Хлоропрен ( название IUPAC 2-хлорбута-1,3-диен ) представляет собой химическое соединение с молекулярной формулой CH 2 =CCl-CH=CH 2. [3] Хлоропрен представляет собой бесцветную летучую жидкость, почти исключительно используемую в качестве мономера для производство полимера полихлоропрена , более известного как неопрен , разновидности синтетического каучука .
Хотя хлоропрен, возможно, был открыт раньше, он был в основном разработан компанией DuPont в начале 1930-х годов, особенно с учетом образования неопрена. [4] Химикам Элмеру К. Болтону , Уоллесу Каротерсу , Арнольду Коллинзу и Айре Уильямсу обычно приписывают его разработку и коммерциализацию, хотя работа была основана на работе Юлиуса Артура Ньюланда , с которым они сотрудничали. [5]
Хлоропрен получают из 1,3- бутадиена в три стадии : (i) хлорирование , (ii) изомеризация части потока продуктов и (iii) дегидрохлорирование 3,4-дихлорбут-1-ена.
Хлор присоединяется к 1,3-бутадиену, образуя смесь 3,4-дихлорбут-1-ена и 1,4-дихлорбут-2-ена. Изомер 1,4-дихлора впоследствии изомеризуется в изомер 3,4, который, в свою очередь, обрабатывается основанием, чтобы вызвать дегидрохлорирование до 2-хлорбута-1,3-диена. Это дегидрогалогенирование влечет за собой потерю атома водорода в положении 3 и атома хлора в положении 4, тем самым образуя двойную связь между атомами углерода 3 и 4. В 1983 году таким способом было произведено около 2 000 000 кг. [3] Главной примесью в хлоропрене, полученном таким способом, является 1-хлорбута-1,3-диен, который обычно отделяют перегонкой .
До 1960-х годов в производстве хлоропрена доминировал «ацетиленовый процесс», который был смоделирован по образцу первоначального синтеза винилацетилена . [4] В этом процессе ацетилен димеризуется с образованием винилацетилена, который затем объединяется с хлористым водородом с образованием 4-хлор-1,2-бутадиена (производное аллена), который в присутствии хлорида меди(I) перегруппировывается в целевой 2-хлорбута-1,3-диен: [3]
Этот процесс является энергоемким и имеет высокие инвестиционные затраты. Кроме того, промежуточный винилацетилен нестабилен. Этот «ацетиленовый процесс» был заменен процессом, при котором Cl 2 присоединяется к одной из двойных связей в 1,3-бутадиене и последующем отщеплении HCl :
Хлоропрен относится к 3 классу опасности (легковоспламеняющаяся жидкость). Его номер ООН — 1991, он находится в группе упаковки 1.
Хлоропрен токсичен. Он реагирует с воздухом, образуя перекиси, которые также токсичны. Обращение с хлоропреном и его воздействие представляют собой профессиональный риск для здоровья работников, занятых в производстве неопрена.
В качестве способа визуального информирования об опасностях, связанных с воздействием хлоропрена, Согласованная на глобальном уровне система классификации и маркировки химических веществ Организации Объединенных Наций определила следующие опасности воздействия хлоропрена: легковоспламеняющийся, токсичный, опасный для окружающей среды, опасный для здоровья и раздражающий. Хлоропрен представляет опасность пожара (температура вспышки -4 °F (-20 °C)). [8] OSHA определяет хлоропрен как легковоспламеняющуюся жидкость категории 2 и подчеркивает, что по крайней мере один переносной огнетушитель должен находиться на расстоянии не более 10 и не более 25 футов от места хранения легковоспламеняющихся жидкостей. [9] OSHA предоставляет ресурсы по борьбе с легковоспламеняющимися жидкостями на промышленных предприятиях, где существует вероятность воздействия хлоропрена (см. внешние ресурсы). В виде пара хлоропрен тяжелее воздуха.
Согласно рейтинговой системе Национальной ассоциации противопожарной защиты , хлоропрену присвоена 2-я категория опасности для здоровья (временная потеря трудоспособности или резидуальная травма), 3-я категория пожарной опасности (возгорание при наличии умеренного тепла) и 1-я категория реактивности ( нестабильны при высоких температурах и давлениях). [10] [11]
Хроническое воздействие хлоропрена может иметь следующие симптомы: нарушения функции печени, нарушения сердечно-сосудистой системы и депрессия иммунной системы. [8]
Агентство по охране окружающей среды определило хлоропрен как потенциально канцерогенный для человека на основании данных исследований, которые показали статистически значимую связь между профессиональным воздействием хлоропрена и риском рака легких. [12] Еще в 1975 году NIOSH определил потенциальную опасность хлоропрена для здоровья в своем бюллетене, в первую очередь ссылаясь на два российских когортных исследования, проведенных среди тех, кто работает с хлоропреном в профессиональных условиях. [13]
Несколько эпидемиологических исследований и токсикологических отчетов свидетельствуют о способности хлоропрена вызывать проблемы в области гигиены и безопасности труда. Однако различные обзоры степени ответственности хлоропрена за проблемы со здоровьем подчеркивают важность надежных научных исследований. [14] [15] [16] Зарегистрирован только один смертельный случай в результате отравления хлоропреном, который произошел в результате очистки контейнера, используемого для хлоропрена. [16]
Основная профессиональная проблема, связанная с хлоропреном, ограничивается предприятиями, производящими хлоропрен и использующими хлоропрен для производства синтетического каучука, полихлоропрена. [12] NIOSH разработал список действий по устранению конкретных опасностей на рабочем месте. Эти действия представлены на диаграмме «Иерархии элементов управления », показанной ниже, где наиболее эффективные шаги расположены вверху, а наименее эффективные — внизу.
Высокий потенциал испарения и воспламеняемость хлоропрена имеют серьезные последствия для операций по обращению и хранению на производстве. Хлоропрен следует хранить в закрытых контейнерах в прохладном, хорошо вентилируемом помещении при температуре не выше 50 °F (10 °C). Кроме того, хлоропрен обладает высокой реакционной способностью, и его следует хранить вдали от окислителей, таких как перхлораты, пероксиды, перманганаты, хлораты, нитраты, хлор, бром и фтор. Следует избегать всех действий, создающих потенциальную опасность пожара. Например, следует запретить курение, использование открытого огня или использование искрообразующих инструментов для открытия или закрытия контейнеров для хранения. Также рекомендуется использовать для перевозки хлоропрена заземленные и приклеенные металлические контейнеры. [17]
Ниже представлена таблица пределов профессионального воздействия (OELs) из различных юрисдикций. В общем, OELs варьируются от 0,55 до 25 ppm. [18]
В буклете ACGIH TLV и BEI за 2018 год хлоропрен был обозначен оболочкой и обозначением A2. Обозначение кожи основано на исследованиях на животных и людях, которые показали способность хлоропрена впитываться кожей. [19] Обозначение A2 от ACGIH означает, что вещество является подозреваемым канцерогеном для человека, что подтверждается данными о человеке, которые считаются адекватными по качеству, но могут быть недостаточными для объявления статуса A1 (известный канцероген для человека). Кроме того, TLV для этих обозначений обусловлен научными исследованиями, которые показывают связь между воздействием хлоропрена и раком легких, верхних дыхательных путей (ВДП) и раздражением глаз. [20]
Изучена судьба хлоропрена в окружающей среде. [21] Из-за его летучести и чрезвычайной реакционной способности не ожидается его биоаккумуляции. [12]
В США можно перевозить только стабилизированный хлоропрен.