2-Chlorotoluol (95-49-8) Physikalische und chemische Eigenschaften
2-Chlorotoluol
Eine farblose aromatische Chlorverbindung, verwendet als Lösungsmittel und Zwischenprodukt in der Synthese von Spezialchemikalien; typischerweise beschafft für Formulierungen, F&E und industrielle Produktionschargen.
| CAS-Nummer | 95-49-8 |
| Familie | Aromatische Chlorverbindungen |
| Typische Form | Farblüssigkeit |
| Gängige Qualitäten | EP, JP, USP |
2-Chlorotoluol ist ein Arylhalogenid: das ortho (o-) Isomer des Chlorotoluols (1-Chlor-2-methylbenzol). Strukturell handelt es sich um einen monosubstituierten Benzolring mit einer Methylgruppe an C‑1 und einem Chloratom an der benachbarten C‑2 Position. Die Kombination eines elektronendonierenden Methylsubstituenten (Hyperkonjugation, schwacher +I-Effekt) und eines elektronenziehenden Chlorosubstituenten (induktiver \(-I\)-Effekt, schwache Resonanzdonation) erzeugt ein aromatisches System, dessen Reaktivität durch konkurrierende sterische und elektronische Effekte an der ortho-Position bestimmt wird. Die benzyliche Methylgruppe liefert ein aktiviertes Benzylic-Hydrogen, das unter geeigneten Bedingungen oxidationsanfällig ist; die Aryl–Cl-Bindung ist relativ inert gegenüber Hydrolyse, kann jedoch unter erzwingenden oder metallvermittelten Bedingungen in Substitutionsreaktionen eingehen.
Elektronisch und physikalisch ist 2-Chlorotoluol unpolar bis mäßig lipophil: Es besitzt keine Wasserstoffbrückendonoren oder -akzeptoren (H-Brücken-Donoranzahl = 0, H-Brücken-Akzeptoranzahl = 0, TPSA = 0) und hat einen gemessenen XLogP-Wert von 3,4, was auf eine erhebliche Verteilung in organischen Phasen hinweist. Es ist bei Raumtemperatur flüchtig (gemessener Dampfdruck und Henry-Koeffizient deuten auf einen signifikanten Dampfphasenanteil hin) und wird zu den flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) gezählt. Die Verbindung ist im normalen Umwelt-pH-Bereich nicht ionisierbar; sie ist hydrolyseresistent, aber anfällig für benzyliche Oxidation, elektrophile aromatische Substitutionen sowie Standardumwandlungen, die für Arylhalogenide in der industriellen organischen Synthese genutzt werden.
Industriebedingt ist die Substanz insbesondere als Lösungsmittel und chemisches Zwischenprodukt von Bedeutung: Sie dient als Ausgangsmaterial für benzyliche Chlorierung und Oxidation zu 2‑Chlorbenzylchlorid, 2‑Chlorbenzaldehyd, 2‑Chlorbenzoesäure und verwandten Derivaten, die Vorstufen für Farbstoffe, Agrochemikalien, pharmazeutische Zwischenprodukte und Spezialchemikalien darstellen. Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind: EP, JP, USP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Mehrere experimentelle Bestimmungen ergeben eine Flüssigkeitsdichte über der von Wasser. Repräsentative Werte: - 1,0825 bei \(68\,^\circ\mathrm{F}\) (USCG, 1999) — dichter als Wasser; sinkt. - 1,0826 bei \(20\,^\circ\mathrm{C}/4\,^\circ\mathrm{C}\). - Relative Dichte (Wasser = 1): 1,08.
Diese Werte sind konsistent mit einem halogenierten aromatischen Lösungsmittel, bei dem der Chlorsubstituent die Massendichte gegenüber nicht-halogenierten Analoga erhöht.
Schmelzpunkt
Verfügbare experimentelle Werte: - \(-35,59\,^\circ\mathrm{C}\). - \(-31,2\,^\circ\mathrm{F}\).
Der niedrige Schmelzpunkt zeigt, dass 2‑Chlorotoluol bei typischen Raum- und Kühlschranktemperaturen in industriellen Umgebungen flüssig ist.
