Épichlorohydrine

L'épichlorohydrine ou épichlorhydrine ou 1-chloro-2,3-époxypropane, est un composé organochloré de formule semi-développée CH₂CHOCH₂Cl, liquide volatil toxique, incolore à forte odeur d'ail. L'épichlorohydrine est chirale car un atome de carbone est stéréogène, il existe donc deux formes énantiomères de ce composé.

(±)-Épichlorohydrine
Énantiomère R de l'épichlorohydrine (à gauche) et S-épichlorohydrine (à droite).
Identification
Nom UICPA	2-(chlorométhyl)oxirane
Synonymes	1-chloro-2,3-époxypropane, γ-oxyde de chloropropylène, chlorure de glycidyle
No CAS	106-89-8 (R,S)
No ECHA	100.003.128
No CE	203-439-8
PubChem	7835
SMILES	ClCC1CO1 PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/C3H5ClO/c4-1-3-2-5-3/h3H,1-2H2
Apparence	liquide incolore
Propriétés chimiques
Formule	C3H5ClO  [Isomères]
Masse molaire[1]	92,524 ± 0,005 g/mol C 38,94 %, H 5,45 %, Cl 38,32 %, O 17,29 %, 92.52 g/mol
Propriétés physiques
T° fusion	−48 °C[2]
T° ébullition	116,56 °C[2]
Solubilité	6,59 g/100 ml (eau, 25 °C) ; miscible avec l'alcool, l'éther, le chloroforme, le trichloroéthylène, le tétrachlorure de carbone ; immiscible avec les hydrocarbures de pétrole[3]
Paramètre de solubilité δ	22,5 MPa1/2 (25 °C)[4]
Masse volumique	1,180 66 g cm−3 à 20,0 °C[2]
T° d'auto-inflammation	415,6 °C[2]
Point d’éclair	40,6 °C[2]
Pression de vapeur saturante	1,333 kPa à 16,6 °C[2]
Viscosité dynamique	1,03 mPa s à 25 °C[2]
Précautions
SGH[5]
H226, H301, H311, H314, H317, H331 et H350 H226 : Liquide et vapeurs inflammables H301 : Toxique en cas d'ingestion H311 : Toxique par contact cutané H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H317 : Peut provoquer une allergie cutanée H331 : Toxique par inhalation H350 : Peut provoquer le cancer (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger)
SIMDUT[6]
B3, D1A, D2A, E,
NFPA 704[7]
3 3 2
Transport[5]
63 2023 Code Kemler : 63 : matière toxique et inflammable (point d'éclair de 23 à 60 °C, valeurs limites comprises) Numéro ONU : 2023 : ÉPICHLORHYDRINE Classe : 6.1 Code de classification : TF1 : Matières toxiques inflammables : Liquides ; Étiquettes : 6.1 : Matières toxiques 3 : Liquides inflammables Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Classification du CIRC
Groupe 2A, carcinogène
Inhalation	TLV : 2 ppm[réf. souhaitée]
Peau	7,6 mg/m3[réf. souhaitée]
Écotoxicologie
DL50	90 mg kg−1 (rat, oral) 154 mg kg−1 (rat, i.v.) 150 mg kg−1 (rat, s.c.) 113 mg kg−1 (rat, i.p.)[8]
LogP	0,45[8]
Seuil de l’odorat	bas : 0,93 ppm[réf. souhaitée]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Malgré son nom, l'épichlorohydrine n'appartient pas à la famille des chlorohydrines, puisqu'elle n'est pas un alcool halogéné, mais un époxyde. Certains intermédiaires directs de sa synthèse, tels le 2,3-dichloro-1-propanol et le 1,3-dichloro-2-propanol, sont eux en revanche des chlorohydrines.

Production

L'épichlorohydrine est fabriquée à partir de chlorure d'allyle en deux étapes, d'abord, une hydrochloration utilisant l'acide hypochloreux, donnant un mélange de chlorohydrines :

La deuxième phase aboutit à la formation de l'époxyde par traitement avec une base :

Par cette voie, plus 800 000 tonnes (1997) d'épichlorohydrine sont produites annuellement^[9].

