丙烯酰胺（英文名：Acrylamide）是一種不飽和酰[xiān]胺，別名為2-丙烯酰胺，分子式為C?H?NO。丙烯酰胺外觀呈白色無味結(jié)晶固體，其單體為無色透明片狀結(jié)晶，摩爾質(zhì)量為71.08 g/摩爾，密度為1.322 g/cm3，沸點(diǎn)為192.6℃，熔點(diǎn)為84.5℃，能溶于水、乙醚、乙醇、丙酮和三氯甲烷中，而不溶于苯及庚烷中。在酸堿環(huán)境中，丙烯酰胺可水解成丙烯酸，當(dāng)加熱使其溶解時(shí)，丙烯酰胺會釋放出強(qiáng)烈的腐蝕性氣體和氮的氧化物類化合物。在室溫條件下，丙烯酰胺單體非常穩(wěn)定，但當(dāng)外界溫度處于熔點(diǎn)或以上時(shí)、在氧化條件以及紫外線的作用下，丙烯酰胺易發(fā)生聚合反應(yīng)。丙烯酰胺可通過食品攝入，對人具有神經(jīng)毒性、生殖毒性及潛在的致癌性和遺傳毒性，對人體的潛在危險(xiǎn)性較大。丙烯酰胺是丙烯酰胺系中最重要、最簡單的一種，可用作有機(jī)合成及高分子材料的原料，主要用于制造水溶性聚合物――聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺在石油開采、造紙、紡織和污水處理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
丙烯酰胺是一種無味的白色晶體，為不飽和酰胺，摩爾質(zhì)量為71.08 g/摩爾，密度1.322 g/cm3，沸點(diǎn)192.6℃，熔點(diǎn)84.5℃，易溶于水、甲醇、乙醇、丙醇、二甲醚、乙醚和丙酮等溶劑，稍溶于乙酸乙酯、三氯甲烷，不溶于苯。
化學(xué)性質(zhì)
丙烯酰胺分子中同時(shí)具有雙鍵和酰胺基兩個(gè)活性中心，所以它的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡蛇M(jìn)行兩種官能團(tuán)的典型反應(yīng)。
聚合反應(yīng)
丙烯酰胺最重要的反應(yīng)是生成乙烯基加成聚合物。此反應(yīng)能用任何自由基引發(fā)，聚丙烯酰胺以頭-尾相連的不定構(gòu)型的結(jié)構(gòu)占優(yōu)勢。
水解反應(yīng)
丙烯酰胺中的酰胺基具有脂肪族酰胺的化學(xué)通性，可以發(fā)生水解反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：
與強(qiáng)酸反應(yīng)
與強(qiáng)堿反應(yīng)
在強(qiáng)堿無水溶液中，可生成丙烯酰胺的堿金屬鹽，反應(yīng)方程式如下：
霍夫曼降解反應(yīng)
丙烯酰胺可與次鹵酸鈉發(fā)生霍夫曼反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：
與亞硫酸氫鈉反應(yīng)
丙烯酰胺與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成無毒的丙酰胺-3-磺酸鈉，反應(yīng)方程式如下：
與氨反應(yīng)
丙烯酰胺與氨加成生成3-丙酰胺，反應(yīng)方程式如下：
邁克爾加成反應(yīng)
丙烯酰胺與活化后的加成，生成內(nèi)酰胺，且可以發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：
應(yīng)用領(lǐng)域
丙烯酰胺主要用于制造水溶性聚合物――聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺在石油開采、造紙、紡織和污水處理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
石油開采
