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3-Chlorophénol

Le 3-chlorophénol est un composé aromatique de formule C6H5ClO (ClC6H4OH). Constitué d'un cycle benzénique substitué par un groupe hydroxyle (phénol) et un atome de chlore en positions 1,3-, c'est l'un des trois isomères du monochlorophénol, le composé méta.

3-Chlorophénol
Identification
Nom systématique 3-chlorophénol
Synonymes

métachlorophénol, m-chlorophénol, 3-CP
No CAS 108-43-0
No ECHA 100.003.257
No RTECS SK2450000
PubChem 7933
SMILES
InChI
Apparence aiguilles incolores à grises avec une odeur de type phénol[1]
Propriétés chimiques
Formule C6H5ClO [Isomères]
Masse molaire[2] 128,556 ± 0,007 g/mol
C 56,06 %, H 3,92 %, Cl 27,58 %, O 12,45 %,
pKa 9,08[3]
Propriétés physiques
T° fusion 33 à 35 °C[1]
T° ébullition 214 °C[1]
Solubilité 27,7 g·l-1 (eau, 20 °C)[1]
Masse volumique 1,25 g·cm-3 (20 °C)[1]
T° d'auto-inflammation 415 °C[1]
Point d’éclair 120 °C (coupelle fermée)[1]
Pression de vapeur saturante 1 hPa (40 °C)
1,92 hPa (50 °C)[1]
Viscosité dynamique 11,55 cP (25 °C)[4]
Thermochimie
ΔvapH° 45,86 kJ·mol-1 (214 °C[5]
Propriétés optiques
Indice de réfraction 1,556 5[6]
Précautions
SGH[1]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
H411, H302+H312+H332, P273 et P302+P352
Transport[1]
Écotoxicologie
DL50 570 mg·kg-1 (rat, oral)[7]
LogP 2,5[1]
Composés apparentés
Isomère(s) 2-Chlorophénol
4-Chlorophénol
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés

Le 3-chlorophénol se présente sous la forme d'aiguilles incolores à grises avec une odeur de type phénol[1], parfois également qualifiée de « médicinale »[6], tout comme son goût. Il est faiblement soluble dans l'eau (27,7 g·l-1[1]) dans laquelle il se dissout lentement[8]. Avec une densité de 1,25, il est également plus lourd que l'eau[1].

Les aiguilles fondent vers 33 à 35 °C, et la forme liquide bout vers 214 °C[1]. Le 3-chlorophénol se décompose au-dessus de 350 °C, produisant du chlorure d'hydrogène, du phosgène et des dibenzodioxines polychlorées[1].

Le composé est combustible (point d'éclair de 120 °C, coupelle fermée[1]) mais peu inflammable (point d'auto-inflammation de 415 °C[1]).

Avec un pKA de 9,08[3], il est légèrement plus acide que le phénol (9,99[3]) ; ceci s'explique par l'effet -I du chlore qui stabilise la forme anionique phénolate.

La solution aqueuse de 3-chlorophénol réagit avec les acides. Le 3-chlorophénol présente un risque d'explosion au contact d'oxydants forts, et réagit dangereusement avec les réducteurs, les bases fortes (formation de dihydrogène), et les hydrures[1].

Il présente des risques aigus (forte irritation et effets corrosifs sur les muqueuses et la peau, risque de lésions graves des yeux et des voies respiratoires, troubles du système nerveux central) ou chroniques (irritation des yeux, des voies respiratoires et de la peau) pour la santé. Les principales sources d'exposition sont les voies respiratoires et par contact avec la peau. Les chlorophénols sont particulièrement facilement absorbés lorsqu'ils sont présents sous une forme non-ionisée, mais l'expérience de la manipulation professionnelle indique que le contact cutané, même avec les sels de chlorophénols, peut être une voie d'absorption importante[1].

Synthèse

Du fait de l'effet orienteur ortho-para du groupe hydroxyle, le 3-chlorophénol, comme tout autre dérivé du phénol avec un atome de chlore en position méta, ne peut être obtenu directement par chloration du phénol, celle-ci produisant essentiellement les composés 2- et 4-. Il doit dont l'être par d'autre méthodes de synthèse, par exemple la réaction de Sandmeyer à partir de la 3-chloroaniline[9], par hydrolyse du 1,3-dichlorobenzène en présence de sels de cuivre(II) et d'hydroxylamine, ou par hydrolyse en phase vapeur du 1,2,4-trichlorobenzène en présence d'un catalyseur au phosphate. Il peut également être produit via le procédé au cumène qui commence par l'alkylation du chlorobenzène par le propène[10].

Industriellement, le 3-chlorophénol est préparé avec le 3,5-dichlorophénol par déchloration de polychlorophénols.

Utilisations

Le 3-chlorophénol est principalement un intermédiaire en synthèse organique[11], par exemple dans la synthèse de systèmes aromatiques polycycliques[12] - [13], ou dans des réactions de couplage catalysées par le palladium pour synthétiser des intermédiaires aryliques[14].

Le 3-chlorophénol a également été utilisé comme antiseptique vétérinaire[15].

Notes et références
  1. Entrée « 3-Chlorophenol » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 17 décembre 2020 (JavaScript nécessaire)
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, (ISBN 0-8493-0303-6).
  4. Weast, R.C. (ed.) Handbook of Chemistry and Physics, 68th ed. Boca Raton, Florida: CRC Press Inc., 1987-1988., p. F-41
  5. Yaws, C.L., Chemical Properties Handbook: Physical, Thermodynamic, Environmental, Transport, Safety and Health Related Properties for Organic and Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, New York, NY 1999., p. 118
  6. O'Neil, M.J. (ed.). The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Whitehouse Station, NJ: Merck and Co., Inc., 2006., p. 356
  7. Federation Proceedings, Federation of American Societies for Experimental Biology. Vol. 2, Pg. 76, 1943.
  8. National Toxicology Program, Institute of Environmental Health Sciences, National Institutes of Health (NTP). 1992. National Toxicology Program Chemical Repository Database. Research Triangle Park, North Carolina
  9. Budavari, S. (ed.). The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Whitehouse Station, NJ: Merck and Co., Inc., 1996., p. 359.
  10. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, (DOI 10.1002/14356007.a07_001.pub2), « Chlorophenols ».
  11. Lewis, R.J. Sr.; Hawley's Condensed Chemical Dictionary 14th Edition. John Wiley & Sons, Inc. New York, NY 2001., p. 257
  12. Louis-Charles Campeau, Mathieu Parisien, Annie Jean, and Keith Fagnou, « Catalytic Direct Arylation with Aryl Chlorides, Bromides, and Iodides:  Intramolecular Studies Leading to New Intermolecular Reactions », J. Am. Chem. Soc., vol. 128, no 2,‎ , p. 581–590 (DOI 10.1021/ja055819x)
  13. Che‐Sheng Hsu, Jim‐Min Fang, « Synthesis of (+)‐Antroquinonol and Analogues by Using Enantioselective Michael Reactions of Benzoquinone Monoketals », Eur. J. Org. Chem,‎ , p. 3809-3816 (DOI 10.1002/ejoc.201600542)
  14. Lundgren, R., Sappong‐Kumankumah, A. and Stradiotto, M., « A Highly Versatile Catalyst System for the Cross‐Coupling of Aryl Chlorides and Amines », Chemistry – A European Journal, vol. 16,‎ , p. 1983-1991 (DOI 10.1002/chem.200902316)
  15. Rossoff, I.S. Handbook of Veterinary Drugs. New York: Springer Publishing Company, 1974., p. 106
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