰腺分泌物中排出。
藥物使用指南
(1)乙酸鈉日常使用注意事項及禁忌癥
乙酸鈉的稀釋溶液必須緩慢給藥,因為快速靜脈注射鈉可能導致高鈉血癥和液體超負荷。
鈉排泄機制受損的患者禁用乙酸鈉;對鈉、乙酸鹽過敏或患有可能導致脫水的疾病(例如嚴重燒傷、嚴重或長期腹瀉或嘔吐、或不受控制的糖尿病)的患者禁用乙酸鈉;對于充血性心力衰竭、其他水腫狀態、腎功能損害、肝硬化、子癇、高血壓或醛固酮增多癥的患者,應極其謹慎地使用乙酸鈉;少尿、無尿患者和接受皮質類固醇或促腎上腺皮質激素治療的患者慎用乙酸鈉。(2)懷孕期間使用
由于高水平的鈉可能導致脫水,因此應密切監測接受鈉鹽治療的孕婦的血清鉀水平和pH值,因為乙酸根離子可能導致低鉀血癥或代謝性堿中毒。
(3)哺乳期使用鈉很可能被排泄到母乳中,謹慎將乙酸鈉濃縮注射液用于母乳喂養的女性。(4)與其他藥物的相互作用
乙酸鈉堿化尿液可能會增加酸性藥物(如水楊酸鹽、巴比妥酸鹽和四環素)的腎臟清除率,同時可能會降低奎尼丁、苯丙胺、麻黃堿、偽麻黃堿和鋰等堿性藥物的腎清除率,并可能導致毒性。服用鉀補充劑的患者同時使用乙酸鈉與耗鉀利尿劑(如布美他尼、依他利酸、塞米和噻類藥物),可促進細胞內離子轉移來降低血鉀水平。
(5)藥物過量癥狀及治療
鈉的過量給藥或排泄受損會導致潛在致命的高鈉血癥,而乙酸鹽的過量給藥可能導致低鉀血癥和代謝性堿中毒。
治療過程中應測量血清鈉濃度,如果存在高鈉血癥,通常口服大量水和限制鈉的攝入可以緩解。在病情嚴重時,可通過緩慢靜脈輸注5%葡萄糖治療。如果體內總鈉含量過高,可以使用利尿劑來增加鈉的排泄。如果患者存在明顯的腎功能受損癥狀、血清鈉濃度大于200 mmol/L甚至瀕臨死亡時,則可能需要進行透析。
乙酸鈉新陳代謝后形成碳酸氫鹽,如果發生堿中毒,應停止給予乙酸鹽,輕癥可以通過重新吸入呼出的空氣緩解。更嚴重的堿中毒可能需要葡萄糖酸鈣來預防可能出現的過敏和手足抽搐癥狀。在嚴重堿中毒的情況下,可以靜脈內給藥氯化銨。如果出現低鉀血癥,應給予氯化鉀。
毒性
人類毒性
目前沒有關于乙酸鈉致癌性或致突變性的證據,也沒有關于服用乙酸鈉是否會影響生育能力的證據。乙酸鹽是肝臟中乙醇代謝的主要分解產物。已證明全身性的乙酸鹽給藥會引起運動障礙,這種效應被腺苷受體拮抗劑8-苯基茶堿阻斷。
非人類毒性
(1)大鼠的LD50為25956毫克/公斤;其口服使用可加速和降低大鼠血液中的乙醇水平。
(2)乙酸鈉在懷孕母鼠或其子代中未引起可觀察到嚴重的不良作用。
(3)乙酸鈉還可直接預防小鼠低血糖癥狀的發生,并在低血糖出現時治愈其主要癥狀。
(4)將0.1 mol/L的乙酸鈉溶液中的pH值調節至7.0至7.5,并用氯化鈉或蔗糖提高滲透壓,在兔眼中連續3小時測試,結果顯示乙酸鈉不會對角膜造成干擾。
暴露途徑及治療方法
環境中乙酸鈉的蒸汽壓力應小于7.08X10?? mm Hg,致死濃度為LC50(大鼠)>30000 mg/立方米/1h。
吸入:使用局部排氣方法進行救治,將患者保運至新鮮空氣處,充分休息;
皮膚暴露:癥狀為皮膚發紅;使用時需要戴防護手套,如果不慎暴露,需要用水和肥皂清洗皮膚;
眼睛暴露:眼睛變紅;使用時需要佩戴安全護目鏡,如果不慎暴露,首先用大量的水沖洗幾分鐘(如果有機會的話,請取下隱形眼鏡),然后就醫。
攝取:工作期間請勿進食、飲水或吸煙,充分休息。
個人防護及環境保護
眼睛面部防護:請使用經官方標準如NIOSH(美國)或EN166(歐盟)檢測與批準的設備防護眼部。
皮膚保護:建議使用丁橡膠手套進行防護。
呼吸系統防護:在灰塵生成時需要對過濾呼吸防護的建議基于以下標準:DNEN143、DN14387及與所用呼吸防護裝置相關的其他附帶標準。
環境暴露的控制:不要讓產品進入下水道。
參考資料 >
國務院關于印發“十三五”生態環境保護規劃的通知.中華人民共和國政府.2022-12-24