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二硫化碳

二硫化碳,無色液體。實驗室用的純的二硫化碳有類似三氯甲烷的芳香甜味,但是通常不純的工業品因為混有其他硫化物(如羰基硫等)而變為微黃色,並且有令人不愉快的爛蘿蔔味。它可溶解硫單質。二硫化碳用於製造人造絲、殺蟲劑、促進劑等,也用作溶劑[1]

理化性質

概述

二硫化碳是一種廣泛性的酶抑制劑,具有細胞毒作用,可破壞細胞的正常代謝,干擾脂蛋白代謝而造成血管病變、神經病變及全身主要臟器的損害。

在常溫常壓下二硫化碳為無色透明微帶芳香味的脂溶性液體,有雜質時呈黃色,少量天然存在於煤焦油與原油中,高純品有愉快的甜味及似乙醚氣味,一般試劑有腐敗臭雞蛋味,具有極強的揮發性、易燃性和爆炸性。燃燒時伴有藍色火焰並分解成二氧化碳二氧化硫。主要用於生產人造粘膠纖維(人造棉、人造毛)和粘膠薄膜,還用以製造四氯化碳(由二硫化碳與氯反應製得)、二硫代氨基甲酸銨(殺菌劑,由二硫化碳與氨反應製得)、黃原酸酯、浮選礦劑、溶劑和橡膠硫化劑。二硫化碳也是樟腦樹脂橡膠和油脂等的良好溶劑,也是許多有機物進行紅外光譜測定和氫質子核磁共振光譜測定用的溶劑。能大部分從呼吸道攝入體內,也可經皮膚吸收。攝入的有1/4經呼吸排出,少量由尿排出,其餘經代謝轉化。尿中的代謝產物是硫酸鹽和存在對碘疊氮基反應具有陽性的物質,用此為二硫化碳暴露的生物指標。人吸入最低致死量為4000ppm (30分鐘)。急性中毒時,初期興奮、頭痛,繼而意識喪失、昏睡和死亡。低濃度長期暴露時,下肢出現多發性神經炎,伴有頭痛、失眠、性慾減退和記憶力下降,脫離接觸時能康復。長期暴露(例如10年)會發生視網膜症和腎疾患為特徵的血管損傷。美國、日本規定大氣最高容許濃度為10ppm (30mg/m)。

物理性質

外觀與性狀:無色或淡黃色透明液體,純品有乙醚味,易揮發。[2]

熔點:-111.9℃

密度:1.26g/cm

相對蒸氣密度(空氣=1):2.64

沸點:46.2℃

穩定性:穩定

分子式:CS2

相對分子質量:76.14

飽和蒸氣壓(28℃時):53.32kPa

燃燒熱:1030.8kJ/mol

臨界溫度:279℃

臨界壓力:7.90MPa

辛醇/水分配係數的對數值:1.86,1.93,2.16

閃點:-30℃

爆炸上限(體積分數):60.0

引燃溫度:90℃

爆炸下限(體積分數):1.0

光譜圖

紅外光譜

譜峰列表 序號

峰位(cm^-1)

透過率(%)

半峰寬(cm^-1)

合成方法

天然氣法

以甲烷和硫磺為原料,反應溫度500~700℃,催化劑為硅酸甲烷單程轉化率可達90%,生成的副產硫化氫用克勞斯(Claus)法使其轉變為硫循環使用。其化學方程式為:

CH4+4S=CS2+2H2S

2H2S+3O2=2SO2+2H2O

SO2+2H2S=3S+2H2O[4]

木炭硫黃法

根據不同的加熱方式,可分為外熱式鐵甑法和內熱式電爐法兩類。一般採用三相電爐法。

電爐法將木炭於800℃直接焙燒除去水分和有機物後間斷加入電爐,熔融硫黃連續加入電爐內與灼紅木炭在1000℃左右進行反應,生成的二硫化碳經除硫、冷凝得到粗製品,再經精餾、冷凝,製得二硫化碳成品。其化學反應方程式為:

C+2S→CS2[4]

純化方法

對二硫化碳純度要求不高的實驗,在二硫化碳中加入少量無水氯化鈣乾燥幾小時,在水浴55℃~65℃下 加熱蒸餾、收集。如需要製備較純的二硫化碳,在試劑級的二硫化碳中加入0.5%高錳酸鉀水溶液洗滌三次。除去硫化氫再用汞不斷振盪以除去硫。最後用2.5%硫酸汞溶液洗滌,除去所有的硫化氫(洗至沒有惡臭為止),再經無水氯化鈣乾燥,蒸餾收集。[4]

作用與用途

常用用途

主要作為製造黏膠纖維、玻璃的原材料。用二硫化碳生產的黃原酸鹽供作冶金工業的礦石浮選劑。用於生產農用殺蟲劑。橡膠工業硫化時,可作為氯化硫的溶劑。用它製造氨處理系統中設備和管路的防腐蝕劑。也是檢驗伯胺、仲胺及α-氨基酸、測折射率、色譜分析用的溶劑。也用於從亞麻仁、橄欖果實、獸骨、皮革和羊毛中提取油脂。用作航空的潤滑劑。二硫化碳是殺菌劑稻瘟靈、克菌丹、代森錳鋅、代森鋅、代森銨、福美雙、福美鋅、福美甲胂等的中間體,也是人造纖維的原料、橡膠硫化促進劑。二硫化碳是生產人造絲、賽璐玢、四氯化碳、農藥殺菌劑、橡膠助劑的原料;在生產油脂、蠟、樹脂、橡膠和硫磺等產品時,二硫化碳是優良的溶劑;可用作羊毛去脂劑、衣服去漬劑、金屬浮選劑、油漆和清漆的脫膜劑、航空煤油添加劑等。

