2-χλωραιθανόλη

Η 2-χλωραιθανόλη ή αιθυλενοχλωρυδρίνη είναι μια από τις απλούστερες σταθερή αλαλκανόλη (δηλαδή μονοαλογονούχα άκυκλη κορεσμένη μονοαλκοόλη). Έχει σύντομο συντακτικό τύπο ClCH₂CH₂OH. Με βάση το χημικό τύπο της έχει τα ακόλουθα (3) ισομερή θέσης:

1. χλωροξυαιθανόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂OCl, ο αιθυλεστέρας του υποχλωριώδους οξέος.
2. 1-χλωραιθανόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH(Cl)OH, ασταθής αλαλκανόλη που αυτοϋδροφθοριώνεται παράγοντας αιθανάλη.
3. μεθυλο(χλωρομεθυλ)αιθέρας, με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃OCH₂Cl.

2-χλωραιθανόλη
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-χλωραιθανόλη
Άλλες ονομασίες	Αιθυλενοχλωρυδρίνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H5OCl
Μοριακή μάζα	80,52 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	ClCH2CH2OH
Αριθμός CAS	107-07-3
SMILES	ClCCO
InChI	1S/C2H5ClO/c3-1-2-4/h4H,1-2H2
ChemSpider ID	21106015
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	3 χλωροξυαιθανόλη 1-χλωραιθανόλη μεθυλο(χλωρομεθυλ)αιθέρας
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−67 °C
Σημείο βρασμού	128-130 °C
Πυκνότητα	1.197 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	Αναμίξιμη
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
LD50	89 mg/kg
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Στις κανονικές συνθήκες (25 °C, 1 atm) είναι ένα άχρωμο υγρό με ευχάριστη αιθέρια οσμή. Είναι μια ένωση διλειτουργική, αφού συνδυάζει τη χημική συμπεριφορά των αλκυλοχλωριδίων και των αλκοολών.

Μοριακή δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C-C	σ	2sp3-2sp3	154 pm
C-O	σ	2sp3-2sp3	150 pm	19% C+ O-
C-Cl	σ	2sp3-3sp3	176 pm	9% C+ Cl-
O-H	σ	2sp3-1s	96 pm	32% H+ O-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
O	-0,51
Cl	-0,09
Η (C-H)	+0,03
C#2	+0,03
C#1	+0,13
Η (O-H)	+0,32

Παραγωγή

Από αιθένιο

Με επίδραση (προσθήκη) υποχλωριώδους οξέος (HOF) σε αιθένιο παράγεται 2-χλωραιθανόλη:

$\mathrm {CH_{2}=CH_{2}+HOCl{\xrightarrow {}}ClCH_{2}CH_{2}OH}$

• Το HOCl παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

$\mathrm {2H_{2}O+Cl_{2}{\xrightarrow {}}2HOCl}$

Από αιθανοδιόλη-1,2

Με υποκατάση του ενός υδροξυλίου από χλώριο σε αιθανοδιόλη-1,2(CH₃OH):

$\mathrm {HOCH_{2}CH_{2}OH+HCl{\xrightarrow {ZnCl_{2}}}ClCH_{2}CH_{2}OH+H_{2}O}$

Από 1,2-διχλωραιθάνιο

Με υδρόλυση 1,2-διχλωραιθανιου:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}Cl+AgOH{\xrightarrow {}}ClCH_{2}CH_{2}OH+AgCl\downarrow }$

• Ισχυρές βάσεις όπως το υδροξείδιο του νατρίου παράγουν χλωραιθένιο ή και αιθίνιο, αποσπώντας ένα ή και δύο, αντίστοιχα, μόρια υδροφθορίου.
• Ως AgOH στην πράξη χρησιμοποιείται υδατικό εναιώρημα οξειδίου του αργύρου (Ag₂O).

