Χλωραιθένιο

Ονοματολογία

Η ονομασία «χλωραιθένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα: Η ονομασία διαιρείται σε δύο (2) κύρια τμήματα: Το δεξί αναφέρεται στη δομή της «κύριας ανθρακικής» αλυσίδας που φέρει την «κύρια χαρακτητιστική ομάδα», εφόσον υπάρχει και προβλέπεται γι' αυτήν χαρακτηριστική κατάληξη, ενώ το αριστερό στους «υποκαταστάτες» (δηλαδή τυχόν «δευτερεύουσες χαρακτηριστικές ομάδες» ή και κύριες χαρακτηριστικές ομάδες για τις οποίες δεν έχουν προβλεφθεί χαρακτηριστικές καταλήξεις) ή και τις «διακλαδώσεις» (δηλαδή τυχόν δευτερεύουσες ανθρακικές αλυσίδες). Στη συγκεκριμένη ένωση, υπάρχει το αρχικό πρόθεμα «χλωρ(ο)-» που δηλώνει την ύπαρξη ενός (1) ατόμου χλωρίου ως κύριας χαρακτηριστικής ομάδας αλλά χωρίς προβλεπόμενη κατάληξη. Ως προς το τμήμα που αφορά την κύρια ανθρακική αλυσιδα ισχύουν τα ακόλουθα: το πρόθεμα «αιθ-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-εν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) διπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει κύρια χαρακτηριστική ομάδα και προβλεπόμενη χαρακτηριστική κατάληξη.

Ιστορία

Το χλωραιθένιο παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1835 από τον Γιούστας φον Λίεμπιγκ (Justus von Liebig') και το φοιτητή του (Χένρι Βίκτορ Ρεγκνάλτ) (Henri Victor Regnault). Το παρήγαγαν με επίδραση αλκολούχου διαλύματος (CH₃CH₂OH) υδροξειδίου του καλίου (ΚΟΗ) σε 1,2-διχλωραιθένιο. 
Το 1912 ο Φρανς Κλάττε (Frans Klatte), ένας Γερμανός χημικός που εργαζόταν για την εταιρεία Griesheim-Elektron, κατωχήρωσε ως πατέντα την παραγωγή χλωραιθινίου με επίδραση υδροχλωρίου (HCl) σε αιθίνιο (HC ≡ CH), χρησιμοποιώντας χλωριούχο υδράργυρο (HgCl₂) ως καταλύτη. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα κατά τις δεκαετίες 1930-1940. Μετά θεωρήθηκε πιο συμφέρουσα (οικονομικά) η προηγούμενη μέθοδος, που βασίζεται έμμεσα στο αιθένιο (CH₂=CH₂), τουλάχιστον στο Δυτικό κόσμο. Ωστόσο, η μέθοδος παραγωγής χλωραιθινίου από αιθίνιο παραμένει η κύρια μέθοδος παραγωγής στην Κίνα.

Παραγωγή

Το χλωραιθένιο παραγόταν σε μια κλίμακα της τάξης των 31,1 τόννων παγκοσμίως το 2000. Οι δυο μέθοδοι που χρησιμοποιούνται, για τη βιομηχανική του παραγωγή, είναι με υδροχλωρίωση αιθινίου και με αφυδροχλωρίωση 1,2-διχλωραιθάνιου, που με τη σειρά του παράγεται από αιθένιο και χλώριο. Πολυάριθμες απόπειρες έχουν γίνει για την απευθείας μετατροπή αιθανίου σε χλωραιθένιο.
Το χλωραιθένιο μπορεί επίσης να παραληφθεί ως παραπροϊόν της σύνθεσης φθοροχλωρανθράκων, όταν κορεσμένοι φθοροχλωράνθρακες αποχλωριώνονται καταλυτικά από αιθένιο. Η θειοχλωρίωση αιθανίου έχει προταθεί ως μια παραγωγική οδός χλωραιθενίου, που χρησιμοποιεί θείο αντι για οξυγόνο.

