Этиленхлоргидрин

Этиленхлоргидрин
Общие
Систематическое наименование	2-​хлорэтанол
Традиционные названия	этиленхлоргидрин, β-хлорэтиловый спирт, хлоргидрин этиленгликоля
Хим. формула	C2H5OCl
Физические свойства
Состояние	бесцветная вязкая жидкость, с приятным запахом
Молярная масса	80,52 г/моль
Плотность	1,205
Энергия ионизации	10,9 ± 0 эВ и 10,52 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	-69
• кипения	128,7 °C
• вспышки	140 ± 1 ℉
Пределы взрываемости	4,9 ± 0 об.%
Давление пара	11 мм. рт ст. (20 °С)
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $pK_{a}$	14,31 ± 0,01
Оптические свойства
Показатель преломления	1,4420
Структура
Дипольный момент	5,9E−30 Кл·м
Классификация
Рег. номер CAS	107-07-3
PubChem	34
Рег. номер EINECS	203-459-7
SMILES	OCCCl
InChI	InChI=1S/C2H5ClO/c3-1-2-4/h4H,1-2H2 SZIFAVKTNFCBPC-UHFFFAOYSA-N
RTECS	KK0875000
ChEBI	28200
Номер ООН	1135
ChemSpider	21106015
Безопасность
Предельная концентрация	1 мг/м3
ЛД50	84 мг/кг (мыши, накожно)
Токсичность	высокотоксичное вещество, смертельно опасно при ингаляционном воздействии.
Пиктограммы ECB
NFPA 704	2 4 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Этиленхлоргидрин (2-хлорэтанол, в просторечии — хлоргидрин этиленгликоля) — хлорорганическое соединение с формулой HOСН₂—CH₂Cl. Принадлежит к бифункциональным соединениям. Широко используется в органическом синтезе. Весьма токсичен. Относится ко II классу опасности.

История

Этиленхлоргидрин впервые был получен французским химиком А. Вюрцем в 1859 году нагреванием в запаянной трубке этиленгликоля, насыщенного хлористым водородом. Он же описал примеры, показывающие его замечательную реакционную способность.

Физические свойства

Этиленхлоргидрин представляет собой бесцветную летучую вязкую жидкость, с приятным эфирным запахом, хорошо растворимую в воде, этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне, 1,2-дихлорэтане и хлороформе, мало растворим в четырёххлористом углероде и углеводородах. Является прекрасным растворителем для самых различных соединений: от неорганических солей до эфиров целлюлозы. С водой этиленхлоргидрин образует азеотропную смесь (42,3% по массе этиленхлоргидрина), кипящую при 97,85 °С. Важнейшие физические показатели

• Температура кипения: 128,7 °С,
• температура плавления: —69 ° С
• плотность при 10° С: 1,202 г/см³, при 20° С - 1,205 г/см³
• давление паров: 11 мм рт. ст. (20° С).

Химические свойства

Этиленхлоргидрин обладает высокой реакционной способностью, которую следует приписать главным образом подвижности его галоидного атома.

Этиленхлоргидрин вступает в реакции, характерные как для спиртов, так и для галогензамещенных углеводородов.

Реакция дегидрохлорирования

Так в присутствии щелочей раствор этиленхлоргидрина легко гидролизуется до этиленгликоля:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+NaOH\rightarrow HOCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}}$

Реакция хлорирования

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+3Cl_{2}{\xrightarrow[{}]{[t<90^{o}C]}}CCl_{3}CHO+4HCl}}$

проходит при умеренных температурах (70—90 °С) в жидкой фазе, как и в случае с этанолом образуется хлораль и хлороводород, выход хлораля заметно увеличивается в присутствии воды.

Реакция окисления

Этиленхлоргидрин хорошо окисляется сильными окислителями такими, как азотная кислота или хромовый ангидрид:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+3/2O_{2}{\xrightarrow[{-H_{2}O}]{CrO_{3}/HNO_{3}}}CH_{2}ClCOOH}}$

При этом образуется монохлоруксусная кислота.

Реакция гидрирования

При гидрировании этиленхлоргидрина в присутствии катализаторов (палладий на углекислом кальции, никель) или использование системы амальгама натрия + вода образуется этиловый спирт:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH{\xrightarrow[{}]{[H_{2};kat:Pd+CaCO_{3};Na/Hg+H_{2}O]}}CH_{3}CH_{2}OH+HCl}}$

Реакция дегидратации

Кипячение этиленхлоргидрина с небольшим количеством концентрированной серной кислоты приводит к образованию бис(β-хлорэтилового) эфира:

${\mathsf {2ClCH_{2}CH_{2}OH{\xrightarrow[{}]{[H_{2}SO_{4}]}}(ClCH_{2}CH_{2})_{2}O+H_{2}O}}$

Реакция гидролиза

Этиленхлоргидрин при нагревании с водой в присутствии щелочных агентов легко гидролизуется до этиленгликоля:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{[NaHCO_{3},NaOH]}}HOCH_{2}CH_{2}OH+HCl}}$

С алкоголятами этиленхлоргидрин образует моноэфир этиленгликоля:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+C_{2}H_{5}ONa\rightarrow C_{2}H_{5}OCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}}$

Реакция аминирования

При взаимодействии водного раствора аммиака с этиленхлоргидрином образуется смесь моно-, ди-, триэтаноламина:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+3NH_{3}\rightarrow HOCH_{2}CH_{2}NH_{2}+(HOCH_{2}CH_{2})_{2}NH+(HOCH_{2}CH_{2})_{3}N}}$

