బ్యూటనోల్

బ్యూటనోల్  (బ్యుటైల్  ఆల్కహాల్) అనేది నాలుగు-కార్బన్ లను కలిగిన  ఆల్కహాల్, దీని ని  ప్రధానంగా ద్రావకం గా ఉపయోగిస్తారు., అలాగే రసాయన మధ్యంతరం గా వాడతారు. సౌందర్య సాధనాలు మరియు ఔషధ పరిశ్రమలలో అలాగే   బ్యూటైల్ అక్రిలేట్ మరియు మెథాక్రిలేట్ ఉత్పత్తికి కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. మామూలు బ్యూటనోల్ ను n- బ్యూటనోల్ అంటారు. అనగా నార్మల్ బ్యుటానోల్. దీని రసాయనిక ఫార్ములా) బ్యూటనోల్, నాలుగు సమాంగాలు(4-isomers)లు కల్గి వున్నది.అవి నార్మల్ బ్యూటనోల్(n-), సెకండరీ బ్యూటనోల్, ఐసో బ్యూటనోల్, మరియు టెట్రా-బ్యూటనోల్. బ్యూటాన్-1-ఓల్/బ్యూటనోల్ అనేది ఒక ప్రాథమిక ఆల్కహాల్, ఇది బ్యూటేన్, యొక్క మిథైల్ సమూహాలలో ఒకదానిలోని హైడ్రోజన్ హైడ్రాక్సీ సమూహం ద్వారా భర్తీ చేయబడటంద్వారా బ్యూటనొల్ ఏర్పడుతుంది.ఇది ప్రాథమిక ఆల్కహాలు , చిన్న హైడ్రోకార్బను గొలుసు వున్నప్రాధమిక కొవ్వు  ఆల్కహాల్ మరియు ఆల్కైల్ ఆల్కహాల్   
స్వాభావిక ఉనికి
ఇది గట్ సూక్ష్మజీవుల ద్వారా మానవులలో తక్కువ మొత్తంలో ఉత్పత్తి అవుతుంది.ఇది ప్రోటిక్ ద్రావకం, మానవ మెటాబోలైట్ మరియు మౌస్ మెటాబోలైట్ పాత్రను ఇది కలిగి ఉంది.బ్యూటనోల్ అనేది జియా మేస్, జింగిబర్ మియోగా మరియు ఇతర జీవులలో లభించే సహజమైన ఉత్పత్తి.ఈ ఆల్కహాల్ సహజంగా కార్బోహైడ్రేట్ కిణ్వ ప్రక్రియ యొక్క ఉత్పత్తిగా సంభవిస్తుంది; కాబట్టి, ఇది ఆల్కహాలిక్ పానీయాలు, పండ్లు, చీజ్‌లు మరియు వివిధ రకాల ఆహారాలలో ఉంటుంది.Brandt, 1987మొబైల్ గృహాలలోని గాలిలో నమూనాలలో 1-బ్యూటానాల్ 50% పౌనఃపున్యం మరియు 0.08 mg/m3 వరకు ఉన్నట్లు నివేదించబడింది.Connor et al., 1985 0.01 నుండి 1 mg/m3 వరకు సాంద్రతలలో ఇటీవలి స్పేస్-షటిల్ విమానాల నుండి గాలి నమూనాలలో 1-బ్యూటానాల్ కనుగొనబడింది.James et al., 1994