聚丙烯酰胺在石油勘探與開發(fā)中，用途很廣，是各種水溶性聚合物中應(yīng)用較多的一種，其主要用途為：用作鉆井泥漿的增稠劑、穩(wěn)定劑、絮凝劑，以增加泥漿的稠度，提高懸浮力，增加穩(wěn)定性；用作壓裂液添加劑，以增加粘度，提高懸砂能力，降低濾失；在采油井、注水井用作水油比控制劑。聚丙烯酰胺溶膠或經(jīng)有機(jī)交聯(lián)劑、多價(jià)金屬離子、甲醛沒藥樹等交聯(lián)成水不溶性的體型凝膠，用于油、水井控制水層出水，在國外已取得肯定的效果；用作管壁潤滑劑、降阻劑、防蠟劑等。
造紙工業(yè)
聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中為多功能添加劑，平均分子量在1千～1萬范圍內(nèi)的聚丙烯酰胺，作為分散劑，可改善紙頁的均勻度，平均分子量在50萬～100萬范圍內(nèi)，作為干強(qiáng)劑，能有效地提高紙頁的強(qiáng)度。分子量在100萬～2500萬范圍內(nèi)，作為助留劑、濾水劑和沉降劑，能提高填料和細(xì)小纖維的存留率，加快脫水速度，還可沉淀污水，減少污染。
紡織工業(yè)
聚丙烯酰胺在紡織工業(yè)中可用于上漿劑、整理劑，使丙烯酰胺共聚物代替明膠和淀粉用作纖維的漿料，可使纖維具有極好的梳棉性，并明顯地降低漿料的消費(fèi)量。含有醋酸乙烯基團(tuán)的聚丙烯酰胺，作為纖維精整劑，能使纖維表面快速形成吸水薄層。PAM經(jīng)甲基化引入的基使樹脂的親水性和吸附性增強(qiáng)，可與纖維素中駿基基團(tuán)進(jìn)一步形成高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可提高纖維的彈性和抗斷裂性。
污水處理
在水處理中聚丙烯酰胺的酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附而形成氫鍵。有機(jī)高分子化合物量的聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，生成絮團(tuán)，有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺類絮凝劑能適應(yīng)多種絮凝現(xiàn)象，其用量小，效率高，生成的泥渣少，后處理容易，對某些情況具有特殊的價(jià)值。中國的原水處理、城市污水處理和工業(yè)廢水處理行業(yè)都在不同程度地使用聚丙烯酰胺作為水處理化學(xué)藥劑。聚丙烯酰胺是應(yīng)用最廣、效能最高的高分子有機(jī)合成絮凝劑。
制備方法
生活中來源
丙烯酰胺主要在富含糖類的食品中形成，當(dāng)富含碳水化合物的食品加熱到120℃時(shí)丙烯酰胺開始形成，140～180℃為生成的最佳溫度。常見食品中丙烯酰胺質(zhì)量濃度約在0~2510μg/kg之間，尤其在一些含高碳水化合物食物中含量最高可達(dá)2300μg/kg，遠(yuǎn)超過世界衛(wèi)生組織規(guī)定的日常飲用水中丙烯酰胺的限值0.5μg/kg。丙烯酰胺的形成可能與美拉德反應(yīng)有關(guān)。飲水也是其中的一種重要接觸途徑，WHO將水中丙烯酰胺的含量限定為1 μg/L。2006年，聯(lián)合國發(fā)現(xiàn)，對喝咖啡的人而言，日常攝入的致癌化學(xué)物質(zhì)中，丙烯酰胺有三分之一來自于咖啡。通過吸煙產(chǎn)生的煙霧中含有丙烯酰胺，會經(jīng)呼吸作用進(jìn)入體內(nèi)從而攝入丙烯酰胺，每支煙可產(chǎn)生1～2 μg的丙烯酰胺，對于無職業(yè)暴露人群吸煙煙霧是丙烯酰胺暴露的一個(gè)重要非食物來源。
硫酸水合法
丙烯腈和水在硫酸存在下水解生成丙烯酰胺的硫酸鹽，然后用液氨中和生成丙烯酰胺溶液和硫酸銨，反應(yīng)物經(jīng)分離過濾后，將濾液結(jié)晶、干燥即得成品。該方法工藝流程的缺點(diǎn)是生成副產(chǎn)物硫酸肥效不高且價(jià)值低廉，還存在嚴(yán)重的硫酸腐蝕和環(huán)境污染等問題。
催化水合法
