Эпихлоргидрин

Эпихлоргидрин
Общие
Систематическое наименование	2-​хлорметилоксиран
Традиционные названия	Эпихлоргидрин, 3-хлор-1,2-эпоксипропан, хлорметилоксиран
Хим. формула	С3H5ClO
Рац. формула	СH2-O-CH-CH2Cl
Физические свойства
Состояние	бесцветная жидкость с раздражающим запахом хлороформа
Молярная масса	92,524 ± 0,005 г/моль
Плотность	1,18066 г/см³
Энергия ионизации	10,6 эВ[1] и 10,2 эВ[2]
Термические свойства
Температура
• плавления	-48 °C
• кипения	117,9 °C
• вспышки	+40,6 °C
• самовоспламенения	415,6 °C
Пределы взрываемости	3,8 об.%[1]
Давление пара	13,1 мм рт. ст. (+20 °С),
Химические свойства
Растворимость
• в воде	6,5 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1,43805
Классификация
Рег. номер CAS	106-89-8
PubChem	7835
Рег. номер EINECS	203-439-8
SMILES	ClCC1CO1
InChI	InChI=1S/C3H5ClO/c4-1-3-2-5-3/h3H,1-2H2 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N
RTECS	TX4900000
ChEBI	37144
ChemSpider	13837112
Безопасность
Предельная концентрация	1 мг/м³
ЛД50	90 мг/кг (крысы, перорально)
Токсичность	Высокотоксичное вещество, сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей (ирритант).
Пиктограммы ECB
NFPA 704	3 3 2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Эпихлоргидрин (хлорметилоксиран) — органическое вещество, хлорпроизводное окиси пропилена, с формулой СH₂(O)CH-CH₂Cl. Широко применяется в органическом синтезе, используется в производстве эпоксидных смол и глицерина[3]. Высокотоксичен, ирритант.

Синтез

Эпихлоргидрин получают из пропилена, который хлорируют при температуре 500 °С и давлении 18 атмосфер до аллилхлорида:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}CH{=}CH_{2}+Cl_{2}\rightarrow ClCH_{2}CH{=}CH_{2}+HCl}}}$

Затем аллилхлорид подвергается действию хлорноватистой кислоты и получают изомерные дихлоргидрины глицерина:

Далее на дихлоргидрины глицерина действуют щёлочью (NaOH), в результате чего образуется эпихлоргидрин:[4]

Образовавшийся эпихлоргидрин отделяют перегонкой с паром и дистилляцией. Также его можно получить восстановлением хлорированного акролеина[5].

Физические свойства

Представляет собой бесцветную подвижную прозрачную жидкость с раздражающим запахом хлороформа, плохо растворимую в воде, хорошо в большинстве органических растворителях. С водой образует азеотропную смесь с температурой кипения +88 °С и содержит 75 % эпихлоргидрина. Образует азеотропные смеси с большим числом органических жидкостей. Вследствие наличия асимметричного атома углерода эпихлоргидрин оптически активен[5].

Химические свойства

Эпихлоргидрин химически высокореакционное соединение, имеющее активную эпоксидную группу и подвижный атом хлора[6].

Реакция галогенирования

При взаимодействии хлора с эпихлоргидрином при обычных условиях образуется окись 3,3-дихлорпропилена (3,3-дихлорэпоксипропилен)[6]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl+Cl_{2}\rightarrow CH_{2}CH{-}O{-}CHCl_{2}+HCl}}}$

Реакция гидрохлорирования

Легко присоединяет хлороводород при обычной температуре как в растворе, так и в безводной среде, с образованием 1,3-дихлоргидрина[6]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl+HCl\rightarrow CH_{2}Cl{-}CHOH{-}CH_{2}Cl}}}$

Реакция дегидрохлорирования

В присутствии небольших количеств щёлочи эпихлоргидрин легко присоединяет соединения содержащие один или несколько подвижных атомов водорода, с образованием хлоргидринов[6]:

${\displaystyle {\mathsf {RH+CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl{\xrightarrow[{}]{[NaOH]}}RCH_{2}{-}CHOH{-}CH_{2}Cl}}}$

При увеличении концентрации щёлочи реакция идет с отщеплением хлористого водорода и с восстановлением эпоксидной группы, но уже в другом положении[6]:

${\displaystyle {\mathsf {RCH_{2}{-}CHOH{-}CH_{2}Cl{\xrightarrow[{}]{[NaOH]}}RCH_{2}{-}CH{-}O{-}CH_{2}}}}$

Реакция гидролиза

При избытке щёлочи (чаще всего применяют карбонат натрия) и при температуре 100 °С эпихлоргидрин медленно превращается в глицерин[6]:

${\displaystyle {\mathsf {2CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl+NaCO_{3}+3H_{2}O{\xrightarrow {100{^{o}C}}}2CH_{2}OH{-}CHOH{-}CH_{2}OH+2NaCl+CO_{2}}}}$

Реакция гидратации

в присутствии разбавленных неорганических кислот (серной или ортофосфорной) эпихлоргидрин образует α-монохлоргидрин глицерина[6]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{[H_{2}SO_{4}]}}CH_{2}OH{-}CHOH{-}CH_{2}Cl}}}$

С повышением температуры повышается гидратация эпихлоргидрина.

Реакция этерификации

При взаимодействии эпихлоргидрина со спиртами происходит раскрытие эпоксидного кольца с образованием гидроксильной группы в положении 2 и с образованием простого эфира[6]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl+HOR\rightarrow ClCH_{2}{-}CHOH{-}CH_{2}OR}}}$

С карбоновыми кислотами эпихлоргидрин образует сложные эфиры хлоригидрина, например с ледяной уксусной кислотой при нагревании до 180 °С образуется преимущественно 1-хлор-2-гидрокси-3-пропилацетат[6]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl+CH_{3}COOH\rightarrow ClCH_{2}{-}CHOH{-}CH_{2}COOCH_{3}}}}$

Реакция аминирования

Эпихлоргидрин уже при обычной температуре присоединяет аммиак или амины с раскрытием цикла[6]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}CH{-}O{-}CH_{2}Cl+NH_{3}\rightarrow NH_{2}{-}CH_{2}{-}CHOH{-}CH_{2}Cl}}}$

Реакция конденсации

Эпихлоргидрин реагирует с дифенилолпропаном с образованием полимерного диглицидного эфира[6]:

Данная реакция является примером получения эпоксидных смол, получивших за последнее время в силу своих исключительных свойств очень широкое распространение[6].

Реакция полимеризации

Эпихлоргидрин способен полимеризоваться. В зависимости от применяемого катализатора получаются подвижные жидкости, высоковязкие масла или смолоподобные продукты[6].

Применение

Применяется как полупродукт для синтеза производных глицерина, красителей и поверхностно-активных веществ; для получения синтетических материалов (главным образом, эпоксидных смол).

Токсикология и безопасность

Общий характер действия

Обладает раздражающим и аллергическим действием. В опытах на животных избирательно поражает почки. Проникает через кожу[3].

Эпихлоргидрин является высокотоксичным и огнеопасным соединением[5]. Пары эпихлоргидрина при вдыхании даже небольших концентраций вызывают тошноту, головокружение и слезотечение, а при длительном воздействии приводят к более тяжёлым последствиям (нередко возникают сильнейшие отёки лёгких)[3]. Эпихлоргидрин при попадании на кожу и длительном контакте вызывает дерматиты, вплоть до поверхностных некрозов. Все работы с эпихлоргидрином необходимо проводить в резиновых перчатках, резиновом фартуке, а при сильной загазованности его парами — в противогазе марки А[7].

Безопасность

Эпихлоргидрин — легковоспламеняющееся вещество. При возгорании тушить диоксидом углерода, пеной или водой, равномерно распределяя её по поверхности.
ПДК в воздухе рабочей зоны производственных помещений не должен превышать 1 мг/м³, ПДК в атмосферном воздухе населённых мест 0,2 мг/м³ (рекомендуемая)[6].

Примечания

1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0254.html
2. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
3. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трёх томах. Том I. Органические вещества. Под ред. засл. деят. науки проф. Н. В. Лазарева и докт. мед. наук Э. Н. Левиной. Л., «Химия», 1976. 592 стр., 27 табл., библиография — 1850 названий.
4. Григорьев А. П., Федотова О. Я. Лабораторный практикум по технологии пластических масс. В двух частях. Часть 2. Поликонденсационные и химически модифицированные пластические массы. — Учеб. пособие для химико-технол. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: Высшая школа, 1977. — Т. 2. — 264 с.
5. Гольдберг М. М., Ермолаева Т. А., Лившиц М. Л., Лубман А. М., Рассудова Н. С., Сергеева 3. И., Фартунин В. И. Сырьё и полупродукты для лакокрасочных материалов / Под ред. М. М. Гольдберга.. — М.: Химия, 1978. — 512 с.
6. Ошин Л.А. Промышленные хлорорганические продукты. — М.: Химия, 1978. — 656 с.
7. Брацыхин Е. А., Шульгина Э. С. Технология пластических масс. — Учебное пособие для техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп.. — Л.: Химия, 1982. — 328 с.

См. также

• Эпоксиды
• Эпоксидная смола