Siedepunkt
Gemeldete experimentelle Werte umfassen: - \(158,97\,^\circ\mathrm{C}\). - \(159,2\,^\circ\mathrm{C}\). - \(318,15\,^\circ\mathrm{F}\) (760 mmHg).
Der Siedebereich entspricht der normalen Flüchtigkeit eines substituierten Toluols; fraktionierte Destillation wird industriell verwendet, um ortho- von para-Isomeren zu trennen.
Dampfdruck
Repräsentative Dampfdruckdaten: - \(3,43\,\mathrm{mmHg}\) bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\) (ermittelt aus experimentell abgeleiteten Koeffizienten). - 10 mmHg bei \(109,8\,^\circ\mathrm{F}\). - 4 mmHg bei \(77\,^\circ\mathrm{F}\).
Gemessene Dampfdruckwerte zeigen eine beträchtliche Dampfkonzentration bei Raumtemperatur; die Dämpfe sind schwerer als Luft (relative Dampfdichte ≈ 4,4), daher können sich die Dämpfe in tieferen Bereichen ansammeln.
Flammpunkt
Gemeldete Flammpunktdaten: - \(43\,^\circ\mathrm{C}\) (geschlossenes Tiegelverfahren). - \(126\,^\circ\mathrm{F}\).
Der Flammpunkt ordnet 2‑Chlorotoluol einer entzündlichen Flüssigkeitskategorie unter typischen Klassifizierungssystemen zu; geeignete Maßnahmen zur Vermeidung von Zündquellen sind erforderlich.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Experimentelle Löslichkeits- und Mischbarkeitsbeobachtungen: - Löslichkeit in Wasser = \(374\,\mathrm{mg}\,\mathrm{L}^{-1}\) bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\). - Löslichkeit in Wasser, g/100 mL bei \(20\,^\circ\mathrm{C}\): 0,47. - \(0,009\%\) bei \(77\,^\circ\mathrm{F}\) (NIOSH). - Frei löslich in Chloroform; mischbar mit Alkohol, Aceton, Ether, Benzol, Tetrachlorkohlenstoff und n‑Heptan; wenig löslich in Wasser.
Diese Daten zeigen eine begrenzte Wasserlöslichkeit und gute Mischbarkeit in unpolaren und mäßig polaren organischen Lösungsmitteln. Aufgrund des log Kow ≈ 3,4 bevorzugt die Verbindung die Verteilung in organischen Phasen und kann in aquatischen Organismen mäßig bioakkumulieren.
Reaktivität und Stabilität
Chemische Stabilität und Unverträglichkeiten: - Allgemein stabil gegenüber Hydrolyse unter Umweltbedingungen; in Wasser nicht ionisierbar. - Reaktive Umwandlungen betreffen benzyliche Oxidation (zu Aldehyden, Säuren), elektrophile aromatische Substitutionen und metallvermittelte Kupplungen, typisch für arylierte Chloride unter erzwingenden Bedingungen. - Unverträglichkeiten: starke Oxidations- und Reduktionsmittel, Amine, Nitride/Azo/Diazo-Verbindungen, Alkaliemetalle, Epoxide. Berichtete heftige Reaktion mit Dimethylsulfoxid (DMSO). - Verbrennung erzeugt reizende und potenziell toxische chlorhaltige Verbrennungsprodukte; Behälter können bei Erhitzung bersten.
Handhabung und Prozessgestaltung sollten Entflammbarkeit, Dampfansammlung und Unverträglichkeiten mit Oxidationsmitteln sowie reaktiven Stickstoff-/Metallreagenzien berücksichtigen.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Ausgewählte energetische und thermische Eigenschaften (experimentelle Werte): - Verbrennungsenthalpie: \(-3747\,\mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1}\) bei \(18,8\,^\circ\mathrm{C}\). - Verdampfungsenthalpie: \(329,1\,\mathrm{J}\,\mathrm{g}^{-1}\) bei \(100\,^\circ\mathrm{C}\). - Schmelzenthalpie: \(79,99\,\mathrm{J}\,\mathrm{g}^{-1}\). - Wärmekapazität: \(0,355\,\mathrm{J}\,\mathrm{g}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}\).