丙烯與水在銅系催化劑的作用下，于85～125℃、0.3～0.4MPa壓力下進(jìn)行液相水合反應(yīng)，該反應(yīng)后再濾去催化劑，將未反應(yīng)的丙烯腈進(jìn)行回收，丙烯酰胺水溶液經(jīng)濃縮、冷卻后得到結(jié)晶。該方法工藝流程較為簡單，回收率可達(dá)到98％以上。
檢測方法
檢測食品、環(huán)境淡水和飲用水中丙烯酰胺的方法，主要有氣相色譜法、液相色譜法、光譜法、電化學(xué)法和酶聯(lián)免疫吸附法。
氣相色譜法
色譜法的原理是根據(jù)混合物中不同組分之間有不同分配系數(shù)，因而產(chǎn)生很好的分離效果，使混合物得以充分分離。以氣體為流動(dòng)相的色譜法稱為氣相色譜。氣相色譜系列方法是測定丙烯酰胺常用的方法之一。由于丙烯酰胺遇熱不穩(wěn)定，不能直接進(jìn)入色譜柱，所以一般需要進(jìn)行前處理，進(jìn)行柱前衍生或富集濃縮。
液相色譜法
高效液相色譜的分離原理與其他色譜法相同，都是利用混合物中不同組分在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)不同而被分別分離的原理。主要用于自來水、地表水和地下水等淡水體系中痕量丙烯酰胺的檢測。
光譜法
紫外-可見吸收光譜法屬電子光譜，其原理是利用物質(zhì)對200～780nm光譜區(qū)域內(nèi)的電磁輻射具有選擇性吸收，對物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的一種分析方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡便，提取后可直接測定，不需其他復(fù)雜處理，所需時(shí)間較短。此外，該法對設(shè)備要求小。價(jià)格低廉易操作，可用于快速檢測。
電化學(xué)法
常用的電化學(xué)法是化學(xué)傳感器的方法。該方法的基本原理為:待檢測物與識別元件特異性結(jié)合，然后經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器把檢測信號轉(zhuǎn)變成電信號來檢測。電化學(xué)方法的測定迅速，且試劑消耗少，因此是一種良好的樣品測試手段。
酶聯(lián)免疫吸附法
酶聯(lián)免疫吸附法的原理是抗原或抗體的固相化及抗原或抗體的酶標(biāo)記，根據(jù)酶反應(yīng)底物顯色的深淺進(jìn)行定性或定量分析。酶聯(lián)免疫吸附法是目前最理想的殘留篩選性分析方法之一，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。丙烯酰胺的酶聯(lián)免疫檢測方法特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作方便，適于實(shí)現(xiàn)成本低廉、快速簡單的大量樣品檢測。
安全事宜
健康危害
神經(jīng)毒性
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，丙烯酰胺可引起周圍神經(jīng)退行性變化，腦中涉及學(xué)習(xí)、記憶和其他認(rèn)知功能的部位也會出現(xiàn)退行性變化。長期職業(yè)接觸丙烯酰胺的工人主要表現(xiàn)為四肢麻木、乏力、手足多汗、頭痛頭暈和遠(yuǎn)端觸覺減退等，累及小腦時(shí)還會出現(xiàn)步履蹣跚、肢體震顫、深反射減退等神經(jīng)系統(tǒng)受損的癥狀和體征。
生殖毒性
丙烯酰胺是水溶性的，吸收后可分布于全身，它的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在親核位點(diǎn)。丙烯酰胺誘導(dǎo)的生殖毒性機(jī)制一方面是由于影響生殖器官中氧化應(yīng)激狀態(tài)，如影響可以清除組織中ROS的重要抗氧化酶，導(dǎo)致體內(nèi)積累過多的ROS，損害細(xì)胞功能；同時(shí)，丙烯酰胺結(jié)合蛋白生成的加合物也會抑制細(xì)胞增殖；另外，丙烯酰胺還會引起生殖細(xì)胞的基因損害。其作用效果主要包括可遺傳性的相互易位和突變。所以丙烯酰胺是哺乳動(dòng)物配子潛在的斷裂劑，能誘導(dǎo)生殖細(xì)胞發(fā)生染色體突變。如果突變發(fā)生在生殖細(xì)胞里，那么很有可能將這種遺傳疾病遺傳給下一代。所以丙烯酰胺誘變劑的鑒定對于人類生殖生育健康有重要的社會意義。
