Acido cloroacetico: proprietà, sintesi, reazioni, usi

L’acido cloroacetico (MCA) è un acido carbossilico in cui è presente un atomo di cloro ed ha formula ClCH2COOH. È  uno dei più importanti derivati ​​alogenati dell’acido acetico ed è un composto reattivo che può subire varie reazioni per formare una serie di intermedi.

Il  mercato dell’ acido cloroacetico e dei suoi derivati come come la carbossimetilcellulosa (CMC) e degli erbicidi come l’acido 2,4-diclorofenossiacetico (2,4-D), 2-metil-4- acido clorofenossiacetico (MCPA) e altri erbicidi clorurati.  ​​includono fluidi di perforazione, stabilizzanti plastici, erbicidi, tensioattivi e prodotti farmaceutici.

L’uso dell’acido cloroacetico per la produzione di glicina costituisce il terzo mercato più grande, quasi tutto consumato nella Cina continentale per la produzione di glifosato che è stato classificato nel 2015 dall’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro come sostanza probabile cancerogena per l’uomo. Da  allora è utilizzato il alcuni paesi ed è stato messo al bando in altri.

Proprietà dell’acido cloroacetico

Si presenta sotto forma di cristalli incolori igroscopici e ha un odore pungente simile a quello dell’aceto.
È solubile in acqua, metanolo, acetone, etere etilico, benzene, cloroformio ed etanolo. Inoltre è scarsamente solubile in tetracloruro di carbonio.

A causa dell’effetto induttivo è un acido che ha un valore della costante di equilibrio maggiore rispetto a quella degli acidi carbossilici.
Il valore di Ka è infatti pari a 1.35 · 10-3 pertanto una soluzione di acido cloroacetico ha un pH minore rispetto a quelle di altri acidi carbossilici con la stessa concentrazione.

Sintesi

Storicamente i metodi di sintesi prevedevano l’idrolisi dell’1,1,2-tricloroetene in presenza di acido solforico quale catalizzatore o la clorurazione dell’acido acetico.

Idrolisi dell’1,1,2-tricloroetene

La reazione avviene a 140°C in presenza di acido solforico al 75%:
ClCH=CCl2 +2  H2O → ClCH2COOH + 2 HCl
Questo metodo ha il vantaggio di non dare sottoprodotti ma è caduto in disuso a causa dell’alto costo dell’1,1,2-tricloroetene

Clorurazione dell’acido acetico

Il prodotto di partenza è l’anidride acetica che funge da catalizzatore. Essa  è fatta reagire con il cloro secondo la reazione
CH3COOCOCH3 + Cl2 → ClCH2COOCOCH3 + HCl
L’anidride cloroacetica ottenuta è fatta reagire con l’acido acetico:
ClCH2COOCOCH3 + CH3COOH → ClCH2COOH + CH3COOCOCH3

Questo metodo, tuttavia, porta a sottoprodotti di reazione costituiti dagli acidi bicloroacetico e tricloroacetico Essi sono difficilmente separabili tramite distillazione frazionata presentando punti di ebollizione vicini tra loro. Si ricorre pertanto alla cristallizzazione utilizzando quali solventi tetracloruro di carbonio, diclorometano o idrocarburi con tre atomi di cloro. Si ottengono cristalli di acido cloroacetico che sono facili da filtrare

Reazioni

L’acido cloroacetico dà reazioni analoghe a quelle degli acidi carbossilici.
Ad esempio reagisce, in presenza di una acido quale catalizzatore, con gli alcoli per dare gli esteri.

Reagisce con le ammine primarie e secondarie per dare le ammidi:
ClCH2COOH + RNH2→ ClCH2CONHR + H2O

In presenza di carbonato di sodio dà luogo alla formazione del cloroacetato:
2 ClCH2COOH + Na2CO3 → 2 ClCH2COONa + H2O + CO2

Per reazione del sale sodico con il cianuro di sodio si ottiene l’acido 2-cianoacetico NCCH2COOH.

Il gruppo nitrile può essere idrolizzato con idrossido di sodio con ottenimento del malonato di sodio che per acidificazione dà l’acido malonico. Inoltre è ossidato a biossido di carbonio, acqua e cloro in presenza di un agente ossidante.

Usi

L’acido cloroacetico è usato nella produzione di:

  • Prodotti farmaceutici
  • Coloranti
  • Detergenti
  • Pesticidi

Agisce come precursore del glifosato e dell’adrenalina e come stabilizzante del PVC

Inoltre dà luogo a reazioni di carbossimetilazione e costituisce il reagente per ottenere la carbossimetilcellulosa, additivo alimentare usato quale addensante

 

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