Diese Werte sind nützlich für Energieflüsse in Prozessen, Entflammbarkeitsbewertungen und thermische Gefahrenanalysen bei Lagerung und Destillation.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Molekulare Formel: C7H7Cl.
- Molekulargewicht: 126,58.
- Exakte/monoisotopische Masse: 126.0236279.
- SMILES: CC1=CC=CC=C1Cl
- InChI: InChI=1S/C7H7Cl/c1-6-4-2-3-5-7(6)8/h2-5H,1H3
- InChIKey: IBSQPLPBRSHTTG-UHFFFAOYSA-N
(SMILES- und InChI-Strings werden unverändert zur Identifikation und für Cheminformatikanwendungen bereitgestellt.)
LogP und Polarität
- XLogP (berechnet): 3,4.
- Log Kow (berichtigt): 3,42.
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): 0.
- Wasserstoffbrückendonoren: 0; Wasserstoffbrückenakzeptoren: 0.
Diese Deskriptoren quantifizieren den hydrophoben Charakter der Verbindung und prognostizieren eine begrenzte Wasserlöslichkeit, ein moderates Bioakkumulationspotenzial sowie eine bevorzugte Verteilung in organischen Matrizes, die in Formulierungen verwendet werden.
Strukturelle Merkmale
- Aromatischer Ring mit ortho-Methyl- und Chlorsubstituenten; die ortho-sterische Hinderung beeinflusst die Reaktivität bei elektrophiler Substitution und kann weitere Substitutionsmuster lenken.
- Die benzylichem Methylgruppe bietet eine aktivierte Stelle für Oxidation oder Funktionalisierung zu Benzylchlorid/-aldehyd/-säure-Derivaten.
- Anzahl der rotierbaren Bindungen: 0 (rigider aromatischer Kern); Wert für molekulare Komplexität: 70,8 (berechneter Deskriptor zur Angabe der strukturellen Komplexität für synthetische und analytische Überlegungen).
Identifikatoren und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS-Nummer: 95-49-8
- EG-Nummer: 202-424-3
- UN-Nummer: 2238
- UN-Versandbezeichnung (Klassenkontext): Chlorotoluole (UN 2238)
- UNII: 2G7D0YDV9H
- InChIKey: IBSQPLPBRSHTTG-UHFFFAOYSA-N
- SMILES: CC1=CC=CC=C1Cl
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Übliche Synonyme umfassen: - 2‑Chlorotoluol - o‑Chlorotoluol - ortho‑Chlorotoluol - 1‑Chlor‑2‑methylbenzol - o‑Tolylchlorid - 2‑Methylchlorbenzol - 2‑Chlorotoluol, Analysenstandard
(Diese Synonyme sind nützlich für Spezifikationsblätter, Beschaffungs- und Inventarsysteme.)
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Repräsentative Verwendungen und Branchenbereiche
- Lösungsmittel für organische Reaktionen und industrielle Anwendungen (verträglich mit vielen organischen Lösungsmitteln; begrenzte Wasserlöslichkeit).
- Chemisches Zwischenprodukt bei der Herstellung von 2‑Chlorbenzylchlorid, 2‑Chlorbenzaldehyd, 2‑Chlorbenztrichlorid, 2‑Chlorbenzoylchlorid und 2‑Chlorbenzoesäure — Ausgangsstoffe für Farbstoffe, Arzneimittel, optische Aufheller, Fungizide und andere Spezialchemikalien.
- Ausgangsmaterial zur Herstellung von Dichlorotoluolen, 3‑Chlorotoluol und o‑Chlorbenzonitril.
- Identifizierte Verwendungen in Pestizid- und Desinfektionsmitteln (historischer/industrieller Kontext).
- Relevante Branchen: Herstellung organischer Chemikalien, Produktion von Farbstoff- und pharmazeutischen Zwischenprodukten, Lacke/Farben (als Lösungsmittel).
