更新时间：2023-08-15 17:37
丁（butane）是一种有机化合物，为无色有轻微刺激性气味的气体，微溶于水，易溶于有机溶剂。它有两种异构体，分别是正丁烷和异丁烷。正丁烷的熔点为-138.3℃，沸点为-0.5℃，异丁烷的熔点为-160°C，沸点为-12°C，两者的相对密度（水=1g/cm3）均为0.6，丁烷的化学性质稳定，在常温下一般不与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂作用，在适当条件下，如高温、光照等，丁烷也可以发生氧化、裂化、卤代等反应。
在自然界中，丁烷主要存在于石油和天然气中，是液化石油气的成分之一，工业上常通过石油裂分、天然气蒸馏制备丁烷。 丁烷的两种同分异构体（碳四和异丁烷）毒性相似，属低毒类。
丁烷用途广泛，在化工领域，正丁烷可用于制造丁二烯，异丁烷是石油化工的原料、烟雾剂及发射剂的成分，可用作制造丙烯己二醇及氧化物、聚氨酯泡沫塑料和没药树的原料，亦用作工业载体及燃料；在日用领域，丁烷在化妆品、工艺绘画和润滑油等方面都有应用；在分析领域，正丁烷可用作色谱分析标准物质，用于测定油田油气，以保证油田油气组成和含量进行分析及评价的准确性和可靠性及校准气体分析仪器；在食品领域，丁烷可以作为一种食品添加剂用于溶剂提取。
1848年，化学家爱德华·弗兰克兰（Edward Frankland）把锌分别与碘乙烷、碘甲烷在封闭管中加热，得乙基锌和甲基锌，用水处理，得到称之为“乙基”和“甲基”的气体，但当时没有准确的鉴定出来，后经进一步研究才知道是丁烷和乙烷。埃德蒙·罗纳尔兹（Edmund Ronalds）是第一个从原油中分离丁烷的人。1867年，奥格斯特·威廉·冯·霍夫曼（August Wilhelm von Hofmann）在其论文中将丁烷命名为“quartane”。
二十世纪初叶，美国人沃尔特·斯内林博士进行汽油稳定试验时，得知从汽油中挥发出可燃气体，这种气体在一定温度和压力下可凝结为液体而加以储存，这是液化石油气的最早发现。斯内林博士将这种气体进行了分离和鉴定，得到液化石油气的两个主要组成部分——丙烷和丁烷，与此同时，他还研究成功从天然石油气中提取甲烷和丁烷的实用技术。1910年至1920年期间，液化石油气工业开始在美国迅速发展并陆续传到欧洲。
丁烷常温下是一种无色气体，有淡淡的石油味，相对密度为0.6，微溶于水，易溶于有机溶剂，可以在压力下液化。在长时间暴露于火或高温下，储存丁烷的容器可能会剧烈破裂并爆炸。
正丁烷的熔点为-138°C，沸点为-0.5°C，自燃温度为287°C，燃点为405℃，燃烧热为-10840cal/g（或-453.85x105J/kg）。正丁烷易溶于乙醇、乙醚和三氯甲烷。25°C时在水中溶解度为61.2mg/L，蒸气压为1820毫米汞柱。闪点为-60°C，爆炸极限为1.8%-8.4%（体积分数）。
异丁烷熔点-160°C，沸点-12°C，溶于乙醇、乙醚和氯仿，蒸气压为2610.0毫米汞柱，闪点为-82.99 °C， 爆炸极限为1.9%-8.4%（体积分数）。
丁烷的化学性质稳定，在常温下一般不与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂作用，在适当条件下，如高温、光照等，丁烷也可以发生氧化、裂化、卤代等反应。
正丁烷通过液相氧化法可制取醋酸。利用氧气、空气或富氧空气为氧化剂，以醋酸钴或锰及、铬等醋酸盐或环烷酸盐为催化剂，或不用催化剂，在150~225℃、压力4~8MPa条件下，液相氧化生成醋酸。反应方程式为：