బ్యూటనోల్ నిర్మాణ సౌష్టవం
బ్యూటనాల్ యొక్క నిర్మాణం సాధారణంగా మొదటి లేదా రెండవ కార్బన్‌పై ఉన్న హైడ్రాక్సిల్ సమూహంతో సరళంగా ఉంటుంది. రసాయన సూత్రం.ఇది నాలుగు కార్బన్ పరమాణువులు, పది హైడ్రోజన్ పరమాణువులు మరియు ఒక ఆక్సిజన్ అణువుతో తయారు చేయబడింది. దీనిని కొన్నిసార్లు బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్, బయోబ్యూటానాల్, బ్యూటాన్-1-ఓల్, ఎన్-బ్యూటానాల్, నార్మల్-బ్యూటానాల్, బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్, బ్యూట్రిక్ ఆల్కహాల్ మరియు ప్రొపైల్‌కార్బినోల్ అని కూడా పిలుస్తారు.ప్రతి కార్బన్ పరమాణువుకు నాలుగు బంధన సంయోజనాలు ఉంటాయి, ప్రతి హైడ్రోజన్ ఒకటి మరియు ఆక్సిజన్‌కు రెండు ఉన్నాయి.లూయిస్ స్ట్రక్చర్ రేఖాచిత్రాలలో చూసినట్లుగా, ఈ పరమాణువులతో బ్యూటానాల్ కోసం కేవలం రెండు సరళమైన ఏర్పాట్లు మాత్రమే ఉన్నాయి.ఆక్సిజన్‌ను మూడవ లేదా నాల్గవ కార్బన్‌కు జోడించినట్లయితే, అది మొదటి మరియు రెండవ వాటికి అద్దం చిత్రం(దర్పణ ప్రతిబింబం)గా ఉంటుంది.కాబట్టి అవి విడిగా లెక్కించబడవు.
బ్యూటనోల్-సమాంగములు(isomers)
ఒకే రకమైన అణుఫార్ములా కలిగి వుండి,భిన్నమైన అణుసౌష్టవ నిర్మాణం వున్నచో వాటిని ఆ పదార్థం యొక్క సమాంగములు అందురు.నార్మల్ బ్యూటనోల్ మూడు ఇతర ఐసొమరులను కలిగి వున్నది.అవి . 1. సెకండరి-బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్(2-బ్యూటనోల్),2. ఐసో బ్యూటనోల్,3.టెర్ట్-బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్. 
అంతర్గత కార్బన్ వద్ద ఆల్కహాల్‌తో కూడిన వంపులేని  గొలుసు వున్న చో అది ఐసోమర్ సెక్ -బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్ లేదా 2-బ్యూటనోల్.చివరి కార్బను వద్ద హైడ్రాక్సీ సమూహాన్ని(ఆల్కహాల్ సమూహం)కలిగి, హైడ్రో కార్బన్ గొలుసులో శాఖ వున్నచో దానిని ఐసో బ్యూటనోల్ లేదా 2-మిథైల్-1-ప్రొపనోల్ అంటారు.మరియు అంతర్గత కార్బన్ వద్ద ఆల్కహాల్‌ సమూహం(OH) వుండి శాఖవున్నఐసోమర్ ను  టెర్ట్-బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్ లేదా 2-మిథైల్-2-ప్రొపనాల్ అంటారు. 

