Хлоропрен

Представляет собой бесцветную летучую подвижную жидкость с характерным эфирным запахом; t_пл −130 °С; t_кип 59,4 °С; плотность 0,9565 г/см³ (20 °С); показатель преломления 1,4583; критическое давление 4,26 МПа, t_крит 251,85 °С, критическая плотность 0,324 г/см³ ; вязкость 0,408 мПа · с (20 °C); поверхностное натяжение 24,1031 мН/м (20 °С); давление пара 0,3144 МПа (100 °C); теплоёмкость при постоянном давлении [кДж/(кг · К)] жидкости 1,297 (20 °C), газа – 1,0383 (100 °C); энтальпия испарения (кДж/кг) 345,81 (0 °C), 314,74 (60 °C); энтальпия сгорания −2222,1 кДж/моль; энтальпия образования −73,011 кДж/моль; энтропия в стандартном состоянии 320,58 Дж/(моль · К), коэффициент теплопроводности 0,13495 Вт/(м · К) (20 °C): диэлектрическая проницаемость 4,9. Молекула хлоропрена имеет плоскую трансоидную конфигурацию. Хлоропрен плохо растворяется в воде (< 1 % по массе), смешивается с этанолом, бензолом и другими органическими растворителями.

Хлоропрен обладает химическими свойствами диеновых углеводородов. Наличие атома хлора и системы сопряжённых двойных связей значительно повышает активность хлоропрена в радикальных реакциях и ослабляет в ионных реакциях и диеновом синтезе. Атом Cl химически малоактивен. Полимеризация хлоропрена протекает по радикальному механизму легче бутадиена и изопрена. При комнатной температуре хлоропрен полимеризуется спонтанно с образованием каучукоподобного и губчатого полимеров; образование первого ингибируется фенотиазином, n-трет-бутилпирокатехином, тринитрофенолом, образование второго – NO и N-нитрозодифениламином. Продолжительное хранение в присутствии ингибиторов приводит к циклическим димерам; последние перегруппировываются в продукты более сложного состава. Хлоропрен легко автоокисляется с образованием пероксидов, разлагаемых щелочами (ингибиторы – фенолы, гидрохинон, аминофенолы); присоединяет по двойным связям галогены, галогеноводороды и др. – обычно в положения 1,4:

${\displaystyle CH_{2}\!=\!CClCH\!=\!CH_{2}+HCl{\xrightarrow {CuCl,\,20\,^{\circ }C}}CH_{3}CCl\!=\!CHCH_{2}Cl}$.

НВrО присоединяется в положения 3,4:

${\displaystyle CH_{2}\!=\!CClCH\!=\!CH_{2}+HBr\longrightarrow CH_{2}\!=\!CClCH(OH)CH_{2}Br}$.

С серой хлоропрен образует 3-хлортиофен, с этиленом (под давлением) – 1-хлор-1-циклогексен, с малеиновым ангидридом – продукт присоединения, который после гидролиза даёт 4-хлор-1,2,3,6-тетрагидрофталевую кислоту (t_пл 173–175 °C). Последняя реакция может служить для идентификации хлоропрена.

В промышленности хлоропрен получают из бутадиена или ацетилена. Получение из бутадиена осуществляют в 3 стадии:

${\displaystyle CH_{2}\!=\!CHCH\!=\!CH_{2}{\xrightarrow {Cl_{2}}}CH_{2}ClCH\!=\!CHCH_{2}Cl+CH_{2}\!=\!CHCHClCH_{2}Cl}$;

${\displaystyle CH_{2}ClCH\!=\!CHCH_{2}Cl{\xrightarrow {Cu\ {\text{или}}\ CuCl}}CH_{2}\!=\!CHCHClCH_{2}Cl}$;

${\displaystyle CH_{2}\!=\!CHCHClCH_{2}Cl{\xrightarrow {NaOH}}CH_{2}\!=\!CClCH\!=\!CH_{2}+NaCl+H_{2}O}$.

Хлорирование проводят в паровой фазе при 290–330 °C (при строго ограниченном содержании О₂ и влаги); конверсия бутадиена обычно 10–25 %, выход дихлорбутенов 85–95 %, соотношение 3,4-дихлор-1-бутена и 1,4-дихлор-2-бутена (30–40) : (60–70); изомеризацию 1,4-дихлор-2-бутена осуществляют в жидкой фазе при 100 °C под вакуумом в присутствии Cu и CuCl или нафтената Cu (с содержанием металлической меди около 5 %); дегидрогалогенирование 3,4-дихлор-1-бутена – водным раствором 5–15%-ной щёлочи при 80–110 °С и давлении 0,25 МПа. Выход хлоропрена более 95 %, чистота 98,5 %.
Получение хлоропрена из ацетилена включает 2 стадии:

• димеризацию ацетилена в винилацетилен в присутствии солянокислого раствора CuCl и NH₄ Cl при 65–85 °C и 0,15 МПа (конверсия ацетилена 13–20 %, выход винилацетилена на прореагировавший ацетилен 85–90 %);
• гидрохлорирование винилацетилена в присутствии CuCl и FеCl₂ в концентрированной НCl при 40–50 °С (конверсия 15–25 %, выход хлоропрена на прореагировавший винилацетилен 90–96 %, чистота 99,95 %).

Хлоропрен – мономер для производства хлоропреновых каучуков.

Пары хлоропрена в небольших концентрациях раздражают слизистую оболочку глаз, при больших концентрациях обладают общетоксическим действием. Длительное действие небольших количеств хлоропрена оказывает мутагенное, эмбриотоксическое и тератогенное действие, увеличивает частоту опухолевых заболеваний.

Хлоропрен – пожаро- и взрывоопасен. Температура вспышки −20 °C, температура самовоспламенения 421 °C, концентрационный предел воспламенения в смеси с воздухом 1,2–20 % (по объёму). Предельно допустимая концентрация в атмосфере воздухе 0,002 мг/м³ , в воде 0,01 мг/л.

Хлоропрен хранят и транспортируют в жидком виде в охлаждаемых ёмкостях при температурах ниже 0 °C в присутствии ингибиторов (п-трет-бутилпирокатехин или др.).