Buta-1,3-diène
Le buta-1,3-diène est un hydrocarbure de formule C4H6 gazeux incolore et inflammable.
| Buta-1,3-diène | |
  Formule développée et modèle 3D du butadiène. |
|
| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | buta-1,3-diène |
| Synonymes |
divinyle |
| No CAS | |
| No ECHA | 100.003.138 |
| No CE | 203-450-8 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Apparence | gaz comprimé liquéfié incolore, d'odeur caractéristique[1] |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | C4H6 [Isomères] |
| Masse molaire[2] | 54,090 4 ± 0,003 6 g/mol C 88,82 %, H 11,18 %, |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | −109 °C[1] |
| T° ébullition | −4,4 °C [3] |
| Solubilité | dans l'eau : nulle[1] |
| Paramètre de solubilité δ | 14,5 MPa1/2 (25 °C)[4] |
| Masse volumique | 0,6 g·cm-3[1]
|
| T° d'auto-inflammation | 414 °C[1] |
| Point d’éclair | −76 °C[1] |
| Limites d’explosivité dans l’air | 1,1–16,3 %vol[1] |
| Pression de vapeur saturante | à 20 °C : 245 kPa[1]
|
| Point critique | 4 322 kPa [6], 151,85 °C [3] |
| Thermochimie | |
| Cp | |
| PCS | 2 541,5 kJ·mol-1 (25 °C, gaz)[8] |
| Propriétés électroniques | |
| 1re énergie d'ionisation | 9,082 ± 0,004 eV (gaz)[9] |
| Précautions | |
| SGH[12] | |
   Danger |
|
| SIMDUT[13] | |
    A, B1, D2A, F, |
|
| NFPA 704 | |
| Transport | |
| Classification du CIRC | |
| Groupe 1 : Cancérogène pour l'homme[11] | |
| Écotoxicologie | |
| LogP | 1,99[1] |
| Seuil de l’odorat | bas : 0,09 ppm haut : 76 ppm[14] |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
modifier  |
|
C'est l'isomère le plus courant du butadiène, raison pour laquelle il est souvent simplement appelé butadiène. C'est un important réactif utilisé dans la synthèse de nombreux polymères.
C'est le diène conjugué le plus simple. Il se liquéfie par refroidissement jusqu'à −4,4 °C ou par compression à 2,8 atm à 25 °C.
Il est soluble dans les solvants organiques apolaires tels le chloroforme et le benzène.
Les réactions d'addition et de cyclisation sont les plus importantes.
Utilisations
modifierIl est principalement utilisé dans la fabrication de caoutchouc synthétique, de vernis, du nylon et des peintures au latex.
En raison de sa grande réactivité, le butadiène est utilisé en synthèse, en particulier dans les réactions de polymérisation. Un grand nombre de pneus de voiture sont fabriqués avec du caoutchouc Buna-S, copolymère du butadiène et du styrène (SBR).
Le butadiène est le principal réactif pour la synthèse du chloroprène par chloration suivie d'un isomérisation et d'une déshydrochlorination. Ce diène est également utilisé pour produire l'adiponitrile et l'hexaméthylènediamine par réaction avec l'acide cyanhydrique. Plusieurs procédés utilisent le butadiène pour produire le butan-1,4-diol. Le butadiène est un excellent réactif pour la réaction de Diels-Alder et permet la synthèse du 4-vinylcyclohexène (réactif pour la production du styrène), du 1,5-cyclooctadiène et 1,5,9-cyclodécatriène.
Production et synthèse
modifierIl n'existe pas à l'état naturel car sa réactivité est trop grande, mais est présent lors du craquage des hydrocarbures (5 % de butadiène est produit dans le craquage des essences légères). Il est ensuite séparé du mélange par distillation dans les fractions C4.
L'obtention du butadiène pur n'est pas possible par simple distillation de cette fraction, car le butane et le butadiène forment un azéotrope. Une séparation par extraction liquide-liquide ou par distillation extractive est nécessaire.
Le butadiène commercial est également synthétisé par déshydrogénation du butane, ou de mélanges de butène et de butane.
La voie de synthèse la plus connue est le procédé de Houdry Catadiène en une étape[16]. À partir de n-butane ou de mélanges de n-butènes, une déshydrogénation catalysée par un mélange d'alumine et d'oxyde de chrome permet d'obtenir un flux de produits contenant 15-18 % de butadiène à une température de 600-700 °C et une pression de 10–70 kPa. Ce procédé a un rendement de 50 %.
La déshydrogénation n'est toutefois pas la voie de synthèse la plus utilisée et sert principalement quand la différence de prix entre les réactifs et le butadiène est élevée.
À l'origine, le diène était produit à partir de l'acétylène[16]. Deux procédés ont utilisé ce réactif, notamment le procédé Reppe encore utilisé de nos jours pour produire le tétrahydrofurane et le butan-1,4-diol.
Le butadiène peut également être synthétisé à partir de l'éthanol en utilisant un catalyseur d'alumine et d'oxyde de magnésium ou d'oxyde de silicium.
Un nouveau procédé permet de produire du butadiène à partir de biomasse (plutôt que de ressources fossiles telles que pétrole ou gaz naturel). Le butadiène renouvelable est produit via trois étapes : des sucres extraits de la biomasse servent à produire du furfural ; lequel est traité pour fabriquer un composé cyclique, le tétrahydrofurane (THF) ; puis via un procédé catalysé à haut rendement (plus de 95 %) ce THF est transformé en butadiène directement utilisable par l'industrie du caoutchouc et du plastique[17].
Notes et références
modifier- 1, 3 - BUTADIENE, Fiches internationales de sécurité chimique
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) Iwona Owczarek et Krystyna Blazej, « Recommended Critical Temperatures. Part I. Aliphatic Hydrocarbons », J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 32, no 4, , p. 1411 (DOI 10.1063/1.1556431)
- (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer, , 2e éd., 1076 p. (ISBN 978-0-387-69002-5 et 0-387-69002-6, lire en ligne), p. 294
- (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, , 7e éd., 2400 p. (ISBN 978-0-07-049841-9), p. 2-50
- (en) Iwona Owczarek et Krystyna Blazej, « Recommended Critical Pressures. Part I. Aliphatic Hydrocarbons », J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 35, no 4, , p. 1461 (DOI 10.1063/1.2201061)
- (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., (ISBN 978-0-88415-857-8)
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press, , 83e éd., 2664 p. (ISBN 0849304830, présentation en ligne), p. 5-89
- (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, , 89e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
- Entrée du numéro CAS « 106-99-0 » 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 18 novembre 2008 (JavaScript nécessaire)
- IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 1 : Cancérogènes pour l'homme »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?), sur monographs.iarc.fr, CIRC, (consulté le ).
- Numéro index dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
- « Butadiène-1,3 » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
- « 1,3-Butadiene », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le ).
- « buta-1,3-diène », sur ESIS, consulté le 15 février 2009
- Joachim Grub et Eckhard Löser, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Butadiene, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co,
- Des chercheurs inventent un procédé pour fabriquer du caoutchouc et des plastiques durables, consulté le 07 nov 2017
- ARC, Monographie : vol. 97 (2008) 1,3-Butadiene, Ethylene Oxide and Vinyl Halides (Vinyl Fluoride, Vinyl Chloride and Vinyl Bromide)