138px93px113px100px1-బ్యూటనోల్2-బ్యూటనోల్(సెక్-బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్) ఐసో బ్యుటనోల్ (2-మిథైల్ ప్రొపెన్-1-ఓల్)టెర్ట్ -బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్(2-మిథైల్ ప్రోపన్-2-ఒల్)   
బ్యూటనోల్ ఉత్పత్తి
జీవ ద్రవ్యాల(bio mass)ద్వారా బయో బ్యూటనోల్ ఉత్పత్తి 
బ్యూటనోల్ విషపూరిత గుణం  పారిశ్రామికంగా  బ్యూటనాల్ ఉత్పత్తి మెరుగుదలకు తీవ్ర ఆటంకం కలిగిస్తున్నది.అందువల్ల, పారిశ్రామిక బ్యూటానాల్-ఉత్పత్తి చేసే పదార్ధాల రసాయన క్షమతను పెంపొందించడం మరియు కిణ్వ ప్రక్రియరసం నుండి బ్యూటనోల్‌ను నిరంతరంగా లేదా దపాలుగా తొలగించడం ద్వారా సమస్యను పరిష్కరించడానికి అనేక ప్రయత్నాలు జరిగాయి.బ్యూటనోల్, ఇథనాల్ వలె పులియబెట్టే చక్కెరలు, సంశ్లేషణ వాయువు మరియు గ్లిజరాల్ నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. బ్యూటనోల్ అనేక ముఖ్యమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది, అది సరైన ప్రత్యామ్నాయ ఇంధనంగా చేస్తుంది.
ప్రపంచ వ్యాప్తంగా కార్బన్ ఉద్గారాలు పెరుగుదల,దానివల్ల పర్యావరణ సంతుల్యత సమస్యలతో, కిణ్వ ప్రక్రియ ద్వారా బ్యూటనొల్ ఉత్పత్తి పై విస్తృత దృష్టిని ఉత్పాద సంస్థలజ్ కేంద్రికరించాయి.Algayyim, S.J.M.; Yusaf, T.; Hamza, N.H.; Wandel, A.P.; Fattah, I.M.R.; Laimon, M.; Rahman, S.M.A. Sugarcane Biomass as a Source of Biofuel for Internal Combustion Engines (Ethanol and Acetone-Butanol-Ethanol): A Review of Economic Challenges. Energies 2022, 15, 8644.బ్యూటనోల్ కిణ్వ ప్రక్రియ ను , అసిటోన్-బ్యూటనోల్-ఇథనాల్ (ABE) కిణ్వ ప్రక్రియ అని కూడా పిలుస్తారు, స్టార్చ్ పంటలు లేదా చక్కెరలను ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగించి అసిటోన్ మరియు ఇథనాల్ యొక్క ఉపఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేసేటప్పుడు, బ్యూటనోల్ స్ట్రెయిన్ ను (బ్యూటనోల్ ఉత్పత్తి చేసే జాతుల) ద్వారా బ్యూటనోల్ సంశ్లేషణ జరుగును. ABE కిణ్వ ప్రక్రియ 1850లలో ప్రారంభమైంది మరియు దీనికి 150 సంవత్సరాల చరిత్ర ఉంది.

క్లోస్ట్రిడియం అసిటోబ్యూటిలికం(Clostridium acetobutylicum) ద్వారా మొక్కజొన్నను అసిటోన్ మరియు ఎన్-బ్యూటనోల్‌గా మార్చడం కోసం 20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో వీజ్‌మాన్ ప్రక్రియ(Weizmann process) అభివృద్ధి చేయబడింది.Jones, D. T. & Woods, D. R. Acetone-butanol fermentation revisited. Microbiol. Rev. 50, 484–524 (1986)Weizmann, C. UK Patent 4845 (1915)Weizmann, C. U.S. Patent 1,315,585 (1919).ఇథనాల్  ఉత్పత్తి ప్రక్రియ తర్వాత,ఇది అపారమైన పారిశ్రామిక, సామాజిక మరియు చారిత్రక ప్రాముఖ్యత కలిగిన రెండవ అతిపెద్ద కిణ్వ ప్రక్రియ.పొగ రహిత గన్‌పౌడర్ (కార్డైట్) తయారీకి అసిటోన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మొదటి ప్రపంచ యుద్ధంలో దాని ఉపయోగానికి మించి, వివిధ రకాల పునరుత్పాదక ఉపరితలాల నుండి ఈ రెండు పారిశ్రామిక ద్రావకాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉపయోగించే ప్రక్రియగా వీజ్‌మాన్ ప్రక్రియ మారింది.Weizmann, C. U.S. Patent 1,315,585 (1919)