Από χλωραιθανάλη

Με καταλυτική υδρογόνωση:

$\mathrm {ClCH_{2}CHO+H_{2}{\xrightarrow {Ni}}ClCH_{2}CH_{2}OH}$

Από χλωραιθανικό 2-χλωραιθυλεστέρα

Ο χλωραιθανικός 2-χλωραιθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας 2-χλωραιθανόλη:

Με διυδρογόνο (H₂) και νικέλιο (Ni):

$\mathrm {ClCH_{2}COOCH_{2}CH_{2}Cl+{\frac {3}{2}}H_{2}{\xrightarrow {Ni}}2ClCH_{2}CH_{2}OH}$

Από 2-χλωραιθαναμίνη

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ₂) σε 2-χλωραιθαναμίνη:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}NH_{2}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}ClCH_{2}CH_{2}OH+N_{2}\uparrow +H_{2}O}$

Από οξιράνιο

Με επίδραση υδροχλωρίου σε οξιράνιο:

$\mathrm {+HCl{\xrightarrow {}}ClCH_{2}CH_{2}OH}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

• Όπως όλες οι σταθερές αλαλκοόλες η 2-χλωραιθανόλη συνδυάζει τις χημικές ιδιότητες των αλκοολών και των αλκυλαλογονιδίων.
• Παρακάτω αποφεύχθηκε η αναφορά στο αποτέλεσμα χρήσης αντιδραστηρίων που αντιδρούν και με το υδροξύλιο και το χλώριο, γιατί το αποτέλεσμα δεν είναι γενικό. Ανάλογα με τις συνθήκες μπορεί να ευνοηθεί η αντίδραση μόνο με το υδροξύλιο, μόνο με το χλώριο ή και με τα δύο ταυτόχρονα.

Χημικές αντιδράσεις του υδροξυλίου

Χλωραιθένιο

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-χλωραιθανόλης παράγεται χλωραιθένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C. Σε χαμηλότερες ευνοείται η διαμοριακή αφυδάτωση που δίνει δι(2-χλωραιθυλ)αιθέρα, ενώ χωρίς καθόλου θέρμανση παράγεται ο όξινος θειικός 2-χλωραιθυλεστέρας (FCH₂CH₂OSO₃H), που αποτελεί την ενδιάμεση ένωση για τις αφυδατώσεις.:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{2}=CHCl+H_{2}O}$

Δι(2-χλωραιθυλ)αιθέρας

Παραγωγή δι(χλωραιθυλ)αιθέρα:

$\mathrm {2ClCH_{2}CH_{2}OH{\xrightarrow[{<140^{o}C}]{H_{2}SO_{4}}}ClCH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}Cl+H_{2}O}$

Καρβοξυλικοί εστέρες

Αντίδραση με ακυλιωτικά μέσα:
1. Εστεροποίηση με καρβοξυλικό οξύ:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RCOOH{\overrightarrow {\longleftarrow }}RCOOCH_{2}CH_{2}Cl+H_{2}O}$

2. Εστεροποίηση με ανυδρίτη καρβοξυλικού οξέος:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RCOOOCR{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{2}Cl+RCOOH}$

3. Εστεροποίηση με ακυλαλογονίδιο:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RCOX{\xrightarrow {Py}}RCOOCH_{2}CH_{2}Cl+HX}$

• Όπου Py: πυριδίνη.

Οξείδωση

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO₄). Παράγεται χλωραιθανικό οξύ:

$\mathrm {5ClCH_{2}CH_{2}OH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}3ClCH_{2}COOH+2K_{2}SO_{4}+4MnO+7H_{2}O}$

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου (CrO₃). Παράγεται αρχικά χλωραιθανάλη και στη συνέχεια, με περίσσεια τριοξειδίου του χρωμίου, χλωραιθανικό οξύ:

$\mathrm {3ClCH_{2}CH_{2}OH+2CrO_{3}{\xrightarrow {-Cr_{2}O_{3},\;-3H_{2}O}}3ClCH_{2}CHO{\xrightarrow {+2CrO_{3}}}3ClCH_{2}COOH+Cr_{2}O_{3}}$

• Η διαφορά είναι ότι στην περίπτωση #2, η οξείδωση μπορεί να σταματήσει στην χλωραιθανάλη.

Υποκατάσταση υδροξυλίου από αλογόνα

Σε όξινο περιβάλλον το υδροξύλιο γίνεται καλύτερη αποχωρούσα ομάδα από το χλώριο, οπότε (όπου X: F, Cl, Br, Ι):

$\mathrm {ClCH_{3}CH_{2}OH+HX{\xrightarrow {ZnX_{2}}}ClCH_{2}CH_{2}X+H_{2}O}$

Χημικές αντιδράσεις του χλωρίου

Υποκατάσταση από άλλο αλογόνο

Σε ουδέτερο περιβάλλον ευνοείται η υποκατάσταση του χλωρίου από όλα τα υπόλοιπα αλογόνα (εδώ X: βρώμιο ή ιώδιο):

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+NaX{\xrightarrow {}}XCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}$