Απευθείας χλωρίωση

Το 1,2-διχλωραιθάνιο παράγεται με αντίδραση αιθενίου και χλωρίου, παρουσία τριχλωριούχου σιδήρου ως καταλύτη. Οι παραπάνω ενώσεις (αιθένιο και χλώριο) αντιδρούν εξώθερμα:
H παραπάνω διεργασία καταλήγει σε υψηλής καθαρότητας 1,2-διχλωραιθάνιο, σε υψηλή απόδοση. Ο διαλυμμένος καταλύτης και η υγρασία πρέπει να αφαιρεθούν πριν το 1,2-διχλωραιθάνιο μπει στη διεργασία παραγωγής χλωραιθενίου.

Οξυχλωρίωση αιθενίου

Οι μονάδες παραγωγής χλωραιθενίου χρησιμοποιούν, ακόμη, ανακυκλωμένο υδροχλώριο για την παραγωγή περισσότερου 1,2-διχλωραιθανίου με οξυχλωρίωση, που εμπλέκει σε αντίδραση αιθένιο, οξυγόνο και υδροχλώριο, πάνω από διχλωριούχο χαλκό, ως καταλύτη:
Η αντίδραση είναι πολύ εξώθερμη.
Εξαιτίας του σχετικά μικρότερου κόστους του αιθενίου, σε σύγκριση με το αιθίνιο, το περισσότερο χλωραιθένιο παράγονταν με αυτήν την τεχνική από τα τέλη της δεκαετίας του 1950. Αυτό παρά τη μικρότερη απόδοση, τη χαμηλότερη καθαρότητα και το υψηλότερο κόστος διαχείρησης αποβλήτων. Τα παραπροϊόντα της αντίδρασης οξυχλωρίωσης μπορούν να ανακτηθούν, ως παράγουσες ύλες για παραγωγή χλωριούχων διαλυτών. Ένα χρήσιμο προϊόν της οξυχλωρίωσης αιθενίου είναι το χλωραιθάνιο, που χρησιμοποιήθηκε ως τοπικό αναισθητικό.

Από αιθίνιο

Με μερική υδροχλωρίωση αιθινίου παράγεται βινυλοχλωρίδιο:

Με αφυδάτωση 2-χλωροαιθανόλης

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-χλωροαιθανόλης παράγεται βινυλοχλωρίδιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °C:

Με απόσπαση αλογόνου

Με απόσπαση αλογόνου (X₂) από 1,2-διαλο-1-χλωροαιθάνιο παράγεται βινυλοχλωρίδιο. Τα άλλα αλογόνα δεν πρέπrι να είναι φθόριο:

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση χλωροαιθινίου παράγεται βινυλοχλωρίδιο

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση βινυλοχλωριδίου σχηματίζεται αιθυλοχλωρίδιο. Π.χ.:

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X₂) (αλογόνωση) σε βινυλοχλωρίδιο έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 1,2-διαλο-1-χλωροαιθάνιο. Π.χ.:

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε  βινυλοχλωρίδιο  παράγεται 1-αλο-1-χλωροαιθάνιο:

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε βινυλοχλωρίδιο παράγεται 2-χλωροπροπανονιτρίλιο:

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε προπένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε μεθανάλη και φορμυλοχλωρίδιο:

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄) παράγονται μεθανικό οξύ και χλωρομεθανικό οξύ:

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς αλκυλβινυλυλαιθέρα (CH₂=CHOR):

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς αλκενίνιο (RC≡CCH₃). Π.χ.:

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) προς καρβονικό βινυλεστέρα (RCOOCH=CH₂):

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς προπενονιτρίλιο (CH₂=CHCN):

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκένιο:

Υποκατάσταση από αλκυλοσουλφύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς αλκυλβινυλοθειαιθέρα (RSCH=CH₂):

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη (PH₃) προς βινυλοφωσφίνη (CH₂=CHPH₂):

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) προς νιτροαιθένιο (CH₂=CHNO₂):

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με βινυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζολίου παράγεται στυρόλιο:

Υποκατάσταση από μέταλλα

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται βινυλολίθιο:
2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard):

Απόσπαση του υδροχλωρίου

Με επίδραση διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) σε αλκοόλη αφυδροχλωριώνεται προς αιθίνιο: