Il 2-clorofenolo, noto anche come orto-clorofenolo, è un composto aromatico con formula chimica C6H4ClOH. È un liquido dall’odore forte e sgradevole.
Sommario
1. Proprietà fisiche del 2-clorofenolo
Il 2-clorofenolo è un liquido incolore o ambrato (i campioni commerciali possono avere una tinta gialla) con un odore forte e penetrante. È solubile in acqua e altamente solubile in alcoli, eteri e soluzioni alcaline perché è un acido debole. Le proprietà fisiche importanti del 2-clorofenolo sono mostrate nella Tabella 1.
| Proprietà | Valore |
|---|---|
| Numero CAS | [95-57-8] |
| Peso molecolare | 128,56 g/mol |
| Punto di fusione | 8,7 °C |
| Punto di ebollizione | 174,5 °C |
| pKa | 8,52 |
| Densità a 20 °C | 1,263 |
| Calore specifico a 20 °C, J.mol-1K-1 | 177 |
| Calore di formazione a 50 °C, kJ/mol | 185 |
| Pressione di vapore a 25 °C | 2,53 mmHg |
| Viscosità a 50 °C, mPa.s | 2 |
| Indice di rifrazione | 1,55 |
| Solubilità in acqua a 20 °C | 28,5 g/L |
| Punto di infiammabilità (vaso chiuso) | 121 °C |
2. Reazioni chimiche del 2-clorofenolo
Il 2-clorofenolo è un prezioso materiale di partenza in varie sintesi chimiche grazie alla reattività sia del gruppo idrossilico che dell’anello aromatico. Partecipa sia alle sostituzioni elettrofile che nucleofile e alle reazioni di ossidazione.
2.1. Reattività del gruppo idrossilico
Rispetto al fenolo, il 2-clorofenolo è più acido, formando sali stabili e solubili in acqua con idrossidi di metalli alcalini e alcalino-terrosi, carbonati o ammine. Forma facilmente esteri con acidi organici e inorganici, tra cui il 2-clorofenilfosfato, il carbammato, il cloroformiato, il carbonato e il laurato ampiamente utilizzati.
Il 2-clorofenolo subisce O-alchilazione per generare una vasta gamma di eteri derivati da composti alifatici, aromatici ed eterociclici.
2.2. Sostituzione elettrofila aromatica
La presenza di un atomo di cloro sull’anello aromatico del 2-clorofenolo semplifica le reazioni di sostituzione elettrofila. Pertanto, può partecipare a reazioni standard come alchilazione, acilazione, nitrazione, solfonazione, alogenazione, carbossilazione e condensazione con aldeidi come formaldeide, cloralio e acido gliossilico.
2.3. Sostituzione nucleofila aromatica
La sostituzione nucleofila dell’atomo di cloro nel 2-clorofenolo è ancora utilizzata nella sintesi chimica, principalmente per produrre pirocatecolo reagendo con potassio o idrossido di sodio. Il 2-clorofenolo reagisce anche con l’ammoniaca per formare 2-amminofenolo.
Questo tipo di reazione è particolarmente utile per produrre vari eteri difenilici sostituiti, che sono erbicidi efficienti.
Il 2-clorofenolo può essere trasformato in chetoni aliciclici policlorurati, come “esaclorofenolo” (un pesticida), mediante reazione con cloro in acido acetico acquoso. In presenza di un catalizzatore acido come l’acido solforico, l’esaclorofenolo si idrolizza in cloranile.
2.4. Ossidazione
Similmente ad altri fenoli, il 2-clorofenolo subisce ossidazione. L’ossidazione dell’aria porta alla formazione di 2-clorochinone, mentre l’ossidazione del perossido di idrogeno produce i corrispondenti difenoli clorurati. L’ossidazione del 2-clorofenolo mediata dal perossido utilizzando l’acido perpropionico nel benzene a 80 °C produce clorodifenoli (3-clorocatecolo e cloroidrochinone) con una resa dell’85%.
3. Produzione di 2-clorofenolo
Il 2-clorofenolo viene prodotto tramite la clorurazione diretta del fenolo fuso utilizzando gas cloro. Questo processo produce una miscela di orto e para monoclorofenolo, con 2-clorofenolo al 35% e 4-clorofenolo al 65%, e non dipende quasi per niente dalla temperatura.
Per aumentare la resa di 2-clorofenolo, è possibile apportare le seguenti modifiche al reagente di clorurazione o al mezzo di reazione:
- Solvente: solventi aprotici non polari come esano, tetracloruro di carbonio e dicloroetano promuovono la formazione di 2-clorofenolo.
- Temperatura e concentrazione: temperature più elevate e concentrazioni di fenolo più basse favoriscono l’isomero orto.
- Agente clorurante: alcuni reagenti come la diisopropilammina (0,01% in peso in percloroetilene, 110 °C) producono un rapporto o/p molto elevato (15).
- La clorurazione di fenolo utilizzando ipoclorito di sodio (pH 10), ipoclorito di terz-butile, fenolati alcalini in mezzi anidri e cloro in acido acetico con anidride acetica favorisce la formazione di 2-clorofenolo.
4. Usi del 2-clorofenolo
Il 2-clorofenolo ha usi attuali limitati a causa della disponibilità di alternative più sicure ed efficaci. Tuttavia, ha alcune applicazioni storiche e potenziali.
In passato, il 2-clorofenolo veniva utilizzato come disinfettante per le sue proprietà battericide e germicide. Tuttavia, i suoi potenziali rischi per la salute hanno portato alla sua interruzione nella maggior parte delle applicazioni disinfettanti.
L’uso principale del 2-clorofenolo oggi è come intermedio nella produzione di altri prodotti chimici. Serve come materiale di partenza per la sintesi di vari composti, tra cui:
- Erbicidi: alcuni erbicidi fenossi, come l’acido diclorofenossiacetico (2,4-D), possono essere prodotti utilizzando il 2-clorofenolo come precursore.
- Coloranti: alcuni coloranti, in particolare i coloranti azoici, utilizzano il 2-clorofenolo come materiale di partenza nella loro sintesi.
- Fenoli clorurati superiori, catecolo e profenofos.
Sono in corso ricerche per esplorare potenziali nuove applicazioni per il 2-clorofenolo, in particolare in aree come lo sviluppo di nuovi fungicidi o insetticidi, la produzione di polimeri di origine biologica e l’estrazione di composti di zolfo e azoto dal carbone.
5. Tossicologia del 2-clorofenolo
Il 2-clorofenolo presenta una significativa tossicità, causando vari effetti avversi in caso di esposizione.
Dosi elevate di 2-clorofenolo inducono convulsioni, spesso innescate da stimoli esterni come il tatto o il suono. Ulteriori sintomi includono agitazione, respirazione rapida (polipnea), debolezza muscolare, difficoltà respiratorie (dispnea) e coma, che possono portare alla morte. L’esposizione ripetuta a livelli tossici danneggia principalmente fegato e reni.
Per i ratti, i valori LD50 orale e percutaneo sono rispettivamente 670 mg/kg e 950 mg/kg.
La ricerca sull’eliminazione e il metabolismo del 2-clorofenolo rimane inconcludente. Gli studi suggeriscono che i cani lo espellono principalmente nelle urine, sia in forma libera che coniugata (87%). Al contrario, i conigli sembrano convertire il 2-clorofenolo in clorobenzene prima dell’escrezione.
Attualmente, non sono stati segnalati casi di effetti cronici sulla salute negli esseri umani esposti a basse dosi di 2-clorofenolo.
Riferimenti
- Chlorophenols; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a07_001.pub2
- https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/2-Chlorophenol
