Le 2-chlorophénol, également connu sous le nom d’orthochlorophénol, est un composé aromatique dans lequel le phénol est substitué par un atome de chlore en position ortho. C’est un liquide de formule chimique C6H4ClOH et à une odeur forte et désagréable.
Table des matières
1. Propriétés physiques du 2-chlorophénol
Le 2-chlorophénol est un liquide incolore à ambré (les échantillons commerciaux peuvent avoir une teinte jaune) avec une odeur forte et pénétrante. Il est soluble dans l’eau et hautement soluble dans les alcools, les éthers et les solutions alcalines car c’est un acide faible. Les propriétés physiques importantes du 2-chlorophénol sont présentées dans le tableau 1.
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Numéro CAS | [95-57-8] |
| Poids moléculaire | 128,56 g/mol |
| Point de fusion | 8,7 °C |
| Point d'ébullition | 174,5 °C |
| pKa | 8.52 |
| Densité à 20 °C | 1.263 |
| Chaleur spécifique à 20 °C, J.mol-1K-1 | 177 |
| Chaleur de formation à 50 °C, kJ/mol | 185 |
| Pression de vapeur à 25°C | 2,53 mmHg |
| Viscosité à 50 °C, mPa.s | 2 |
| Indice de réfraction | 1,55 |
| Solubilité dans l'eau à 20 °C | 28,5 g/L |
| Point d'éclair (coupelle fermée) | 121 °C |
2. Réactions chimiques du 2-chlorophénol
Le 2-chlorophénol est une matière première précieuse dans diverses synthèses chimiques en raison de la réactivité du groupe hydroxyle et du cycle aromatique. Il participe aux substitutions électrophiles et nucléophiles et aux réactions d’oxydation.
2.1. Réactivité du groupe hydroxyle
Comparé au phénol, le 2-chlorophénol est plus acide, formant des sels stables et solubles dans l’eau avec les hydroxydes, carbonates ou amines de métaux alcalins et alcalino-terreux. Il forme facilement des esters avec des acides organiques et inorganiques, notamment le phosphate de 2-chlorophényle, le carbamate, le chloroformate, le carbonate et le laurate, largement utilisés.
Le 2-chlorophénol subit une O-alkylation pour générer une gamme diversifiée d’éthers dérivés de composés aliphatiques, aromatiques et hétérocycliques.
2.2. Substitution aromatique électrophile
La présence d’un atome de chlore sur le cycle aromatique du 2-chlorophénol facilite les réactions de substitution électrophile. Par conséquent, il peut participer à des réactions standard telles que l’alkylation, l’acylation, la nitration, la sulfonation, l’halogénation, la carboxylation et la condensation avec des aldéhydes comme le formaldéhyde, le chloral et l’acide glyoxylique.
2.3. Substitution aromatique nucléophile
La substitution nucléophile de l’atome de chlore dans le 2-chlorophénol est encore utilisée en synthèse chimique, principalement pour produire du pyrocatéchol par réaction avec l’hydroxyde de sodium. Le 2-chlorophénol réagit également avec l’ammoniac pour former du 2-aminophénol.
Ce type de réaction est particulièrement utile pour produire divers éthers diphényliques substitués, qui sont des herbicides efficaces.
Le 2-chlorophénol peut être transformé en cétones alicycliques polychlorées, comme « l’hexachlorophénol » (un pesticide), par réaction avec le chlore dans l’acide acétique aqueux. En présence d’un catalyseur acide comme l’acide sulfurique, l’hexachlorophénol s’hydrolyse en chloranil.
2.4. Oxydation
Semblable à d’autres phénols, le 2-chlorophénol subit une oxydation. L’oxydation de l’air conduit à la formation de 2-chloroquinone, tandis que l’oxydation du peroxyde d’hydrogène produit les diphénols chlorés correspondants.