在高活性的催化剂存在的条件下，正丁烷可以氧化生产马来酸酐，反应过程一般是以正丁烷为原料，在V2O5-P2O5系列催化剂上进行气相氧化反应生成马来酸酐。
丁烷在隔绝空气的条件下可裂解生成小分子烃，也可脱氢转变为烯烃和氢气，这种反应叫裂化反应。
正丁烷在光照，127°C条件下与溴水反应：
异丁烷在光照，25°C条件下与氯气反应：
异丁烷在光照，127°C条件下与溴水反应：
丁烷可用于汽油调和，也可作为燃料气体，同时也是作制造乙烯和丁二烯的原料。在汽油调和方面，丁烷是调节雷德蒸气压 （RVP） 的主要成分，由于冬季燃料需要更高的蒸气压才能启动发动机，因此炼油厂通过在燃料中混合更多的丁烷来提高RVP，异丁烷与2-甲基丙烯可制取2-甲基庚烷而作为汽油防爆剂；在作为燃料气体方面，丁烷与丙烷和其他碳氢化合物混合时可制造液化石油气 （LPG），可用作蒸汽裂解中生产基础石化产品的原料，也可用作打火机的燃料；此外，正丁烷还是合成橡胶的原料之一，天然橡胶是由3000到5000个2-甲基-1，3-丁二烯分子一个接一个地联结起来的有机高分子化合物组成的。合成橡胶的制法中有一种是以石油为原料，经过裂解把碳氢化合物变为正丁烷，正丁烷氢化而成丁烯，丁烯氢解成丁二烯而制得。
丁烷因为气味小价格低廉常被用作气溶胶类化妆品动力包装的喷射剂；丁烷还可用于工艺美术领域中的彩绘颜料添加成分之一，用于人体彩绘，陶瓷上釉等；此外，2-碘-2-甲基丙烷是一种环保的制冷剂，为“全绿”替代物。异丁烷ODP值和GWP值均为零，且取材容易，价格低廉，制作原料来源于石油、天然气。异丁烷运行压力低、噪声小，能耗降低可达5%~10%，所以异丁烷是良好的润滑油成分。
正丁烷可用作色谱分析标准物质，由国家标准物质研究中心研制，主要用于测定油田油气，以保证油田油气组成和含量进行分析及评价的准确性和可靠性，及校准气体分析仪器。
2008年5月中华人民共和国卫生部发布2008年第13号公告：根据《中华人民共和国食品卫生法》和《食品添加剂卫生管理办法》的规定，批准丁烷可以作为食品工业用加工助剂进行食品加工和生产，在食品加工过程中，丁烷一般作为提取工艺的提取溶剂使用。
丁烷在自然界中存在于石油和天然气中，是液化石油气的成分之一。
丁烷能够溶于原油中，在石油开采和炼制时，可作为石油气收集。石油馏分在裂化和催化裂化时，也有大量的丁烷生成。故与丁烷共存的杂质有甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯以及低沸点硫化物、水分等。
精制时将石油经蒸馏和裂化等过程中生成的气体用油吸收，活性炭吸附，压缩和冷却使之液化等方法进行浓缩，再于低温或加压下分馏以分离丁烷。丁烯等不饱和成分可用浓硫酸除去或进行氢化，含硫化合物可用碱洗涤或用脱硫剂除去。水分用硫酸、乙二醇、固态干燥剂(如白土、氧化铝类)和钠等脱水，也可用共沸蒸馏的方法除去。丁烷的回收一般用蒸馏，也可用高沸点的烃类吸收或用吸附剂吸附的方法回收 。
丁烷的主要原料为石油与天然气，将天然气进行加氢处理与脱硫处理可以除去其他杂质和硫化物，将天然气通入蒸馏塔中进行分离，在不同温度下可以分离出不同组分的丁烷，最后经过冷凝器便可以得到纯净的丁烷。
在铂、钯、、镍等催化剂的作用下，丁烯可加氢生成相应的丁烷。虽然在工业上加氢反应无实际意义，但此反应还是很重要的。在有关的石油制品中，少量烯烃的氧化和聚合都会影响油品的质量，故需进行加氢处理加以脱除。
丁烷的两种同分异构体（碳四和异丁烷）毒性相似，属低毒类。
