La clorhidrina de propileno es un término general que se refiere a los dos isómeros del cloropropanol (1-cloro-2-propanol y 2-cloro-1-propanol) con la fórmula química C3H7ClO. Es un líquido incoloro de olor agradable, soluble en agua y disolventes orgánicos.
- El 1-cloropropanol es el isómero más común y es al que normalmente se hace referencia cuando alguien dice «clorhidrina de propileno».
- El 2-cloropropanol es menos común y no es tan importante comercialmente como la clorhidrina de propileno.
Tabla de contenido
1. Propiedades físicas de la clorhidrina de propileno
La clorhidrina de propileno es un líquido inflamable y puede liberar vapores tóxicos cuando se calienta. Es soluble en agua y en la mayoría de disolventes orgánicos, como etanol, acetona y benceno.
Las propiedades físicas de los isómeros de clorhidrina de propileno se enumeran en la Tabla 1.
| Propiedad | 2-Cloro-1-propanol | 1-Cloro-2-propanol |
|---|---|---|
| Número CAS | [78-89-7] | [127-00-4] |
| Fórmula | CH3CHClCH2OH | CH3CHOHCH2Cl |
| Peso molecular (g/mol) | 94,54 | 94,54 |
| Formulario | Líquido incoloro | Líquido incoloro |
| Punto de ebullición (°C) | 133 | 127 |
| Punto de inflamación (°C) | 52 | 52 |
| Densidad a 20°C (g/ml) | 1.103 | 1.115 |
| Viscosidad (mP.s) | - | 4,67 |
| Densidad de vapor | - | 3.3 |
| Presión de vapor a 20°C (mmHg) | - | 4.9 |
| Solubilidad | Muy soluble en agua, soluble en disolventes orgánicos | Miscible con agua y disolventes orgánicos |
| Índice de refracción a 20°C | 1,4362 | 1,4392 |
2. Reacciones químicas de la clorhidrina de propileno
La clorhidrina de propileno, al igual que el 2-cloroetanol, reacciona como alcoholes y cloruros de alquilo. Participa en varias reacciones químicas importantes. Aquí hay algunas reacciones clave:
Deshidrocloración: la reacción más importante de la clorhidrina de propileno es la deshidrocloración utilizando catalizadores básicos como NaOH o Ca(OH)2 para producir óxido de propileno. Este óxido es un precursor importante para producir propilenglicol.
Formación de éter: En condiciones básicas, la clorhidrina de propileno reacciona fácilmente con alcoholes o fenoles para producir éteres hidroxipropílicos. Esta reacción se utiliza en la síntesis industrial de celulosa y éteres de almidón.
Esterificación: la clorhidrina de propileno reacciona con los ácidos carboxílicos y sus derivados. En presencia de una base forman ésteres de hidroxialquilo, mientras que en condiciones ácidas o mediante reacciones con cloruros de ácido producen ésteres de β-cloro.
La 4-metil-1,3-dioxolan-2-ona (un carbonato cíclico) se puede obtener tratando clorhidrina de propileno con dióxido de carbono en presencia de una amina.
Hidrólisis: en condiciones ácidas, la clorhidrina de propileno sufre hidrólisis, donde el átomo de cloro es reemplazado por un grupo hidroxilo, formando propilenglicol.
Reacciones con aminas: la clorhidrina de propileno reacciona con amoníaco para dar 2-aminopropanol y con aminas terciarias para producir compuestos de amonio cuaternario.
Cloración: El grupo hidroxilo de la clorhidrina de propileno, con agentes clorantes específicos como SOCl2, PCl3, o PCl5, se puede sustituir con un átomo de cloro para formar 1,2-dicloropropano.
Otras reacciones: La clorhidrina de propileno también puede participar en la oxidación y otras reacciones de sustitución nucleofílica, como la producción de nitrilo a partir de cianuros, acetal de aldehídos y oxazolidinona de cianatos.
3. Producción de clorhidrina de propileno
La clorhidrina de propileno se produce mediante la hipocloración controlada del propeno. Este proceso produce dos isómeros, con 1-cloropropan-2-ol (90%) como producto principal y su isómero 2-cloropropan-1-ol (10%) como producto secundario. Como subproductos no deseados se forman 1,2-dicloropropano y bis(2-cloro-1-metiletil)éter.
En el proceso de clorhidrina de propileno, es fundamental separar la alimentación de cloro y propeno para evitar la formación de dicloropropano como producto principal.
Se utilizó un sistema de reacción de doble cámara de tipo recirculación para lograr rendimientos de clorhidrina de propileno del 87,5% con subproductos mínimos. En comparación, un sistema de un solo reactor arrojó solo un rendimiento del 69,2 % de clorhidrina, con más productos no deseados.
En el sistema de reacción de doble cámara, el cloro se disuelve en una corriente de reciclaje de clorhidrina de propileno acuosa diluida junto con agua de reposición. Desde este recipiente, el efluente pasa a una segunda cámara, en la que se alimenta el propeno.
Las plantas modernas cuentan con rendimientos de clorhidrina de propileno del 87-90%, y se están realizando esfuerzos para impulsar la eficiencia más allá del 90%. Varias tecnologías patentadas se centran en optimizar las condiciones de reacción y minimizar la formación de dicloruro.
Un método novedoso que emplea hipocloritos de alquilo terciario (por ejemplo, hipoclorito de terc-butilo) para la hipocloración de propeno se describe en las siguientes reacciones:
Este método se beneficia de la baja solubilidad de este hipoclorito en agua, lo que permite entornos casi libres de cloruro que reducen drásticamente la formación de dicloruro. Este proceso ha logrado selectividades de clorhidrina de propileno superiores al 95%.
4. Usos de la clorhidrina de propileno
La clorhidrina de propileno se utiliza en la producción de óxido de propileno, un componente esencial para diversas aplicaciones industriales (poliuretanopolioles y propilenglicol).
5. Toxicología de la clorhidrina de propileno
Las clorhidrinas de propileno, en particular la 1-cloro-2-propanol y el 2-cloro-1-propanol, presentan una toxicidad moderada a través de diversas rutas de exposición. Comprender los riesgos para la salud es esencial para un manejo y uso seguros.
Riesgos generales:
- Toxicidad moderada: la exposición por ingestión, inhalación o contacto con la piel puede provocar efectos adversos.
- Irritación de la piel y los ojos: Ambos compuestos irritan significativamente la piel y los ojos al entrar en contacto.
Efectos de exposición específicos:
- Oral: los valores de LD50 (dosis oral letal para el 50 % de los animales) para ratas oscilan entre 190 y 270 mg/kg, lo que indica una dosis moderada. toxicidad.
- Dérmica: la LD50 para conejos es de aproximadamente 480 mg/kg, lo que nuevamente sugiere una toxicidad moderada. La irritación de la piel es leve.
- Inhalación: La CL50 (concentración por inhalación letal para el 50% de los animales) para el 1-cloro-2-propanol es de 1000 ppm por 4 horas, lo que significa toxicidad aguda en altas concentraciones. La exposición subaguda puede causar congestión pulmonar y edema.
- Dosis repetidas: La exposición crónica a dosis altas puede afectar varios órganos, incluidos el hígado, los riñones, el páncreas y el sistema reproductivo, en tanto ratas como ratones.
- Teratogenicidad: la evidencia limitada sugiere un potencial teratogénico débil en ratas.
- Mutagenicidad: Tanto la clorhidrina de propileno pura como la de grado técnico exhiben actividad mutagénica en varias pruebas.
- Carcinogenicidad: los estudios en ratas y ratones expuestos a mezclas de grado técnico no mostraron efectos cancerígenos.
- Epidemiología humana: un estudio no encontró un mayor riesgo de cáncer en los trabajadores expuestos a los procesos de producción de clorhidrina de propileno.
Límites de clasificación y exposición:
- Clasificación GHS: líquido inflamable, tóxico por ingestión, inhalación y contacto con la piel, irritante de la piel y causa daños oculares graves.
- ACGIH TLV-TWA: 1 ppm (límite de exposición de 8 horas).
Referencias
- Chlorohydrins; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a06_565.pub2
- https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4613-8719-0_2