Rolle in Synthesen oder Formulierungen
2‑Chlorotoluol wird als Ausgangsstoff für benzyliche Funktionalisierungen (Chlorierung, Oxidation) und als Zwischenprodukt zur Herstellung verschiedener chlorierter aromatischer Derivate verwendet. Es dient auch dort, wo ein moderat unpolares, halogeniertes aromatisches Lösungsmittel benötigt wird. Die typische Herstellung umfasst die Chlorierung von Toluol mittels katalytischer Halogenierung (z.B. FeCl3) gefolgt von Fraktionierter Destillation zur Abtrennung der ortho- und para-Isomere.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
- Indikatoren akuter Toxizität:
- LCLo (Ratte): 4.400 ppm (Inhalation).
- Orale LD50 (Ratte): \(>1600\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\).
- Berichte über reproduktive und systemische Toxizität beinhalten eine orale chronische Referenzdosis (RfD) von \(0,02\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{Tag}^{-1}\) sowie subchronische Referenzkonzentrationswerte (RfC) für Inhalation in behördlichen Zusammenfassungen.
- Berufliche Expositionsgrenzwerte:
- Empfohlener Expositionsgrenzwert (NIOSH/REL): TWA 50 ppm (250 mg/m³); STEL 75 ppm (375 mg/m³).
- Arbeitsplatzgrenzwert (TLV): 50 ppm (8‑Std.-TWA).
- Gesundheitliche Auswirkungen: Reizung der Atemwege, Augen- und Hautreizung, Entfettung der Haut, zentralnervöse Depression bei hohen Konzentrationen (Benommenheit, Schwindel), potenzielle Organeffekte bei wiederholter Exposition (Leber, Niere, ZNS). Dämpfe sind schädlich und können bei längerer oder hoher Exposition systemische Effekte verursachen.
Notfall‑ und Erste-Hilfe-Maßnahmen: - Inhalation: Frischluftzufuhr; bei Symptomen medizinische Hilfe aufsuchen. - Hautkontakt: Mindestens 15 Minuten mit Wasser abspülen; kontaminierte Kleidung entfernen. - Augenkontakt: Gründlich 20–30 Minuten spülen; medizinische Behandlung anfordern. - Verschlucken: Kein Erbrechen herbeiführen; bei Bewusstsein Wasser geben und medizinischen Rat einholen.
Lagern und Handhabungshinweise
- Entzündbarkeit: brennbare Dämpfe; Flammpunkt 43 °C (geschlossen) — Zündquellen vermeiden. Oberhalb 43 °C geschlossene Systeme mit explosionsgeschützter Ausrüstung und Belüftung verwenden.
- Lagerung: Kühl, gut belüftet, fern von Wärme und inkompatiblen Stoffen (starke Oxidationsmittel, starke Reduktionsmittel, reaktive Stickstoffverbindungen, Alkalimetalle, Epoxide) lagern. Behälter dicht verschlossen und geerdet halten.
- Maßnahmen bei Verschüttung: Bereich absperren, Eintritt in Abwasser und Gewässer verhindern, mit inertem Material aufnehmen und entsorgen, explosionsgeschützte Belüftung verwenden, Zündquellen meiden.
- Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Schutzbrille oder Schutzschirm, chemikalienbeständige Handschuhe, Schutzkleidung; Absaugung oder Atemschutz bei Überschreitung der Arbeitsplatzgrenzwerte. Notduschen und Augenspülstationen an Arbeitsplätzen vorhalten.
- Brandbekämpfung: Löschen mit alkoholbeständigem Schaum, CO2, Trockenpulver oder Wassersprühnebel; zur Kühlung Behälter mit großen Wassermengen fluten. Brand kann giftige chlorhaltige Dämpfe erzeugen; Feuerwehr mit Druckluft-Schutzanzug (SCBA) ausrüsten.
- Umweltschutz: Freisetzung in Wasser und Boden vermeiden; der Stoff ist schädlich für aquatische Organismen und kann bioakkumulieren. Für Einstufung, Transport und Entsorgung sind lokale und nationale Vorschriften zu beachten.
Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie die örtliche Gesetzgebung konsultieren.
