Эпихлоргидрин

Эпихлоргидрин (1-хлор-2,3-эпоксипропан, C₃H₅ClO) — это органическое соединение, представляющее собой бесцветную подвижную жидкость с резким запахом, напоминающим запах хлороформа. Относится к классу эпоксидов (оксиранов) и хлорорганических соединений. Является важным полупродуктом в производстве эпоксидных смол, синтетического глицерина, ионообменных смол и других химических веществ.

Физические свойства

Эпихлоргидрин — легковоспламеняющаяся жидкость. Основные физические характеристики:

Молекулярная масса: 92,52 г/моль.
Плотность: 1,18 г/см³ (при 20 °C).
Температура плавления: −57,2 °C.
Температура кипения: 116,1 °C (при атмосферном давлении), с частичным разложением.
Температура вспышки: 33 °C (в закрытом тигле).
Температура самовоспламенения: 385 °C.
Растворимость: ограниченно растворим в воде (6,6 г/100 мл при 20 °C), хорошо растворим в большинстве органических растворителей (ацетон, этанол, диэтиловый эфир, хлороформ, бензол).
Показатель преломления: 1,4382 (при 20 °C).

Химические свойства

Эпихлоргидрин обладает высокой реакционной способностью, обусловленной наличием в молекуле двух функциональных групп: эпоксидного (оксиранового) цикла и атома хлора. Это позволяет ему вступать в реакции с различными нуклеофилами.

Реакции с эпоксидным циклом: Эпоксидное кольцо легко раскрывается под действием нуклеофильных реагентов (спиртов, фенолов, аминов, кислот, воды) в присутствии кислотных или основных катализаторов. При раскрытии цикла образуются соединения, содержащие гидроксильную и хлорметильную группы.
Реакции с атомом хлора: Атом хлора может быть замещен другими нуклеофилами (например, гидроксидом натрия, аммиаком, цианидами), что приводит к образованию соответствующих производных.
Гидролиз: При гидролизе эпихлоргидрина в щелочной среде образуется глицерин. В кислой среде реакция протекает более сложно, с образованием смеси продуктов.
Полимеризация: Эпихлоргидрин способен к полимеризации с образованием полиэфиров (полиэпихлоргидрина), которые используются в качестве эластомеров.
Реакция с фенолами: Взаимодействие эпихлоргидрина с бисфенолом А (2,2-бис(4-гидроксифенил)пропаном) является ключевой стадией в синтезе эпоксидных смол.

Получение

Основным промышленным способом получения эпихлоргидрина является хлоргидринный процесс, который включает несколько стадий:

Хлорирование пропилена: Пропилен (C₃H₆) при высокой температуре (около 500 °C) хлорируют до аллилхлорида (C₃H₅Cl).
Гипохлорирование: Аллилхлорид реагирует с хлорноватистой кислотой (HOCl), образуя смесь изомеров дихлоргидринов глицерина (1,3-дихлоргидрин и 2,3-дихлоргидрин).
Дегидрохлорирование: Полученные дихлоргидрины обрабатывают раствором гидроксида кальция (известковое молоко) или гидроксида натрия. В результате отщепления хлороводорода (HCl) образуется эпихлоргидрин.

Существуют также альтернативные, менее распространённые методы, включая:

Окисление аллилхлорида перекисью водорода (H₂O₂) в присутствии катализаторов (например, титансодержащих цеолитов).
Синтез из глицерина (как продукта переработки биодизеля) через стадию хлорирования.

Применение

Эпихлоргидрин является ключевым сырьём для производства широкого спектра продуктов:

Эпоксидные смолы: Основное применение (более 70% мирового потребления). Эпихлоргидрин реагирует с бисфенолом А, бисфенолом F или другими полифенолами с образованием эпоксидных смол, которые используются в качестве клеев, лаков, покрытий, композиционных материалов, герметиков и электроизоляционных материалов.
Синтетический глицерин: Гидролизом эпихлоргидрина получают глицерин, который применяется в пищевой, косметической, фармацевтической и химической промышленности.
Ионообменные смолы: Эпихлоргидрин используется для сшивки полимеров при синтезе анионообменных смол, применяемых для очистки воды, разделения ионов и в катализе.
Эластомеры: Полимеризация эпихлоргидрина приводит к получению полиэпихлоргидриновых каучуков, которые обладают высокой стойкостью к маслам, топливу и озону.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ): Производные эпихлоргидрина используются в качестве эмульгаторов, диспергаторов и смачивателей.
Реагенты для водоподготовки: Эпихлоргидрин применяется в синтезе полиаминов и полиамидоаминов, используемых в качестве коагулянтов и флокулянтов для очистки сточных вод.
Фармацевтика и агрохимия: Эпихлоргидрин служит промежуточным продуктом в синтезе некоторых лекарственных средств (например, бета-блокаторов) и пестицидов.

Токсичность и безопасность

Эпихлоргидрин является токсичным, легковоспламеняющимся и канцерогенным веществом. Он относится к 2-му классу опасности (высокоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007-76.

Острое отравление: При вдыхании паров вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, головную боль, тошноту, рвоту, потерю сознания. При попадании на кожу вызывает химические ожоги, дерматиты. При проглатывании — сильное раздражение желудочно-кишечного тракта, токсическое поражение печени и почек.
Хроническое отравление: Длительное воздействие малых концентраций может привести к поражению центральной нервной системы, печени, почек, а также к развитию профессиональных заболеваний кожи (экземы). Эпихлоргидрин классифицируется Международным агентством по изучению рака (МАИР) как вероятный канцероген для человека (группа 2A).
Предельно допустимая концентрация (ПДК): В воздухе рабочей зоны ПДК составляет 1 мг/м³ (среднесменная) и 2 мг/м³ (максимальная разовая). В атмосферном воздухе населённых мест ПДК — 0,2 мг/м³ (среднесуточная) и 0,04 мг/м³ (максимальная разовая).
Меры предосторожности: Работа с эпихлоргидрином требует использования средств индивидуальной защиты (респираторы, защитные очки, перчатки, спецодежда), а также обеспечения эффективной вентиляции. Хранение и транспортировка осуществляются в герметичных ёмкостях из нержавеющей стали или алюминия, вдали от источников тепла и открытого огня.

Влияние на окружающую среду

Эпихлоргидрин является опасным загрязнителем окружающей среды. При попадании в воду он гидролизуется с образованием 3-хлор-1,2-пропандиола (3-MCPD), который также является токсичным и канцерогенным соединением. В почве эпихлоргидрин может мигрировать в грунтовые воды. В атмосфере он разлагается под действием солнечного света, но может переноситься на большие расстояния.

Мировое производство

Мировое производство эпихлоргидрина составляет около 2 миллионов тонн в год. Крупнейшими производителями являются компании Hexion (США), Olin Corporation (США), Dow Chemical (США), Solvay (Бельгия), Formosa Plastics (Тайвань), а также китайские компании (Sinopec, Jiangsu Yabang). В России эпихлоргидрин производится на предприятиях, входящих в состав холдинга «Сибур» (например, «Сибур-Нефтехим»).

Источники

Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — 623 с.
Кнунянц И. Л. (ред.) Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1961—1967. — Т. 1—5.
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Wiley-VCH, 2002. — Vol. 12.
ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
ГН 2.2.5.3532-18. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
ГН 2.1.6.3492-17. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений.
IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Volume 71. Re-evaluation of Some Organic Chemicals, Hydrazine and Hydrogen Peroxide. — Lyon: IARC, 1999.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →