La propilene cloridrina è un termine generico che si riferisce ai due isomeri del cloropropanolo (1-cloro-2-propanolo e 2-cloro-1-propanolo) con la formula chimica C3H7ClO. È un liquido incolore dall’odore gradevole ed è solubile in acqua e solventi organici.
- 1-cloropropanolo è l’isomero più comune ed è quello a cui ci si riferisce in genere quando qualcuno dice “propilene cloridrina”.
- 2-cloropropanolo è meno comune e non è importante a livello commerciale quanto la propilene cloridrina.
Sommario
1. Proprietà fisiche della propilene cloridrina
La propilene cloridrina è un liquido infiammabile e può rilasciare fumi tossici se riscaldata. È solubile in acqua e nella maggior parte dei solventi organici, come etanolo, acetone e benzene.
Le proprietà fisiche degli isomeri della propilene cloridrina sono elencate nella Tabella 1.
| Proprietà | 2-cloro-1-propanolo | 1-cloro-2-propanolo |
|---|---|---|
| Numero CAS | [78-89-7] | [127-00-4] |
| Formula | CH3CHClCH2OH | CH3CHOHCH2Cl |
| Peso molecolare (g/mol) | 94,54 | 94,54 |
| Forma | Liquido incolore | Liquido incolore |
| Punto di ebollizione (°C) | 133 | 127 |
| Punto di infiammabilità (°C) | 52 | 52 |
| Densità a 20 °C (g/ml) | 1,103 | 1,115 |
| Viscosità (mP.s) | - | 4,67 |
| Densità di vapore | - | 3,3 |
| Pressione di vapore a 20 °C (mmHg) | - | 4,9 |
| Solubilità | Molto solubile in acqua, solubile in solventi organici | Miscibile con acqua e solventi organici |
| Indice di rifrazione a 20 °C | 1,4362 | 1,4392 |
2. Reazioni chimiche della propilene cloridrina
La propilene cloridrina, come il 2-cloroetanolo, reagisce sia come alcoli che come cloruri alchilici. Partecipa a diverse importanti reazioni chimiche. Ecco alcune reazioni chiave:
La reazione più importante della propilene cloridrina è la deidroclorurazione utilizzando catalizzatori basici come NaOH o Ca(OH)2 per produrre ossido di propilene. Questo ossido è un importante precursore per la produzione di glicole propilenico.
In condizioni basiche, la propilene cloridrina reagisce facilmente con alcoli o fenoli per produrre eteri idrossipropilici. Questa reazione è utilizzata nella sintesi industriale di eteri di cellulosa e amido.
La propilene cloridrina reagisce con gli acidi carbossilici e i loro derivati. In presenza di una base, formano esteri idrossialchilici, mentre in condizioni acide o tramite reazioni con cloruri acidi, producono esteri β-cloro.
Il 4-metil-1,3-diossolano-2-one (un carbonato ciclico) può essere ottenuto trattando la propilene cloridrina con anidride carbonica in presenza di un’ammina.
In condizioni acide, la propilene cloridrina subisce idrolisi, dove l’atomo di cloro viene sostituito da un gruppo idrossilico, formando glicole propilenico.
La propilene cloridrina reagisce con l’ammoniaca per dare 2-amminopropanolo e con le ammine terziarie per produrre composti di ammonio quaternario.
Il gruppo idrossilico della propilene cloridrina, con specifici agenti cloruranti come SOCl2, PCl3 o PCl5, può essere sostituito con un atomo di cloro per formare 1,2-dicloropropano.
La propilene cloridrina può anche partecipare all’ossidazione e ad altre reazioni di sostituzione nucleofila, come la produzione di nitrile da cianuri, acetale da aldeidi e ossazolidinone da cianati.
3. Produzione di propilene cloridrina
La propilene cloridrina è prodotta dall’ipoclorurazione controllata del propene. Questo processo produce due isomeri, con l’1-cloropropan-2-olo (90%) come prodotto principale e il suo isomero 2-cloropropan-1-olo (10%) come prodotto minore. Come sottoprodotti indesiderati si formano l’1,2-dicloropropano e il bis(2-cloro-1-metiletil) etere.