L’oxydation médiée par le peroxyde du 2-chlorophénol à l’aide d’acide perpropionique dans le benzène à 80 °C donne des chlorodiphénols (3-chlorocatéchol et chlorohydroquinone) avec un rendement de 85 %.
3. Production de 2-chlorophénol
Le 2-chlorophénol est produit par chloration directe du phénol fondu à l’aide de chlore gazeux. Ce processus donne un mélange d’ortho et de para-monochlorophénol, avec du 2-chlorophénol à 35 % et du 4-chlorophénol à 65 %, et ne dépend presque pas de la température.
Pour augmenter le rendement en 2-chlorophénol, les modifications suivantes peuvent être apportées au réactif de chloration ou au milieu réactionnel :
- Solvant : solvants aprotiques non polaires comme l’hexane, le tétrachlorure de carbone et le dichloroéthane favorisent la formation de 2-chlorophénol.
- Température et concentration : des températures plus élevées et des concentrations de phénol plus faibles favorisent l’isomère ortho.
- Agent de chloration : certains réactifs comme la diisopropylamine (0,01 % en poids dans du perchloroéthylène, 110 °C) donnent un rapport ortho/para très élevé ( 15).
- Chloration du phénol à l’aide d’hypochlorite de sodium (pH 10), d’hypochlorite de tert-butyle, de phénolates alcalins en milieu anhydre et de chlore dans l’acide acétique avec anhydride acétique favorise la formation de 2-chlorophénol.
4. Utilisations du 2-chlorophénol
Les utilisations actuelles du 2-chlorophénol sont limitées en raison de la disponibilité d’alternatives plus sûres et plus efficaces. Cependant, il a quelques applications historiques et potentielles.
Autrefois, le 2-chlorophénol était utilisé comme désinfectant en raison de ses propriétés bactéricides et germicides. Cependant, ses risques potentiels pour la santé ont conduit à son arrêt dans la plupart des applications désinfectantes.
Aujourd’hui, le 2-chlorophénol est principalement utilisé comme intermédiaire dans la production d’autres produits chimiques. Il sert de matière première pour la synthèse de divers composés, notamment :
- Herbicides : Certains herbicides phénoxy, comme l’acide dichlorophénoxyacétique (2,4-D), peuvent être produits en utilisant le 2-chlorophénol comme précurseur.
- Colorants : Certains colorants, en particulier les colorants azoïques, utilisent le 2-chlorophénol comme matière première dans leur synthèse.
- Phénols plus chlorés, catéchol et profénofos.
Des recherches sont en cours pour explorer de nouvelles applications potentielles du 2-chlorophénol, en particulier dans des domaines tels que le développement de nouveaux fongicides ou insecticides, la production de polymères d’origine biologique et l’extraction de composés soufrés et azotés du charbon.
5. Toxicologie du 2-chlorophénol
Le 2-chlorophénol présente une toxicité importante, provoquant divers effets indésirables lors de l’exposition.
Des doses élevées de 2-chlorophénol provoquent des convulsions, souvent déclenchées par des stimuli externes comme le toucher ou le son. Les symptômes supplémentaires comprennent l’agitation, une respiration rapide (polypnée), une faiblesse musculaire, une détresse respiratoire (dyspnée) et le coma, pouvant entraîner la mort. Une exposition répétée à des niveaux toxiques endommage principalement le foie et les reins.
Pour les rats, les valeurs DL50 orale et percutanée sont respectivement de 670 mg/kg et 950 mg/kg.
Les recherches sur l’élimination et le métabolisme du 2-chlorophénol restent peu concluantes. Des études suggèrent que les chiens l’excrétent principalement dans l’urine, sous forme libre et conjuguée (87 %). À l’inverse, les lapins semblent convertir le 2-chlorophénol en chlorobenzène avant son excrétion.
À l’heure actuelle, aucun cas d’effets chroniques sur la santé n’a été signalé chez les humains exposés à de faibles doses de 2-chlorophénol.
Références
- 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
