1,2-Дихлорэтан

1,2-Дихлорэтан – наиболее ранний из всех известных хлорированных углеводородов. Впервые синтезирован голландскими химиками И. Дейманом и П. ван Троствейком в 1795 г. путём взаимодействия этилена с хлором. Продуктом хлорирования этилена явилось маслянистое вещество, вследствие чего оно получило обиходное название «масло голландских химиков». По этой же причине этилен стал именоваться «маслородным газом», а непредельные соединения, низшим представителем которых является этилен, – олефинами (от лат. oleum – масло).

Бесцветная летучая жидкость со сладковатым запахом. Молярная масса 98,96 г/моль; t_кип 83,47 °C; t_пл −35,36 °C. При влажности менее 0,1 % гигроскопичен. Плотность 1,2-дихлорэтана при разных температурах представлена в табл. 1.

Таблица 1. Плотность 1,2-дихлорэтана

Относительная плотность паров по воздуху равна 3,4; температурный коэффициент объёмного расширения ${\displaystyle \beta }$ 0,00117 °C ⁻¹ (в интервале 0–30 °C); теплота сгорания (пара) ${\displaystyle Q_{\text{сг}}}$ 1134,6 кДж/кг; теплота плавления ${\displaystyle Q_{\text{пл}}}$ 88,4 кДж/кг; стандартная энтальпия образования ${\displaystyle \Delta H_{\text{обр}}^{\circ }}$ −129,7 кДж/моль; энтропия вещества в стандартном состоянии ${\displaystyle S_{298}^{\circ }}$ 308,82 Дж/(моль·К); дипольный момент ${\displaystyle p}$ 5,7^. 10⁻³⁰ Кл·м (1,71 Д). Параметры критического состояния: критическое давление 5,37 МПа; критическая температура 288 °C; критическая плотность 440 кг/м³ .

1,2-Дихлорэтан хорошо растворяется в спирте, эфире, нефтяных углеводородах, плохо растворяется в воде. Данные о растворимости 1,2-дихлорэтана в воде и воды в 1,2-дихлорэтане при различных температурах представлены в табл. 2.

Таблица 2. Растворимость 1,2-дихлорэтана в воде и воды в 1,2-дихлорэтане

1,2-Дихлорэтан склонен к образованию азеотропных смесей (табл. 3).

Таблица 3. Азеотропные смеси, образуемые 1,2-дихлорэтаном

Для 1,2-дихлорэтана характерны реакции хлорирования, дегидрохлорирования, гидролиза, аммонолиза, цианирования, этерификации, алкилирования, гидрирования, окисления, взаимодействия с SO₂ и Na₂ S.