Nel processo di cloridrina di propilene, è fondamentale separare l’alimentazione di cloro e propene per evitare la formazione di dicloropropano come prodotto principale.
È stato utilizzato un sistema di reazione a doppia camera di tipo ricircolante per ottenere rese di cloridrina di propilene dell’87,5% con sottoprodotti minimi. In confronto, un sistema a singolo reattore ha fornito solo una resa del 69,2% di cloridrina, con più prodotti indesiderati.
Nel sistema di reazione a doppia camera, il cloro viene disciolto in un flusso di riciclo di cloridrina di propilene acquosa diluita insieme all’acqua di reintegro. Da questo recipiente, l’effluente viene fatto passare a una seconda camera, in cui viene immesso il propene.
Gli impianti moderni vantano rese di cloridrina di propilene dell’87-90%, con sforzi continui per spingere l’efficienza oltre il 90%. Diverse tecnologie brevettate si concentrano sull’ottimizzazione delle condizioni di reazione e sulla riduzione al minimo della formazione di dicloruro.
Un nuovo metodo che impiega ipocloriti alchilici terziari (ad esempio, ipoclorito terz-butile) per l’ipoclorurazione del propene è descritto nelle seguenti reazioni:
Questo metodo trae vantaggio dalla bassa solubilità di questo ipoclorito in acqua, consentendo ambienti quasi privi di cloruro che riducono drasticamente la formazione di dicloruro. Questo processo ha raggiunto selettività di propilene cloridrina superiori al 95%.
4. Usi della propilene cloridrina
La propilene cloridrina viene utilizzata nella produzione di ossido di propilene, un elemento essenziale per varie applicazioni industriali (poliuretano polioli e glicole propilenico).
5. Tossicologia della propilene cloridrina
Le propilene cloridrine, in particolare 1-cloro-2-propanolo e 2-cloro-1-propanolo, presentano una tossicità moderata attraverso varie vie di esposizione. Comprendere i rischi per la salute è essenziale per una manipolazione e un utilizzo sicuri.
Rischi generali:
- Tossicità moderata: l’esposizione tramite ingestione, inalazione o contatto con la pelle può causare effetti avversi.
- Irritazione cutanea e oculare: entrambi i composti irritano significativamente la pelle e gli occhi al contatto.
Effetti specifici dell’esposizione:
- Orale: i valori LD50 (dose orale letale per il 50% degli animali) per i ratti vanno da 190 a 270 mg/kg, indicando una tossicità moderata. tossicità.
- Cutanea: La LD50 per i conigli è di circa 480 mg/kg, suggerendo ancora una volta una tossicità moderata.L’irritazione cutanea è lieve.
- Inalazione: La LC50 (concentrazione per inalazione letale per il 50% degli animali) per 1-cloro-2-propanolo è di 1000 ppm per 4 ore, indicando una tossicità acuta ad alte concentrazioni. L’esposizione subacuta può causare congestione polmonare ed edema.
- Dose ripetuta: l’esposizione cronica ad alte dosi può colpire vari organi, tra cui fegato, reni, pancreas e apparato riproduttivo, sia nei ratti che nei topi.
- Teratogenicità: prove limitate suggeriscono un debole potenziale teratogeno nei ratti.
- Mutagenicità: sia la cloridrina di propilene pura che quella di grado tecnico mostrano attività mutagena in diversi test.
- Carcinogenicità: Studi su ratti e topi esposti a miscele di grado tecnico non hanno mostrato effetti cancerogeni.
- Epidemiologia umana: Uno studio non ha rilevato un aumento del rischio di cancro nei lavoratori esposti ai processi di produzione di propilene cloridrina.
Classificazione e limiti di esposizione:
- Classificazione GHS: liquido infiammabile, tossico per ingestione, inalazione e contatto con la pelle, irritante per la pelle e causa gravi danni agli occhi.
- ACGIH TLV-TWA: 1 ppm (esposizione di 8 ore limite).
Riferimenti
- 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
