Propane-1,3-diol

Le propane-1,3-diol ou PDO est un composé organique de la famille des diols, de formule CH₂(CH₂OH)₂.
Sa structure est celle du propane auquel un groupe hydroxyle est attaché à chaque extrémité.

Identification
Propane-1,3-diol


Nom UICPA	Propane-1,3-diol
Synonymes	Triméthylène glycol, 1,3-dihydroxypropane, 1,3-propanediol, PDO
N^o CAS	504-63-2
N^o ECHA	100.007.271
N^o EC	207-997-3
PubChem	10442
SMILES	OCCCO PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/C3H8O2/c4-2-1-3-5/h4-5H,1-3H2 InChIKey : YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYAS
Apparence	liquide incolore, presque inodore[1].
Propriétés chimiques
Formule brute	C₃H₈O₂ [Isomères]
Masse molaire[2]	76,0944 ± 0,0036 g/mol C 47,35 %, H 10,6 %, O 42,05 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−26 °C[1]
T° ébullition	213 °C[1]
Solubilité	entièrement miscible (eau)[1]
Paramètre de solubilité δ	33,0 J^1/2·cm^-3/2 (25 °C)[3]
Masse volumique	1,05 g·cm^-3[1]
T° d'auto-inflammation	400 °C[1]
Point d’éclair	131 °C[1]
Limites d’explosivité dans l’air	2,5 Vol.-%; 79 g·m^-3
Pression de vapeur saturante	< 0,1 mbar à 20 °C 9 mbar à 100 °C[1]
Viscosité dynamique	52,7 mPa·s^-1 (20 °C)[1]
Précautions
Directive 67/548/EEC
Classification : pas de classification[1]
Écotoxicologie
DL₅₀	4 780 mg·kg^-1 (souris, i.p.)[4]
LogP	-1,04[1]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Synonymes[5]

Propriétés

Le propane-1,3-diol est un liquide incolore, visqueux, presque inodore et très peu inflammable (point d'éclair au-dessus de 100 °C)[1]. Il est très soluble dans l'eau, hygroscopique et légèrement volatil.

Synthèse

Le propane-1,3-diol peut être synthétisé chimiquement de par l'hydration de acroléine, avec une solution diluée d'acide sulfurique en présence d'hydroquinone (qui empêche la polymérisation de l'acroléine), suivie par une hydrogénation catalysée par le nickel de Raney[6].

Il est également synthétisable par l'hydroformylation de l'oxyde d'éthylène qui mène au 3-hydroxypropanal. Ce dernier est ensuite hydrogéné pour donner le propane-1,3-diol.

Il existe aussi d'autre voies impliquant des bio-processus de certains micro-organismes :

La conversion à partir du sirop de maïs effectué par une souche génétiquement modifiée d'E. coli par DuPont et Tate & Lyle Bioproducts. Environ 120 000 tonnes furent produites de cette façon en 2007[7]. Selon DuPont, ce type de production utilise 40 % moins d'énergie que le procédé conventionnel[8]^,[9] et réduit l'émission de gaz à effet de serre de 20 %[8]^,[9]. Pour avoir réussi à développer ce bio-processus de fabrication, renouvelable, du PDO, l'American Chemical Society a récompensé les équipes de recherche de DuPont et Tate & Lyle avec le prix « 2007 Heroes of Chemistry »[9].
En France, le leader du secteur et le 2^e au niveau mondial après DuPont Tate & Lyle Bioproducts[10], est l'entreprise Metabolic Explorer qui développe un procédé produisant du propane-1,3-diol (PDO) par voie totalement biologique à partir de glycérol, un sous-produit de la production de biodiesel. Il s'agit d'une matière première peu coûteuse et abondante. Metabolic Explorer propose par ce moyen un procédé performant du point de vue économique et environnemental[11].
Le marché du PDO est > a 1,5 Milliard de $ / an[12]
Depuis le 27 avril 2015, Metabolic Explorer fait partie du nouveau label d'enterNext "Tech 40" qui regroupe les 40 meilleures entreprises technologiques innovantes européennes[13]

La conversion du glycérol (un sous-produit de la fabrication de biodiesel) en utilisant des bactéries Clostridium diolis et des Enterobacteriaceae[14]^,[15].

Utilisations

Industrie

Le propane-1,3-diol est avant tout utilisé comme « bloc de construction » dans la production de polymères comme le polytriméthylène téréphtalate.

Il est aussi utilisé dans de nombreux produits industriels, comme des matériaux composites, des adhésifs, des films de pelliculage, des revêtements, des empreintes de moulage, des polyesters aliphatiques ou des copolyesters. Il est aussi utilisé comme solvant, antigel et peinture sur bois.

Chimie

Le propane-1,3-diol peut servir à introduire un groupe protecteur sur un groupe carbonyle (aldéhydes et cétones)[16] : par une réaction d'acétalisation, il se forme un dérivé du 1,3-dioxane.

Ce groupe est stable en présence de base, et lorsque la protection n'est plus nécessaire, la réaction peut être inversée par action d'un acide dans l'eau.

Il est également possible de synthétiser le 1,3-dioxane en faisant réagir le propane-1,3-diol sur le méthanal en présence d'acide phosphorique[17]. Cette réaction peut aussi utiliser l'acide chlorhydrique et la méthénamine[18].

Notes et références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « 1,3-Propanediol » (voir la liste des auteurs).

(de) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en allemand intitulé « 1,3-Propandiol » (voir la liste des auteurs).

Entrée de « 1,3-Propanediol » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 18/11/2010 (JavaScript nécessaire)
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1)
Toxicology and Applied Pharmacology. Vol. 49, Pg. 385, 1979. PMID
Fiche Chemicalland21.com
C. H. Werkman, G. F. Gillen: Bacteria Producing Trimethylene Glycol, in: J. Bacteriol., 1932, 23, S. 167–182.
Peter Werle, Marcus Morawietz, Stefan Lundmark, Kent Sörensen, Esko Karvinen, Juha Lehtonen "Alcohols, Polyhydric" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2006, Weinheim.
http://www.chem.uu.nl/brew/BREWsymposiumWiesbaden11mei2005/WEBSITEBrewPresentations51105.PDF
http://www.azom.com/News.asp?NewsID=8862
« 1,3-Propanediol (PDO) Market by Applications & Geography - 2021 | MarketsandMarkets », sur www.marketsandmarkets.com (consulté le 22 juin 2015)
« Butanol fermentation chimie biologique », sur www.metabolic-explorer.com (consulté le 22 juin 2015)
« MPG 1.2 propanediol propylene », sur www.metabolic-explorer.com (consulté le 22 juin 2015)
« Enternext lance « TECH 40 », un nouveau label pour promouvoir les sociétés européennes innovantes | Euronext », sur www.euronext.com (consulté le 22 juin 2015)
http://biopol.free.fr/?p=342
(en) H. Biebl, « Microbial production of 1,3-propanediol », Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 52, n^o 3,‎ 1999, p. 289-297 (PMID 10531640, DOI 10.1007/s002530051523)
E. J. Salmi: Untersuchungen über ätherartige Verbindungen, I. Mitteil.: Zur Darstellung der Acetale und Ketale, in: Chem. Ber., 1938, 71, S. 1803–1808; DOI:10.1002/cber.19380710905.
R. Leutner: Zur Hydrolysegeschwindigkeit zyklischer Azetale, in: Monatsh. Chem., 1932, 60, S. 317–352; DOI:10.1007/BF01538573
US-Patent ICI, US 2021680, 1930.