甲基叔丁基醚

甲基三級丁基醚（英语：methyl tert-butyl ether，缩写为MTBE），是一种无色透明、粘度低的可挥发性液体，具有特殊气味，含氧量为18.2%的醚。它的蒸汽比空气重，可沿地面扩散，与强氧化剂共存时可燃烧。

甲基三級丁基醚
IUPAC名 2-Methoxy-2-methylpropane
缩写	MTBE
识别
CAS号	1634-04-4
SMILES	CC(C)(C)OC
性质
化学式	C5H12O
摩尔质量	88.15 g·mol⁻¹
密度	0.7404 g/cm³
熔点	-109 °C（164 K）
沸点	55.2 °C（328 K）
危险性
NFPA 704	3 1 0
闪点	−10 °C
若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

甲基叔丁基醚的主要用途是有机溶剂，也可以作为汽油添加剂，提高其抗爆性。^[1][2]

毒性

MTBE具有一定的毒性。20世纪80年代末开始研究其毒性。研究发现，它易于与水融合，可渗入土壤，破坏地下水质，认为它是一种可能的污染物。^{[來源請求]}

MTBE主要经呼吸道吸收，也可以经皮肤和消化道吸收，动物在高浓度的MTBE中可致癌。对小鼠的麻醉浓度为1.0mmol/L，致死浓度为1.6mmol/L。对人体的影响主要表现在上呼吸道、眼睛粘膜的刺激反应，长期接触可使皮肤干燥。^{[來源請求]}

美国EPA推荐饮用水中MTBE的质量浓度为5.2~10.3μg/L。

合成

MTBE一般是以甲醇和异丁烯为原料，借助酸性催化剂合成，其中催化剂在工业上用得最多的是树脂催化剂。其中由于异丁烯的来源不同而形成了不同的合成路线。^{[來源請求]}

异丁烯的来源：

• 裂解制乙烯副产的C4馏分
• 炼油厂催化裂化装置副产的C4馏分
• 以正丁烷为原料经异构化和脱氢制得

合成MTBE的催化剂：

• 氢氟酸
• 硫酸
• 苯乙烯系阳离子交换树脂
• 固体酸
• 分子筛
  • ZSM-5
  • Zsm-11
  • Y分子筛
  • 丝光沸石
• 杂多酸

反应方程式

MTBE的反应是一个选择性加成反应，烯烃中的叔碳原子在酸性催化剂的存在下形成正碳离子，再与醇结合形成醚。其反应是一个可逆放热反应。

主反应：

${\displaystyle CH_{3}OH+(CH_{3})_{2}}$ =${\displaystyle CH_{2}\ {\overset {H^{+}}{\rightarrow }}\ CH_{3}OC(CH_{3})_{3}}$ 

副反应：

${\displaystyle 2(CH_{3})_{2}C}$ =${\displaystyle CH_{2}\ \rightarrow \ (CH_{3})_{3}CCH_{2}C(CH_{3})}$ =${\displaystyle CH_{2}}$ 

${\displaystyle (CH_{3})_{2}C}$ =${\displaystyle CH_{2}\ \rightarrow \ (CH_{3})_{3}COH}$ ^[可疑]

${\displaystyle 2CH_{3}OH\ \rightarrow \ (CH_{3})_{2}O+H_{2}O}$ 

合成工艺

• 固定床
• 膨胀床
• 催化蒸馏
• 混相床
• 异丁烯二聚联产MTBE

物理性质

• 密度 (kg/m³,20℃)： 740.6
• 临界温度 (°C)： 223.9
• 比热容 (°C)： 2.135
• 蒸发热 (J/(g·K))： 30.10
• 燃烧热 (MJ/kg)： 38.21
• 雷德蒸汽压 (bar)： 0.55
• 临界压力 (KPC)： 223.9
• 折光指数 (20 °C)： 1.3689
• 着火点 (°C)： 480
• 空气中爆炸极限 (%V)：上限1.65；下限8.4
• 研究法辛烷值： 117
• 马达法辛烷值： 101
• 水在MTBE中的溶解度 (20℃,g/100g)： 1.5
• MTBE在水中的溶解度 (20℃,g/100g)： 4.3

