El cloropreno ( nombre IUPAC 2-clorobuta-1,3-dieno ) es un compuesto químico con la fórmula molecular CH 2 =CCl−CH=CH 2. [3] El cloropreno es un líquido volátil incoloro, utilizado casi exclusivamente como monómero para la producción del polímero policloropreno, más conocido como neopreno , un tipo de caucho sintético .
Aunque puede haber sido descubierto antes, el cloropreno fue desarrollado en gran parte por DuPont a principios de la década de 1930, específicamente con la formación de neopreno en mente. [4] Los químicos Elmer K. Bolton , Wallace Carothers , Arnold Collins e Ira Williams son generalmente acreditados con su desarrollo y comercialización, aunque el trabajo se basó en el de Julius Arthur Nieuwland , con quien colaboraron. [5]
El cloropreno se produce en tres pasos a partir de 1,3- butadieno : (i) cloración , (ii) isomerización de parte de la corriente de producto y (iii) deshidrocloración de 3,4-diclorobut-1-eno.
El cloro se añade al 1,3-butadieno para dar una mezcla de 3,4-diclorobut-1-eno y 1,4-diclorobut-2-eno. El isómero 1,4-dicloro se isomeriza posteriormente al isómero 3,4, que a su vez se trata con una base para inducir la deshidrocloración al 2-clorobuta-1,3-dieno. Esta deshidrohalogenación conlleva la pérdida de un átomo de hidrógeno en la posición 3 y del átomo de cloro en la posición 4, formándose así un doble enlace entre los carbonos 3 y 4. En 1983, se produjeron aproximadamente 2.000.000 kg de esta manera. [3] La principal impureza del cloropreno preparado de esta manera es el 1-clorobuta-1,3-dieno, que normalmente se separa por destilación .
Hasta la década de 1960, la producción de cloropreno estaba dominada por el "proceso del acetileno", que se basó en la síntesis original de vinilacetileno . [4] En este proceso, el acetileno se dimeriza para dar vinilacetileno, que luego se combina con cloruro de hidrógeno para producir 4-cloro-1,2-butadieno (un derivado del aleno), que en presencia de cloruro de cobre (I) se reorganiza en el 2-clorobuta-1,3-dieno deseado: [3]
Este proceso consume mucha energía y tiene altos costos de inversión. Además, el vinil acetileno es inestable. Este "proceso del acetileno" ha sido reemplazado por un proceso que agrega Cl 2 al 1,3-butadieno , lo que da 1,4-dicloro-2-buteno . La isomerización de este último da 1,2-dicloro-3-buteno, que sufre deshidrocloración ::
El cloropreno pertenece a la clase de peligro 3 (líquido inflamable). Su número ONU es 1991 y se encuentra en el grupo de embalaje 1.
El cloropreno es tóxico. Reacciona con el aire y produce peróxidos, que también son tóxicos. La manipulación y la exposición al cloropreno suponen un riesgo para la salud laboral de los trabajadores que participan en la fabricación y producción de neopreno.
Como una forma de comunicar visualmente los peligros asociados con la exposición al cloropreno, el Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos de las Naciones Unidas ha designado los siguientes peligros para la exposición al cloropreno: inflamable, tóxico, peligroso para el medio ambiente, peligro para la salud e irritante. El cloropreno plantea peligro de incendio (punto de inflamación -4 °F (-20 °C)). [8] OSHA identifica al cloropreno como un líquido inflamable de categoría 2 y enfatiza que al menos un extintor de incendios portátil debe estar a una distancia de 10 y no más de 25 pies del área de almacenamiento de líquidos inflamables. [9] OSHA proporciona recursos para abordar los líquidos inflamables en plantas industriales, que es donde existe la probable exposición al cloropreno (ver recursos externos). Como vapor, el cloropreno es más pesado que el aire.