Υποκατάσταση από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 2-χλωραιθανόλη (ClCH₂CH₂OH) παράγεται 2-φθοραιθανόλη:

$\mathrm {2ClCH_{2}CH_{2}OH+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2FCH_{2}CH_{2}OH+Hg_{2}Cl_{2}\downarrow }$

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Υδρόλυση με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) προς αιθανοδιόλη-1,2:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+AgOH{\xrightarrow {}}HOCH_{2}CH_{2}OH+AgCl\downarrow }$

• Ισχυρές βάσεις όπως το υδροξείδιο του νατρίου παράγουν αιθανάλη, αποσπώντας υδραλογόνο.
• Ως AgOH στην πράξη χρησιμοποιείται υδατικό εναιώρημα οξειδίου του αργύρου (Ag₂O).

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς 2-αλκοξυαιθανόλη (ROCH₂CH₂OΗ):

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RONa{\xrightarrow {}}ROCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς αλκιν-3-όλες (RC≡CCH₂CH₂ΟΗ). Π.χ.:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}$

Υποκατάσταση από ακύλια

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) προς καρβονικό (2-υδροξυαιθυλ)εστέρα (RCOOCH₃):

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς 3-υδροξυπροπανονιτρίλιο (HOCH₂CH₂CN):

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+NaCN{\xrightarrow {}}HOCH_{2}CH_{2}CN+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκοόλη-1:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RLi{\xrightarrow {}}RCH_{2}CH_{2}OH+LiCl}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρύλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) προς 2-υδροθειοαιθανόλη (HSCH₂CH₂ΟH):

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+NaSH{\xrightarrow {}}HSCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκυλοσουλφύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς 2-(αλκυλοθει)αιθανόλη:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RSNa{\xrightarrow {}}RSCH_{2}CH_{2}OH+NaCl}$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

1. Με αμμωνία (NH₃) προς 2-αμιναιθανόλη:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+NH_{3}{\xrightarrow {}}H_{2}NCH_{2}CH_{2}OH+HCl}$

2. Με πρωτοταγή αμίνη (RNH₂) προς 2-αλκυλαμιναιθανόλη:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHCH_{2}CH_{2}OH+HCl}$

3. Με δευτεροταγή αμίνη (RNHR) προς 2-διαλκυλαμιναιθανόλη:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+RNHR{\xrightarrow {}}R_{2}NCH_{2}CH_{2}OH+HCl}$

• Όπου R όχι οπωσδήποτε ίδια.

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) προς νιτρομεθάνιο (CH₃NO₂):

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}O_{2}NCH_{2}CH_{2}OH+AgCl\downarrow }$

Υποκατάσταση από αρύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 2-φαινυλαιθανόλη:

$\mathrm {PhH+ClCH_{2}CH_{2}OH{\xrightarrow {AlCl_{3}}}PhCH_{2}CH_{2}OH+HCl}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄):

$\mathrm {4ClCH_{2}CH_{2}OH+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}OH+LiCl+AlCl_{3}}$

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+Zn+HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OH+ZnCl_{2}}$

Εσωτερική απόσπαση υδροχλωρίου

Με απόσπαση υδροχλωρίου (HCl) από 2-χλωραιθανόλη παράγεται οξιράνιο:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+NaOH{\xrightarrow {}}NaCl+H_{2}O+}$

Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 2-χλωροπροπανόλη-1, 1-χλωροπροπανόλη-2 και μεθυλο(2-χλωραιθυλ)αιθέρας:

$\mathrm {ClCH_{2}CH_{2}OH+CH_{3}Br+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {2}{5}}CH_{3}CHClCH_{2}OH+{\frac {2}{5}}CH_{3}CH(OH)CH_{2}Cl+{\frac {1}{5}}ClCH_{2}CH_{2}OCH_{3}+KBr+H_{2}O}$

Βιοχημικές ιδιότητες

Η 2-χλωραιθανόλη είναι ένας μεταβολίτης της διάσπασης του 1,2-διχλωραιθανίου. Μετά η η 2-χλωραιθανόλη οξειδώνεται σε χλωραιθανάλη και τελικά σε χλωραιθανικό οξύ. Αυτή η μεταβολική οδός είναι τοπική, αφού μεγάλες ποσότητες 1,2-διχλωραιθανίου χρησιμοποιούνται ετησίως για την παραγωγή χλωραιθενίου.

Πηγές

• Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
• Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
• SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
• Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
• Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.
• Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985.