Реакция этерификации

Этиленхлоргидрин взаимодействует с карбоновыми кислотами и их хлорангидридами с образованием β-хлорэтиловых эфиров:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+RCOOH\rightarrow ROCOCH_{2}CH_{2}Cl}}$

Аналогично с этиленхлоргидрином взаимодействуют хлорангидриды минеральных кислот:

${\mathsf {2ClCH_{2}CH_{2}OH+SO_{2}Cl_{2}\rightarrow (ClCH_{2}CH_{2}O)_{2}SO_{2}}}$

${\mathsf {3ClCH_{2}CH_{2}OH+POCl_{3}\rightarrow (ClCH_{2}CH_{2}O)_{3}PO}}$

Реакция обмена

Происходит с участием солей щелочных металлов:

${\mathsf {ClCH_{2}CH_{2}OH+MeX\rightarrow CH_{2}XCH_{2}OH+MeCl}}$

где Ме — Na, K, X — F, Br, CN.

При этом реакция обмена хлора на фтор и бром протекает в растворе этиленгликоля при повышенной температуре; реакция обмена атома хлора на нитрильную группу идёт в присутствии катализатора — цианистой меди (CuCN).

Получение

В лабораториях этиленхлоргидрин получают нагреванием этиленгликоля с хлористым водородом:

${\mathsf {HOCH_{2}CH_{2}OH+HCl\rightarrow ClCH_{2}CH_{2}OH+H_{2}O}}$

2-хлорэтанол может быть получен реакцией этилена с хлорноватистой кислотой в водной среде:

${\mathsf {H_{2}C{\text{=}}CH_{2}+HOCl\rightarrow ClCH_{2}CH_{2}OH}}$.

Этот способ получения этиленхлоргидрина применяется в промышленности.

Взаимодействие этиленоксида с хлористым водородом приводит к образованию этиленхлоргидрина, реакция сопровождается выделением тепла:

${\mathsf {C_{2}H_{4}O+HCl\rightarrow ClCH_{2}CH_{2}OH+\Delta Q}}$

Также существует способ синтеза путём кипячения этиленгликоля с однохлористой серой, последующей фильтрацией смеси и ректификацией:

${\mathsf {2HOCH_{2}CH_{2}OH+2S_{2}Cl_{2}\rightarrow 2ClCH_{2}CH_{2}OH+4S+2HCl}}$

Применение

Применяется как растворитель в органическом синтезе (растворяет ацетилцеллюлозу). Также применяется при синтезе оксирана

тиодигликоля

${\mathsf {2HOCH_{2}CH_{2}Cl+Na_{2}S\rightarrow (HOCH_{2}CH_{2})_{2}S+2NaCl}}$

некоторых красителей, эпоксидных смол, пестицидов и лекарств, в том числе производных холина. Он же применяется в получении этиленгликоля и его производных, в частности динитрогликоля. Этиленхлоргидрин является также сырьём для получения иприта по реакции Мейера.

Этиленхлоргидрин является сырьём для получения этаноламинов, которые широко применяются при очистке технических газов от кислых примесей и в производстве моющих средств. Впервые промышленное применение этиленхлоргидрина было осуществлено для получения синтетического индиго.

Токсикология и безопасность

Общий характер действия.

Сильный яд, действующий на нервную систему, обмен веществ, вызывает поражение паренхиматозных органов, раздражает слизистые оболочки, легко проникает через кожу. Особую опасность представляют пары этиленхлоргидрина.

Токсическое действие

Известно, что смертельно вдыхание концентрации 1—1,2 мг/л. при 2-часовой экспозиции. Головокружение и рвота, через несколько часов жжение в глазах, слабость, понос, сильная жажда, боль в области сердца, смерть в первые же сутки. Описано внезапное тяжёлое отравление после длительной работы в контакте с этиленхлоргидрином. Возникли рвота, коматозное состояние, цианоз, нарушение дыхания и понижение сухожильных рефлексов. Состояние улучшилось после введения раствора глюкозы и левулёзы, гидрокортизона, бикарбоната натрия, глюконата кальция. Выздоровление через неделю.

Действие на кожу

Обладает слабым раздражающим эффектом. Хорошо впитывается через кожу. Известны лёгкие и тяжёлые отравления человека через кожу. При попадании этиленхлоргидрина на 1/4 поверхности кожного покрова через 1 час тяжёлая рвота, чувство опьянения, через 5 часов нарушение сознания, исчезнувшее лишь после 6 суток лечения.

Безопасность

Взрыво- и пожароопасный продукт, т. всп. 55 °С, т. воспл. (в закрытом приборе) 58,9 °С, т. самовоспл. 425 °С; КПВ 4,9-15,9% (по объёму). Предельно допустимая концентрация 1 мг/м³.

Индивидуальная защита. Меры предупреждения.
Фильтрующий противогаз марки А, в случае высоких концентраций — изолирующий шланговый противогаз с принудительной подачей свежего воздуха. Самая тщательная защита кожи — перчатки (из полиэтилена, полихлорвинила, наиритного латекса и т.п.), нарукавники, передники, защитная обувь. Обязательное мытьё после работы. Не применять этиленхлоргидрин в качестве растворителя и во всех случаях, когда не обеспечена возможность полной герметизации производственных процессов. Постоянный контроль за концентрациями этиленхлоргидрина в рабочей зоне. Медицинское наблюдение за состоянием здоровья работающих.

Определение в воздухе

Основано на гидролизе этиленхлоргидрина до этиленгликоля и окислении последнего до формальдегида. Метод не специфичен в присутствии формальдегида, окиси этилена и этиленгликоля. Определению не мешают хлор, НСl, дихлорэтан, хлорекс. Чувствительность 0,5 мкг в анализируемом объёме.