ABE కిణ్వ ప్రక్రియ ద్వారా  బ్యూటనోల్,ఎసిటోన్ మరియు ఇథనోల్ ఉత్పత్తి చేయడం  USలో 1960ల ప్రారంభంలో అననుకూల ఆర్థిక పరిస్థితుల కారణంగా నిలిపివేయబడింది (పెట్రోలియం ఉపయోగించి తక్కువ ఖర్చుతో తయారు చేయబడుతున్న కారణంగా).దక్షిణాఫ్రికా 1980వరకు ఈ ప్రక్రియను ఉపయోగించింది. కానీఆ తర్వాత నిలిపివేసింది ,ఆర్ధికంగా ABE ప్రక్రియ లాభసాటి కానందున.2008లో చైనాలో రెండు వాణిజ్య బయోబ్యూటానాల్ ప్లాంట్లు ఉన్నాయని నివేదికలు ఉన్నాయి.మరియు ప్రస్తుతం, బ్రెజిల్ ఒక బయోబ్యూటనోల్ ప్లాంట్‌ను నిర్వహిస్తోంది.బ్యూటానాల్ కిణ్వ ప్రక్రియ కోసం సాధారణంగా ఉపయోగించే మూడు రకాల ఎంజైమ్‌లు ఉన్నాయి, ఎందుకంటే అవి బ్యూటనాల్ యొక్క అత్యధిక ఉత్పత్తిదారులలో కొన్ని:క్లోస్ట్రిడియం అసిటోబ్యూటిలికమ్ 824, క్లోస్ట్రిడియమ్ బీజెరిన్‌కీ P260, మరియు క్లోస్ట్రిడియం బీజెరిన్‌కీ BA101.
పెట్రోలియంమరియు ఇతర కర్బన సమ్మేళన రసాయనాల నుండి ఉత్పత్తి
1-బ్యూటనాల్ యొక్క ప్రధాన వాణిజ్య మూలం ప్రొపైలిన్ యొక్క ఆక్సో ప్రతిచర్య నుండి పొందిన n-బ్యూటిరాల్డిహైడ్.ఈ ప్రక్రియలో n-బ్యూటిరాల్డిహైడ్ మరియు ఐసోబ్యూటిరాల్డిహైడ్ మిశ్రమం లభిస్తుంది; ఈ మిశ్రమం మొదట్లో వేరు చేయబడుతుంది మరియు వ్యక్తిగత ఆల్డిహైడ్ ఐసోమర్‌లను  హైడ్రోజనేటెడ్ చేయడం వల్ల బ్యూ టనోల్ సమాంగాలు(isomers)ఏర్పడుతాయి,వీటిని స్వేదనక్రియ ద్వారా వేరుచే స్తారు. Billig E; Butyl Alcohols. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (1999-2014). John Wiley & Sons, Inc. Online Posting Date: April 16, 2001  

325 °C ఉష్ణోగ్రత మరియు 13 MPa (128 atm) వద్ద మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్/కాపర్ ఆక్సైడ్‌పైకి పంపిన  ఇథైల్ ఆల్కహాల్ నేరుగా 1-బ్యూటనాల్‌గా మార్చబడుతుంది.200 °C మరియు 10 MPa (99 atm) వద్ద మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్‌పై ఇథనాల్ మరియు హైడ్రోజన్‌ను పంపినప్పుడు బ్యూటానాల్, హెక్సిల్ మరియు ఆక్టైల్ ఆల్కహాల్‌లు, అసిటాల్డిహైడ్, బ్యూటిరాల్డిహైడ్ మరియు క్రోంటోనాల్డిహైడ్ మిశ్రమం లభిస్తుంది. బ్యూటైల్ బ్రోమైడ్‌ను 130-180 °C వద్ద 350-700 kPa (3.5-6.9 atm) వద్ద హైడ్రోలైజ్ చేసి బ్యూటానాల్ మరియు డైబ్యూటిల్ ఈథర్ మిశ్రమాన్ని పొందించవచ్చు; ఆటోక్లేవ్‌లో 150°C వద్ద 48% సజల  హైడ్రో బ్రోమిక్ యాసిడ్‌తో వేడి చేయడం ద్వారా డైబ్యూటిల్ ఈథర్‌ను 81% బ్యూటనాల్‌గా మార్చవచ్చు.సోడియం బోరోహైడ్రైడ్‌తో n-బ్యూటిరాల్డిహైడ్ను తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద క్షయికరించిడం వల్ల82% దిగుబడితో 1-బ్యూటనాల్ నుండి పొందవచ్చు.200-300 °C మరియు 10 MPa (99 atm) వద్ద,  రాగి క్రోమైట్-బేరియం క్రోమైట్ ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో ఫ్యూరాన్, 70% దిగుబడితో బ్యూటనాల్‌గా క్షయికరణ చెందును.Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 3rd ed., Volumes 1-26. New York, NY: John Wiley and Sons, 1978-1984., p. V4 (78) 342
బ్యూటనోల్  భౌతిక రసాయనిక ధర్మాలు
నార్మల్ బ్యూటానోల్ అనేది రంగులేని,మండే, అస్థిర ద్రవం(volatile liquid).ఇది తీపి వాసనతో కూడిన దుర్వాసన వేసే వాసన కల్గి, గాలిలో దీని సాంద్రత  0.8 పి.పి.ఎమ్(2.5 మి.గ్రా/మీ3)వద్ద వున్న దాని వునికి గుర్తించవచ్చు.Amoore and Hautala, 1983)రసాయనికఫార్ములా:.బ్యూటనోల్ ను బ్యూటైల్ ఆల్కహాల్ అని కూడా అంటారు. ఈ ఆల్కహాల్ కర్బన సమ్మేళ గొలుసు చివర కేవలం ఒక్క హైడ్రాక్సీ(OH)సమూహాన్ని కల్గి వుండటం వలన దీనిని మోనో హైడ్రాక్సీ ఆల్కహాల్ అని అంటారు. దీనిని సాల్వెంట్(solvent)గా ఉపయోగిస్తారు.ఇది అధృవ(non polar) కొంత మేర కల్గిగి వుండటం వలన, ఇథనాల్,మిథనాల్ వలె నీటిలో పూర్తిగా కలిసి పోదు. కేవలం 7% వరకు నీటిలో కరుగుతుంది.

లక్షణం/గుణంమితి/విలువ ఇతర పేర్లు1-బ్యూటైల్ ఆల్కహల్,n-బ్యూటనాల్,బ్యూటైల్ ఆల్కహల్రసాయన ఫార్ములాఅణుభారం74.1ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రతమైనస్ 89°Cమరుగు స్థానం117.6 °CHaynes, W.M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 94th Edition. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2013-2014, p. 3-78  నూనె విశిష్ణ గురుత్వం0.81బాష్ప సాంద్రత2.6 (గాలి సాంద్రత=1)బాష్ప పీడనం6.5 ఎం.ఎమ్/పాదరస మట్టం,20°C వద్దకనిష్ట ప్రేలుడు మితి(గాలి)1.4%(V/V)ఫ్లాష్ పాయింట్37 °C స్వయంజలిత ఉష్ణోగ్రత345°C  స్నిగ్థత2.544 cP , 25 °Cవద్ద దహనఉష్ణ శక్తి 36.111 kJ/gHahn HD et al; Butanols. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. 7th ed. (1999-2014). New York, NY: John Wiley & Sons. Online Posting Date: Jan 15, 2013.బాష్పీభవన ఉష్ణశక్తి52.35 కిలోజౌల్స్ /మోల్,25°Cవద్దతలతన్యత 24.93డైనులు/సెం.మి,25°Cవద్దHaynes, W.M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 94th Edition. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2013-2014, p. 6-183     