1. Хлорирование. 1,2-Дихлорэтан реагирует с хлором в жидкой или паровой фазе в присутствии инициаторов с образованием 1,1,2-трихлорэтана: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+Cl_{2}\rightarrow CH_{2}Cl\!-\!CHCl_{2}+HCl}$. Высокотемпературное хлорирование в псевдоожиженном слое катализатора приводит к образованию перхлорэтилена и тетрахлорметана: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+3Cl_{2}\rightarrow CCl_{2}\!=\!CCl_{2}+4HCl}$, ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+5Cl_{2}\rightarrow 2CCl_{4}+4HCl}$.
2. Дегидрохлорирование. При действии спиртовых или водных растворов щелочей от 1,2-дихлорэтана отщепляется хлороводород с образованием винилхлорида: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+NaOH\rightarrow CH_{2}\!=\!CHCl+NaCl+H_{2}O}$. Термическое дегидрохлорирование 1,2-дихлорэтана при 480–500 °C приводит к образованию винилхлорида и хлороводорода: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl\rightarrow CH_{2}\!=\!CHCl+HCl}$.
3. Гидролиз. Действие воды в присутствии кислот или щелочей при 140–250 °C и давлении до 4 МПа приводит к гидролизу 1,2-дихлорэтана с образованием этиленгликоля: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+2H_{2}O\rightarrow CH_{2}OH\!-\!CH_{2}OH+2HCl}$.
4. Аммонолиз. В водных или спиртовых средах в присутствии солей аммония 1,2-дихлорэтан реагирует с аммиаком, давая этилендиамин: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+4NH_{3}{\xrightarrow {120\;^{\circ }C}}CH_{2}NH_{2}\!-\!CH_{2}NH_{2}+2NH_{4}Cl}$. Наряду с первичным амином возможно образование вторичных и третичных аминов, а также получение этиленимина.
5. Цианирование При взаимодействии 1,2-дихлорэтана с цианидом натрия в спиртовой среде получается сукцинонитрил: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+2NaCN\rightarrow CH_{2}CN\!-\!CH_{2}CN+2NaCl}$.
6. Этерификация. 1,2-Дихлорэтан реагирует с ацетатом натрия с образованием этиленгликольацетата: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+2CH_{3}COONa\rightarrow CH_{3}OCO\!-\!CH_{2}OCOCH_{3}+2NaCl}$.
7. Алкилирование. В присутствии катализаторов Фриделя – Крафтса 1,2-дихлорэтан реагирует с бензолом и его аналогами, давая соответствующие производные: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+C_{6}H_{6}{\xrightarrow {[AlCl_{3}]}}C_{6}H_{5}CH_{2}CH_{2}C_{6}H_{5}+2HCl}$.
8. Гидрирование. Взаимодействие с водородом в газовой или жидкой фазе в присутствии Pd или Ni-катализаторов приводит к образованию этилена или этана в результате реакции дехлорирования: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+2H_{2}\rightarrow C_{2}H_{6}+2HCl}$, ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-CH_{2}Cl+H_{2}\rightarrow C_{2}H_{4}+2HCl}$.
9. Окисление. При окислении 1,2-дихлорэтана воздухом образуется монохлоруксусная кислота с небольшим выходом. При окислении 1,2-дихлорэтана при 200–350 °C в присутствии катализаторов (Fe, Cu) образуются монохлорацетальдегид, хлораль, моно- и диоксид углерода в различных соотношениях.
10. Действие SO₃ . При взаимодействии с олеумом образуется 2-хлорэтиленсульфурилхлорид: ${\displaystyle CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}Cl+SO_{3}\rightarrow CH_{2}Cl\!-\!CH_{2}OSO_{2}Cl}$.
11. Действие Na₂ S. Полисульфид натрия реагирует с 1,2-дихлорэтаном, образуя каучукоподобные материалы – полиэтилентетрасульфиды (тиокол).

1,2-Дихлорэтан – легковоспламеняющийся и токсичный продукт. Температура вспышки 13 °C в закрытом приборе и 9 °C в открытом приборе; температурные пределы воспламенения 8–31 °C; область воспламенения паров в воздухе 6,2–16,9 % (по объёму); коэффициент диффузии пара в воздухе 0,72^. 10⁻⁵ м² /с; порог восприятия запаха человеком 25 мг/м³ ; минимальное содержание О₂ , необходимое для диффузионного горения 17,6 % (по объёму); минимальное взрывоопасное содержание О₂ при разбавлении дихлорэтановоздушной смеси диоксидом углерода 16,4 % (по объёму). Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров в воздухе рабочей зоны производственных помещений 10 мг/м³ ; ПДК в атмосферном воздухе населённых мест 1 мг/м³ (среднесуточная) и 3 мг/м³ (максимальная разовая). ПДК в воде водоёмов санитарно-бытового водопользования 2 мг/л.

В 1930–1960-х гг. 1,2-дихлорэтан широко использовали как растворитель в широком спектре отраслей промышленности: лакокрасочной, кожевенной, нефтяной и газовой, текстильной, органического синтеза и др. Начиная с 1927 г. 1,2-дихлорэтан использовался в небольших количествах как фумигант. Со временем 1,2-дихлорэтан был вытеснен другими растворителями вследствие их более низкой токсичности и лучшей растворяющей способности. В 1930–1950-х гг. 1,2-дихлорэтан являлся основным исходным соединением, использовавшимся при разработке химического оружия, в частности, для синтеза иприта.

Ныне 1,2-дихлорэтан используется почти исключительно как полупродукт в органическом синтезе. Свыше 90 % полученного 1,2-дихлорэтана идёт на производство винилхлорида. В небольших количествах он используется также для получения этилендиамина, этиленгликоля, тиоколов и др. 1,2-Дихлорэтан может быть также использован для получения хлорорганических растворителей – три- и перхлорэтилена.