柠檬酸三丁酯
[CAS 77-94-1]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 羧酸类化合物及衍生物 >> 羧酸酯及其衍生物
• 产品名称: 柠檬酸三丁酯
• 英文名: Tributyl citrate
• 别名: Tri-n-butyl citrate
• 分子式: C₁₈H₃₂O₇
• 分子量: 360.45
• CAS 登录号: 77-94-1
• EC 号码: 201-071-2
• 分子行输入简码SMILES: CCCCOC(=O)CC(CC(=O)OCCCC)(C(=O)OCCCC)O

物理化学性质

• 密度: 1.1±0.1 g/cm³ 计算值^*, 1.042 g/mL (实验值)
• 熔点: -20 °C (实验值)
• 沸点: 389.8±9.0 °C 760 mmHg (计算值)^*, 325 °C (实验值)
• 闪点: 120.7±12.2 °C (计算值)^*, 157 °C (实验值)
• 溶解度: 水: 不溶 (实验值)
• 折射率: 1.465 (计算值)^*, 1.444 (实验值)

^* 使用计算机软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

安全数据

• 危险品标志: GHS05 危险
• 危害标签: H318
• 防护标签: P264+P265-P280-P305+P354+P338-P317

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
严重眼损伤	Eye Dam.	1	H318
对水生环境急性有害	Aquatic Acute	1	H400

chemBlink 化学品故事

柠檬酸三丁酯（Tributyl citrate，TBC，CAS 77-94-1）是柠檬酸与正丁醇形成的三酯，也是柠檬酸酯类增塑剂的重要成员。它的发展与材料科学中一个长期存在的问题密切相关：许多性能优良的高分子本身过于坚硬，不能直接满足柔性产品的要求。增塑剂可以增加高分子链的运动能力，而柠檬酸酯则成为传统邻苯二甲酸酯之外受到广泛研究的一类增塑剂。

TBC 的分子来源非常有意思。它的基本骨架来自人们十分熟悉的柠檬酸。工业柠檬酸可以通过发酵大规模生产，而在 TBC 中，柠檬酸的三个羧基分别与正丁醇形成酯，得到分子式为 C₁₈H₃₂O₇ 的有机化合物。这个变化很好地展示了酯化反应怎样彻底改变一种物质的实际性质：高度亲水的柠檬酸经过酯化以后，可以转变为适合与高分子材料混合的疏水性有机酯。

TBC 主要作为外增塑剂发挥作用。当它与相容的高分子混合时，小分子进入高分子链之间，削弱限制分子链运动的部分相互作用。这样，高分子链就更容易发生相对运动，材料可以变得更加柔软，玻璃化转变温度也可能降低。TBC 曾用于 PVC 及其共聚物，并被研究用于多种其他聚合物体系。

一个很有代表性的例子是聚乳酸（PLA）。PLA 可以由生物来源的乳酸制备，是重要的可生物降解热塑性聚合物，但未经改性的 PLA 对某些用途而言比较坚硬和脆。研究表明，柠檬酸三丁酯能够明显降低 PLA 的玻璃化转变温度，增加分子链运动能力，从而为制备更柔韧的薄膜提供一种方法。这里形成了一个很有意思的材料组合：一种与可再生原料密切相关的聚合物，可以与以工业发酵生产的柠檬酸为原料制备的增塑剂共同构成材料体系。

不过，增塑剂的分子大小、相容性和长期稳定性同样重要。较小的增塑剂往往能够有效增加高分子链的运动能力，但外增塑剂通常并没有通过共价键固定在聚合物链上，因此在长期老化过程中可能发生迁移或相分离。针对 TBC 增塑 PLA 的研究不仅考察材料刚制成时的柔韧性，也研究数月以后增塑剂是否仍然均匀存在于聚合物中。这说明真正成功的增塑并不是简单地“把塑料变软”，而是需要同时考虑长期材料稳定性。

TBC 还被研究用于药物制剂中的高分子薄膜。药片和其他剂型的薄膜包衣可能需要同时具有柔韧性、黏附性、适当的水响应以及良好的加工性能。有关柠檬酸三丁酯和其他酯类增塑剂的研究表明，不同增塑剂可以影响药用丙烯酸聚合物薄膜的玻璃化转变温度、吸水行为、黏附以及增塑剂保持能力。一个看似次要的配方成分，因此可能显著影响整个薄膜的最终性能。

柠檬酸三丁酯还需要与乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）明确区分。两者属于关系非常密切的柠檬酸酯，但具有不同的 CAS 号码和分子结构。TBC 保留了柠檬酸骨架上的羟基，而 ATBC 在这一位置进一步发生了乙酰化。因此，两者的性质、应用和法规信息不能简单互换。

在美国，FDA 的食品接触物质数据库列出了 tributyl citrate 在特定法规条件下的用途，其中包括 21 CFR 175.105 所涉及的黏合剂。这样的法规记录只适用于规定的用途和条件，并不意味着所有可能用途都自动获得许可，但它说明柠檬酸酯长期以来一直受到食品接触材料领域的关注。

TBC 所体现的其实是现代高分子技术一个更普遍的思想：塑料的性能并不仅仅由长长的高分子链决定，存在于这些链之间的小分子同样可能改变整个材料的行为。化学家从柠檬酸出发，通过酯化把它变成适合高分子体系的有机分子，由此获得了调节材料柔韧性和加工性能的工具。

因此，柠檬酸三丁酯的故事提醒我们，材料设计往往同时发生在不同尺度。高分子提供材料的基本骨架，而小分子决定这个骨架能够怎样运动。有时候，要改变一公斤塑料的柔韧性，真正需要控制的却只是分子量几百的化合物与高分子链之间那些肉眼完全看不见的相互作用。

References

1. Ljungberg, N.; Wesslen, B. (2003). "Tributyl citrate oligomers as plasticizers for poly(lactic acid): thermo-mechanical film properties and aging." Polymer, 44, 7679-7688. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2003.09.055

2. Labrecque, L. V.; Kumar, R. A.; Dave, V.; Gross, R. A.; McCarthy, S. P. (1997). "Citrate esters as plasticizers for poly(lactic acid)." Journal of Applied Polymer Science, 66, 1507-1513.

3. Lin, S. Y.; Lee, C. J.; Lin, Y. Y. (2000). "The effect of plasticizers on compatibility, mechanical properties, and adhesion strength of drug-free Eudragit E films." Pharmaceutical Research.

4. U.S. Food and Drug Administration. Inventory of Food Contact Substances Listed in 21 CFR: Tributyl Citrate, CAS 77-94-1. FDA Food Contact Substance Inventory