బ్యూటనోల్ అనువర్తనం /వినియోగం
బ్యూటనాల్, నాలుగు-కార్బన్ ఆల్కహాల్, ఇది ఒక సేంద్రీయ రసాయనం, దీనిని  పాలిమర్‌లు, సింథటిక్ రబ్బరు, బ్రేక్ ఫ్లూయిడ్‌లు, కందెనలు మొదలైనవి తయారు చేయడంలో వినియోగిస్తారు, ఫార్మాస్యూటికల్ మరియు కాస్మెటిక్స్ తయారీపరిశ్రమలలో విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది.ఇది పారిశ్రామిక ద్రావకం వలె మాత్రమే కాకుండా అసిటేట్‌లు, అక్రిలేట్ ఈస్టర్‌లు, అమైన్‌లు, అమైనో రెసిన్‌లు, బ్యూటైల్ అక్రిలేట్, గ్లైకాల్ ఈథర్ మరియు మెథాక్రిలేట్ వంటి కీలక రసాయనాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి మధ్యస్థంగా కూడా ఉపయోగించబడింది.
1-బ్యూటనాల్ ను  సౌందర్య సాధనాలలో, రుచులు ఇచ్చేపదార్థాలలో  బ్రేక్ ద్రవం తయారీలో, గ్రీజ్ తొలగించు పదార్థాలలో,కీటక వికర్షిణిలలో మరియు అనేక ప్రక్రియలలో ద్రావకం వలె ఉపయోగిస్తారు.ఇది యాంటీబయాటిక్స్, హార్మోన్లు, హాప్, కూరగాయల నూనెలు మరియు విటమిన్ల తయారీలో ఒక సంగ్రహణగా ఉపయోగించబడుతుంది.WHO, 1987; Lington and Bevan, 1994
 ఉత్పత్తి అయిన బ్యూటనోల్ 85% ను వార్నిష్ లతయారిలో ఉపయోగిస్తారు. నైట్రోసెల్లులోజ్ కూ ద్రావకం గా వినియోగిస్తారు. n-బ్యూటైల్ అమైనులను తయారు చేయడంలో పూర్వగామి(precursor)గా వినియోగపడుతుంది. దీనిని బయోఇంధనంగా వాడవచ్చు.

దుష్పలితాలు
1-బ్యూటనోల్(నార్మల్  బ్యూటనోల్)ఆవిర్లలను పీల్చడం వలన పీల్చడం  దగ్గు, డిస్ప్నియా, చికాకు కలిగించే ప్రభావాలు ఏర్పడటం, తలతిప్పడం , తలనొప్పి, మగత, మైకము, సుసుప్తిగా వుండటం వంటి లక్షణాలు కలు గుతాయి, చర్మ  మీద పడిన దురద,మంటగా వుండి,చికాకుకల్గును , కంటిలో ఆవిర్లు తగిలిన లేదా కంట్లో పడినకళ్ళు మండి చికాకు కల్గును, కళ్ళు తీవ్రంగా దెబ్బతినే ప్రమాదం వుంది , అంధత్వ ప్రమాదం వుంది ,  కడుపులోకి తీసుకోవడంవల్ల వాంతులు, వికారం కల్గును.  
2-బ్యూటనోల్(సెకండరీ బ్యూటనోల్)ఆవిర్లలను పీల్చిన తలనొప్పి/పోటు,తల తిరగడంమరియు నిద్రమత్తు కల్గుతుంది.చర్మం మీద పడిన చర్మం దురద గా అనిపించి, పొడి బారి పోవును. కళ్ళలో పడిన కళ్ళు ఎరుపెక్కును. కడుపులోకి వెళ్ళిన తల తిరగడం. నిద్రమత్తుగా వుండును.

మండే స్వభావం వున్నందున అగ్ని ప్రమాదం సంభవించే అవకాశం వున్నది. ఇది మండే ద్రవాలు (కేటగిరీ 3), H226 A కిందికి వస్తుంది.
బ్యూటనాల్ ఊపిరితిత్తులు, GI ట్రాక్ట్ మరియు చర్మం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది.
ఇవికూడా చదవండి
మిథనాల్
ప్రొపనాల్

మూలాలు

వర్గం:కర్బన సమ్మేళనాలు
వర్గం:ఆల్కహాలులు
వర్గం:ఇంధనాలు
వర్గం:ద్రావకాలు