Según el sistema de clasificación de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios , el cloropreno está clasificado como un peligro para la salud de categoría 2 (incapacidad temporal o lesión residual), un peligro de incendio de categoría 3 (ignición en presencia de calor moderado) y una reactividad de categoría 1 (inestable a altas temperaturas y presiones). [10] [11]
La exposición crónica al cloropreno puede tener los siguientes síntomas: anomalías en la función hepática, trastornos del sistema cardiovascular y depresión del sistema inmunológico. [8]
La Agencia de Protección Ambiental designó al cloropreno como un posible carcinógeno para los humanos basándose en la evidencia de estudios que mostraban una asociación estadísticamente significativa entre la exposición ocupacional al cloropreno y el riesgo de cáncer de pulmón. [12] Ya en 1975, NIOSH había identificado los posibles peligros para la salud del cloropreno en su boletín, citando principalmente dos estudios de cohorte rusos de personas que trabajaban con cloropreno en un entorno ocupacional. [13]
Varios estudios epidemiológicos e informes toxicológicos aportan pruebas de la capacidad del cloropreno para causar problemas de salud y seguridad en el trabajo. Sin embargo, las distintas opiniones sobre el grado en que el cloropreno debería ser considerado responsable de los problemas de salud ponen de relieve la importancia de una investigación científica sólida. [14] [15] [16] Sólo se ha registrado una muerte como resultado de la intoxicación por cloropreno, que se produjo al limpiar un recipiente utilizado para el mismo. [16]
La principal preocupación ocupacional en relación con el cloropreno se limita a las instalaciones que lo producen y lo utilizan para producir el caucho sintético, el policloropreno. [12] El NIOSH desarrolló una lista de acciones para abordar peligros específicos en el lugar de trabajo. Estas acciones están representadas en su diagrama de la " Jerarquía de controles " que se muestra a continuación, con los pasos más efectivos en la parte superior y los menos efectivos en la parte inferior.
El alto potencial de vaporización y la inflamabilidad del cloropreno tienen implicaciones significativas para las operaciones de manipulación y almacenamiento en el entorno laboral. El cloropreno debe almacenarse en contenedores cerrados en un área fresca y bien ventilada con una temperatura no superior a 50 °F (10 °C). Además, el cloropreno tiene una alta reactividad y debe almacenarse lejos de agentes oxidantes como perclorato, peróxidos, permanganatos, cloratos, nitratos, cloro, bromo y flúor. Se deben evitar todas las actividades que induzcan un riesgo potencial de incendio. Por ejemplo, debe prohibirse fumar, tener llamas abiertas o usar herramientas que produzcan chispas para abrir o cerrar contenedores de almacenamiento. También se recomienda que se utilicen contenedores metálicos conectados a tierra y a tierra para el transporte de cloropreno. [17]
A continuación se presenta una tabla de límites de exposición ocupacional (LEO) de varias jurisdicciones. En general, los LEO varían de 0,55 ppm a 25 ppm. [18]
En el folleto de TLV y BEI de 2018 de la ACGIH , el cloropreno fue designado con una notación cutánea y una notación A2. La notación cutánea se basa en investigaciones en animales y humanos que han demostrado la capacidad del cloropreno de ser absorbido por la piel. [19] Una designación A2 por parte de la ACGIH significa que la sustancia es un presunto carcinógeno humano con el respaldo de datos humanos que se aceptan como adecuados en calidad pero que pueden no ser suficientes para declarar una designación A1 (carcinógeno humano conocido). Además, la base de TLV para estas designaciones se debe a estudios científicos que muestran una asociación entre la exposición al cloropreno y el cáncer de pulmón, el tracto respiratorio superior (URT) y la irritación ocular. [20]
El cloropreno está clasificado como un veneno politrópico y provoca trastornos orgánicos en el sistema nervioso y cardiovascular. Los exámenes del sistema cardiovascular muestran ruidos cardíacos atenuados, presión arterial reducida y taquicardia. Entre los trabajadores expuestos, se reportan problemas respiratorios, irritación de ojos y piel, dolores en el pecho y síntomas neurológicos. [21]
Se ha examinado el destino del cloropreno en el medio ambiente. [22] Debido a su volatilidad y extrema reactividad, no se espera que se bioacumule. [12]
El único efecto ambiental conocido está relacionado con la volatilidad del cloropreno y su rápida propagación por el aire. Este componente altamente inflamable aumenta la posibilidad de provocar un incendio o una explosión liberando humos (o gases) irritantes o tóxicos. [23]
En 2022, la EPA rechazó una solicitud de Denka para regular las emisiones de cloropreno. La solicitud establece una revisión de la evaluación de la EPA de 2010 sobre la sustancia química, argumentando que el modelo utilizado para estimar el riesgo de cáncer humano basado en experimentos realizados en ratones no era riguroso. [24]
En Estados Unidos sólo se puede transportar cloropreno estabilizado.
El cloropreno, si se inhala en cantidades superiores a 1 ppm, es tóxico para el cuerpo humano. El cloropreno es cancerígeno, puede causar pérdida temporal del cabello en la zona expuesta y puede causar daños en los ojos y la piel. [25]