治療酗酒

在攝取乙醇大約五到十分鐘後,(乙醇上癮者)便會經歷長達三十分鐘甚至數小時的"宿醉反應",症狀包括:皮膚潮紅、心臟速度加快、呼吸急促、噁心、嘔吐、劇烈頭痛、視覺障礙、精神錯亂、姿勢暈厥以及循環衰竭。在正常的代謝途徑中,乙醇在肝臟內被乙醇脫氫酶分解成乙醛,隨之再被乙醛脫氫酶分解成毒性較弱的甲酸,而阻斷此代謝途徑的方法便是透過妨礙中間階段的乙醛脫氫酶。若在沒有二硫化碳的影響下攝取乙醇,則乙醛在血液中的濃度可為原本(同樣的乙醇攝取量,不受二硫化碳影響的正常代謝途徑)的5至10倍,又乙醛為造成宿醉的主要原因之一,二硫化碳的衍生物即因此造成酒精攝取後更立即且不舒服的反應。二硫化碳不應在攝取乙醇後的十二小時內使用,此外,人們對於二硫化碳反應並不會隨着使用量、使用次數而有所減少,越長時間使用,二硫化碳的反應越強。當二硫化碳漸漸開始被消化道吸收,消失於體內時,二硫化碳所帶來的效果將會持續大約兩個星期,因此在醫學倫理中規定患者必須詳細了解二硫化碳對酒精的反應。一份發表於2006年的九年研究結果發現,處方用二硫化碳和其相關化合物碳酸胺類(calcium carbimide)的配合使用可以得到50%的戒斷率。使用二硫化碳的衍生物的戒斷治療中,存在最重要的問題為:二硫化碳的產品不能降低患者對於乙醇的渴望,而這帶來了問題:患者的低依從性。公元1986年,Fuller做了經典的研究:追蹤長期酗酒的患者一年。經過追蹤結果統計後發現,服用了的患者與只接受諮詢服務的患者,戒斷率並沒有明顯的不同。因為在研究中,僅有百分之二十服用患者,在藥物治療中有良好的依從性。而改善依從性的方法有:將二硫化碳植入真皮中讓它持續在真皮中釋放12周,再配合監控衍生物的使用(例如,藉由用藥者的配偶來達到監督效果)。 儘管到了二十世紀末,二硫化碳衍生物還是最普遍用來治療酗酒的方式,但如今已被一種由那曲酮和抗酒癮劑(一種麩胺酸的致效劑)結合而成的新藥物給取代。

治療癌症

當二硫化碳和金屬組成一複合體,會形成蛋白酶體的抑制劑,且表現出抑制蛋白酶體的一新途徑。一針對肝癌而使用二硫化碳和葡萄糖酸銅的臨床測試在美國猶他州進行,而另一個在以色列進行的臨床測試則是針對二硫化碳。

使用注意事項

危險性概述

健康危害:二硫化碳是損害神經和血管的毒物。急性中毒:輕度中毒有頭暈、頭痛、眼及鼻粘膜刺激症狀;中度中毒尚有酒醉表現;重度中毒可呈短時間的興奮狀態,繼之出現譫妄、昏迷、意識喪失,伴有強直性及陣攣性抽搐。可因呼吸中樞麻痹而死亡。嚴重中毒後可遺留神衰綜合徵,中樞和周圍神經永久性損害。慢性中毒:表現有神經衰弱綜合徵,植物神經功能紊亂,多發性周圍神經病,中毒性腦病。眼底檢查:視網膜微動脈瘤,動脈硬化,視神經萎縮。

燃爆危險:該品極度易燃,具刺激性。

急救措施

皮膚接觸:立即脫去污染的衣着,用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。

眼睛接觸:提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。

食入:飲足量溫水,催吐。就醫。

消防措施

危險特性:極易燃,其蒸氣能與空氣形成範圍廣闊的爆炸性混合物。接觸熱、火星、火焰或氧化劑易燃燒爆炸。受熱分解產生有毒的硫化物煙氣。與鋁、鋅、鉀、氟、氯、疊氮化物等反應劇烈,有燃燒爆炸危險。高速衝擊、流動、激盪後可因產生靜電火花放電引起燃燒爆炸。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇火源會着火回燃。

有害燃燒產物:一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫。

滅火方法:噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產生聲音,必須馬上撤離。滅火劑:霧狀水、泡沫、乾粉、二氧化碳、砂土。 泄漏應急處理

應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至安全區,並進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。不要直接接觸泄漏物。儘可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。

小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。

大量泄漏:構築圍堤或挖坑收容。噴霧狀水或泡沫冷卻和稀釋蒸汽、保護現場人員。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內,回收或運至廢物處理場所處置。

操作注意事項:密閉操作,局部排風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩),戴化學安全防護眼鏡,穿防靜電工作服,戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、胺類、鹼金屬接觸。灌裝時應控制流速,且有接地裝置,防止靜電積聚。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項:在室溫下易揮發,因此容器內可用水封蓋表面。儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。保持容器密封。應與氧化劑、胺類、鹼金屬、食用化學品分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。

物質毒性

高濃度時具有麻醉作用。可通過呼吸道及皮膚侵害人體機能,對生物有劇毒。對人體中毒機理,主要使中樞神經中毒引起神經系統疾病。中毒者的處理,是應儘快脫離現場,移至通風良好處,呼吸衰弱者需立即進行人工呼吸。

參考來源