遺傳毒性
丙烯酰胺可導(dǎo)致基因突變、染色體斷裂，引起動(dòng)物骨髓細(xì)胞有絲分裂指數(shù)降低，誘導(dǎo)動(dòng)物骨髓細(xì)胞微核的生成及外周血血色素加合物及微核的形成，并且可引起動(dòng)物體細(xì)胞的點(diǎn)突變。丙烯酰胺還可誘發(fā)生殖細(xì)胞的染色體損傷，對各階段生殖細(xì)胞均有致突變作用，其中精母細(xì)胞階段損害最為明顯。丙烯酰胺引起體內(nèi)脫氧核糖核酸損傷是一個(gè)慢性過程，主要是通過其代謝物環(huán)氧丙酰胺發(fā)揮作用。
致癌性
丙烯酰胺與肺癌、乳腺癌、甲狀腺癌、口腔癌、腸道腫瘤和生殖道腫瘤的發(fā)生存在相關(guān)性。每天給小鼠和大鼠飼喂2 mg/kg丙烯酰胺，連續(xù)2年，可誘導(dǎo)上述各類腫瘤或癌癥。對接觸丙烯酰胺的職業(yè)人群和因事故偶然暴露于丙烯酰胺的人群的流行病學(xué)調(diào)查，均表明丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性作用，但目前還沒有充足的人群流行病學(xué)證據(jù)表明通過食物攝人內(nèi)烯酰胺與人類某種腫瘤的發(fā)生有明顯相關(guān)性。IARC于1994年將丙烯酰胺列為2A類致癌物，即對人類很可能致癌，其主要依據(jù)為丙烯酰胺在動(dòng)物和人體均可代謝轉(zhuǎn)化為具有致癌活性的代謝產(chǎn)物環(huán)氧丙酰胺，并被列入REACH法規(guī)第二批高關(guān)注度物質(zhì)之一。
安全警示標(biāo)識
儲存與運(yùn)輸
用膠合板桶、塑料桶或纖維桶內(nèi)襯塑料袋包裝，每桶20或25 kg。貯存于20～30℃陰涼干燥通風(fēng)處，嚴(yán)防雨淋和日曬。保存期一年，按有毒化學(xué)品規(guī)定運(yùn)輸。
泄漏處理
對逸出的小量丙烯酰胺的處理可送至廢水處理站。大量的丙烯酰胺的處理須用氧化還原引發(fā)劑使其聚合，或用合劑與過量亞硫酸鈉加入丙烯酰胺溶液中，使生成加成反應(yīng)物而破壞丙烯酰胺。對含丙烯酰胺的固體廢物須埋掉，以防止污染。
治療
皮膚接觸：立馬用溫水徹底清洗皮膚、更換衣物，如果誤服，前往醫(yī)院進(jìn)行徹底洗胃、導(dǎo)瀉。
急性中毒：立馬到醫(yī)院迅速搶救，治療中毒性腦水腫、保護(hù)臟器功能等
藥物治療：主要采用B族維生素、短程激素、能量合劑及神經(jīng)營養(yǎng)劑等綜合治療方法。此外，還可給予復(fù)方丹參、脈絡(luò)寧等改善微循環(huán)，服用地巴唑或己酮可可堿等藥物，同時(shí)可配合理療、功能訓(xùn)練等治療
法律法規(guī)
鑒于丙烯酰胺對人體健康的潛在危害，F(xiàn)AO/WHO食品添加劑聯(lián)合專家委員會根據(jù)各國的攝入量建議：認(rèn)為人類的平均攝入量大致為每日1 μg/kg體重，而高消費(fèi)者大致為每日4 μg/kg體重，包括兒童。
GB5749-2006規(guī)定：飲用水中丙烯酰胺的濃度限值為0.0005 mg/L。
職業(yè)安全與健康標(biāo)準(zhǔn)（OSHA）：皮膚接觸8小時(shí)加權(quán)平均容許濃度為 0.3 mg/m3。
美國國家職業(yè)安全與健康研究所（NIOSH）推薦標(biāo)準(zhǔn)：推薦暴露限值為皮膚接觸10小時(shí)時(shí)間加權(quán)平均值為0.03 mg/m3。
參考資料 >
Acrylamide | C3H5NO - PubChem. PubChem.2023-04-27