应用

汽油添加剂

20世纪70年代，MTBE作为提高汽油辛烷值的汽油调和组分开始被人们注意。MTBE可以增加汽油的辛烷值，而且化学性质稳定。添加MTBE的汽油还能改善汽车的行车性能，降低排气中一氧化碳的含量。而且燃烧效率高，可以抑制臭氧的生成。它可以替代四乙基铅作为抗爆剂，生产无铅汽油。现在约有95%的MTBE用作辛烷值提高剂和汽油中含氧剂。

MTBE也是制取聚合级异丁烯的重要原料。还用于甲基丙烯醛和甲基丙烯酸的生产。

1973年意大利开发了世界上第一套MTBE工业装置。1990年美国制定的空气清洁法修正案(CAA-1990)要求新配方汽油添加含氧化合物(如MTBE)，以减少汽车污染。中国从二十世纪70年代末和80年代初开始进行MTBE技术的研究。1983年齐鲁石化公司橡胶厂建成了中国第一套MTBE工业试验装置，1986年吉化公司建成了中国第一套万吨级MTBE工业装置。1999年，中国启动了“全国空气净化工程——清洁汽车行动”，开始鼓励使用含有MTBE的汽油。

由于发现了MTBE对人体的影响，1996年美国Santa Monica市部分地区由于饮用水中MTBE含量抬高，使得这些地区50%的供水系统关闭，这是首次引起公众关注的MTBE污染事件。1999年，美国加利福尼亚州空气资源委员会规定从2002年12月31日起，禁止加州新配方汽油中使用MTBE。现在已被推迟一年到2003年12月31日。纽约州也签署法案，规定从2004年1月起禁止使用MTBE。2010年将全面禁用MTBE。^{[來源請求]}

禁用MTBE后，许多厂家开始研究替代产品，如乙醇汽油、烷基化油、改产异辛烷、聚异丁烯添加剂等。

但是迄今为止，欧洲和亚洲尚无禁用MTBE的意向，在一定时期内，MTBE仍将继续成为清洁汽油的主要组分。

有机溶剂

MTBE在工业中被用作二乙醚的安全替代品，因为叔丁基能防止生成易爆的过氧化醚；在实验室中，MTBE也会作为有机溶剂使用。^[3][4][5]MTBE是一种弱的路易斯碱，因此无法用于制备格氏试剂。并且，它在强酸环境中不稳定；MTBE会与溴剧烈反应。^[6]

MTBE能与水（52.6 °C; 96.5% MTBE）^[7]和甲醇（51.3 °C; 68.6% MTBE）^[8]形成共沸物。

相关链接

• 化工产品最新实用资料：MTBE （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• 美国MTBE生产厂家产能情况 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• http://www.guidechem.com/dictionary/1634-04-4.html （页面存档备份，存于互联网档案馆）

参考文献

1. Methyl tertiary butyl ether prices, markets & analysis. ICIS Explore. [2020-06-28]. （原始内容于2021-11-16） （美国英语）. 
2. Oxygenates. www.api.org. [2020-06-28]. （原始内容于2021-11-16） （英语）. 
3. Matyash, V.; Liebisch, G.; Kurzchalia, T. V.; Shevchenko, A.; Schwudke, D. Lipid extraction by methyl-tert-butyl ether for high-throughput lipidomics. The Journal of Lipid Research. 2008, 49 (5): 1137–1146. PMC 2311442  . PMID 18281723. doi:10.1194/jlr.D700041-JLR200. 
4. Vopička, Ondřej; Pilnáček, Kryštof; Číhal, Petr; Friess, Karel. Sorption of methanol, dimethyl carbonate, methyl acetate, and acetone vapors in CTA and PTMSP: General findings from the GAB Analysis. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2016-03-01, 54 (5): 561–569. Bibcode:2016JPoSB..54..561V. ISSN 1099-0488. doi:10.1002/polb.23945 （英语）. 
5. Vopička, Ondřej; Radotínský, Daniel; Friess, Karel. Sorption of vapour mixtures of methanol and dimethyl carbonate in PTMSP: Cooperative and competitive sorption in one system. European Polymer Journal. 2016-02-01, 75: 243–250. doi:10.1016/j.eurpolymj.2015.12.015. 
6. . UK Chemical Reaction Hazards Forum. [13 May 2010]. （原始内容存档于13 March 2011）. 
7. Zeon Corporation 互联网档案馆的，存档日期2011-07-22.
8. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90th edition