Voie du glycérol

L'épichlorohydrine fut décrite pour la première fois en 1848 par Marcellin Berthelot. Le composé fut isolé durant des études sur les réactions entre le glycérol et le chlorure d'hydrogène gazeux^[10].

Rappelant l'expérience de Berthelot, des usines de glycérol-épichlorhydrine (GTE, pour glycerol-to-epichlorohydrin) ont été commercialisées. Cette technologie tire parti de la disponibilité de glycérols bon marché provenant de la transformation des biocarburants^[11]. Dans le procédé mis au point par Dow Chemical, le glycérol subit deux réactions de substitution lorsqu'il est traité avec du chlorure d'hydrogène en présence d'un acide carboxylique utilisé comme catalyseur. La réaction forme l'un des deux mêmes intermédiaires que dans le procédé chlorure d'allyle/acide hypochloreux, le 1,3-dichloro-2-propanol, et il est également traité avec une base pour former de l'épichlorhydrine^[12].

Autres voies

D'autres voies impliquant moins d'intermédiaires chlorés continuent à être explorées. On peut citer par exemple l'époxydation du chlorure d'allyle^[13].

Utilisation

Synthèse de glycérol et de résines époxyde

L'épichlorohydrine est principalement convertie en éther diglycidique du bisphénol A (en), un élément de base dans la fabrication des résines époxyde^[14]. Elle est également un précurseur de monomères pour d'autres résines et polymères, notamment des résines échangeuses d'ions, des polyétherpolyols pour des mousses polyuréthane ignifugées, des alkylglycéryléthersulfonates pour des détergents, des élastomères (codes de polymère CO, ECO), et des résines spéciales pour le traitement du papier^[15].

Un autre usage est la conversion en glycérol synthétique. Cependant, l'augmentation rapide de la production de biodiesel, où le glycérol est un déchet, a entraîné une surabondance de glycérol sur le marché, rendant ce procédé non rentable. Le glycérol synthétique n'est désormais utilisé que dans des applications pharmaceutiques et biotechnologiques sensibles où les normes de qualité sont très élevées^[16].

Applications mineures et de niche

L'épichlorhydrine est un précurseur polyvalent dans la synthèse de nombreux composés organiques. Par exemple, elle peut être convertie en nitrate de glycidyle, un liant énergétique utilisé dans les compositions explosives et propulsives^[17]. L'épichlorhydrine est mise à réagir avec un nitrate alcalin, tel que le nitrate de sodium, produisant du nitrate de glycidyle et un chlorure alcalin. Elle est utilisée comme solvant pour la cellulose, les résines et les peintures, et elle a trouvé une utilisation comme fumigant contre les insectes^[18].

Les polymères fabriqués à partir d'épichlorhydrine, par exemple les résines polyamide-épichlorhydrine, sont utilisés dans le renforcement du papier et dans l'industrie alimentaire pour fabriquer des sachets de thé, des filtres à café et des boyaux synthétiques pour saucisses/saucissons, ainsi que pour la purification de l'eau^[19].

Une application biochimique importante de l'épichlorhydrine est son utilisation comme agent de réticulation pour la production de résines de chromatographie d'exclusion stérique en Sephadex (en) à partir de dextrane^[20].

Sécurité

L'épichlorhydrine est classée par plusieurs agences et groupes internationaux de recherche en santé comme un agent cancérigène probable chez l'homme^{[21],[22],[23]}. La consommation (orale) prolongée de niveaux élevés d'épichlorhydrine pourrait entraîner des problèmes d'estomac et un risque accru de cancer^[24]. L'exposition professionnelle à l'épichlorhydrine par inhalation pourrait entraîner une irritation des poumons et un risque accru de cancer du poumon^[25].

L'épichlorhydrine est inflammable, formant des produits de décomposition dangereux en cas de feu. Elle est toxique par inhalation, par contact avec la peau et par ingestion, et peut provoquer des brûlures. Elle peut entraîner une sensibilisation par contact avec la peau.