大鼠的LC50值为658g/m3，小鼠的LC50值为680g/m3；麻醉作用小鼠侧倒浓度为500~777g/m3（2小时），人在23.73g/m3浓度下，停留10分钟会有嗜睡反应，但无全身作用，只有在丁烷浓度极高的情况下，才可能引起窒息和麻醉作用。丁烷的急性中毒症状主要是头晕、头痛、嗜睡或酒醉状态，严重者可昏迷，移到新鲜空气中，可迅速恢复。
根据烷烃毒性作用规律和丙烷、丁烷与正戊烷之间的LC和LD的资料，可以认为丁烷毒性大于丙烷，而低于戊烷。毒性作用主要是可逆性的中枢神经系统功能紊乱，器质性病变不明显。接触丁烷的工人，会有头晕、头痛、睡眠不佳、易疲倦等症状。丁烷吸收后分布于各组织器官，尤其是脂肪含量高的组织。
吸入：迅速撤离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。保持安静，休息。如呼吸困难，应给予输氧。如呼吸、心跳停止，应立即进行心肺复苏术并及时就医。密切接触者即使无症状，亦应观察24~48h。
皮肤接触：立即脱去被污染的衣物，用大量流动清水彻底冲洗至少15min，冻伤时用大量清水冲洗，不要脱去衣服并及时就医。
眼睛接触：立即分开眼脸，用流动清水或生理盐水彻底冲洗5～10min并及时就医。
丁烷有两种异构体，分别是正丁烷和异丁烷。正丁烷结构简式为CH3CH2CH2CH3，IUPAC推荐名为butane，常用名为n-butane）。异丁烷结构简式为CH3CH(CH3)2，IUPAC推荐名为2-methylpropane，常用名为i-butane。正丁烷在五氟化锑二氧化钛二氧化硅（SbF5-TiO2-SiO2）、五化锑-二氧化硅-氧化铝（SbF5-SiO2-Al2O3）、硫酸根离子/二氧化锆（SO4²-/ZrO2）等固体超强酸的催化下，能异构化形成异丁烷。
碳四可以看作是乙烷分子中的两个碳原子上各有一个氢原子分别被一个甲基取代的化合物，因此正丁烷的构象比乙烷复杂。例如在正丁烷分子中，沿C2一C3键键轴旋转可以产生四种极限构象，对位交叉式（反叠式）、部分重叠式（反错式）、邻位交叉式（顺错式）、全重叠式（顺叠式）。
在这四种典型的极限构象中，对位交叉式构象的能量最低、最稳定，其次是邻位交叉式能量较低、较稳定。在室温时，正丁烷分子主要以这两种构象形式存在，而能量较高、较不稳定的部分重叠式构象和能量最高、最不稳定的全重叠式构象则存在较少。与乙烷相似，碳四分子的构象也是许多构象的动态平衡混合体系，但在室温时以对位交叉式为主。像正丁烷分子中的对位交叉式构象那样，通常把能量最低、最稳定的构象称为优势构象。
易燃易爆：丁烷是易燃气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇火星、高热，有燃烧爆炸危险。丁烷最大爆炸压力841.4406kPa，最大爆炸浓度8.4%，最易引燃浓度3.1%，最小引燃能量0.25mJ。
消防人员防护：须佩戴空气呼吸器、穿全身防火防毒服，站在上风向灭火。
灭火方法：切断气源，如对周围环境无危险，让火自行燃烧完全。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷雾状水保持容器冷却，但避免该物质与水接触。喷水保持火场冷却，直至灭火结束。
灭火剂：雾状水、二氧化碳、干粉。
丁烷应用钢瓶贮运，存放在阴凉、干燥、通风良好的地方。最好使用露天或附建的仓库，在户外存放，远离任何容易起火的地点，同时注意需要远离热源，防止阳光直射。应与氧气、压缩空气分开堆放。
操作时应穿戴橡皮手套、安全防护镜和防护服。运输时容器上须标有“易燃气体”标记，不得载有乘客。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件损坏。