Acroléine

Acroléine
Identification
Nom UICPA	prop-2-énal
Synonymes	2-propénal aldéhyde acrylique acrylaldéhyde
N^o CAS	107-02-8
N^o ECHA	100.003.141
N^o CE	203-453-4
SMILES	C=CC=O PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/C3H4O/c1-2-3-4/h2-3H,1H2
Apparence	liquide incolore à jaune, d'odeur âcre[1].
Propriétés chimiques
Formule	C3H4O  [Isomères] H2C=CH-CHO
Masse molaire[3]	56,063 3 ± 0,003 g/mol C 64,27 %, H 7,19 %, O 28,54 %,
Moment dipolaire	2,552 ± 0,003 D (cis) 3,117 ± 0,004 D (trans)[2]
Propriétés physiques
T° fusion	−88 °C[1]
T° ébullition	53 °C[1]
Solubilité	dans l'eau à 20 °C : 200 g·l^-1[1]
Paramètre de solubilité δ	20,1 MPa^1/2 (25 °C)[4]
Masse volumique	0,8 g·cm^-3[1], 1,94 (vapeur)
T° d'auto-inflammation	234 °C[1]
Point d’éclair	−26 °C (coupelle fermée)[1]
Limites d’explosivité dans l’air	2,8–31 %vol[1]
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 29 kPa[1]
Viscosité dynamique	0,33cP (25 °C)
Point critique	51,6 bar, 232,85 °C [5]
Thermochimie
Cp	équation[6] : ${\displaystyle C_{P}=(109.243)+(-5.0952E-1)\times T+(1.7059E-3)\times T^{2}+(-1.8068E-6)\times T^{3}+(6.5983E-10)\times T^{4}}$ Capacité thermique du gaz en J mol^−1 K^−1 et température en kelvins, de 298 à 1 000 K. Valeurs calculées : 66,3 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 298 24,85 66 286 1 182 344 70,85 71 527 1 276 368 94,85 74 817 1 335 391 117,85 78 238 1 396 415 141,85 82 024 1 463 438 164,85 85 803 1 530 461 187,85 89 679 1 600 485 211,85 93 778 1 673 508 234,85 97 716 1 743 532 258,85 101 795 1 816 555 281,85 105 644 1 884 578 304,85 109 405 1 951 602 328,85 113 212 2 019 625 351,85 116 729 2 082 649 375,85 120 246 2 145 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 672 398,85 123 461 2 202 695 421,85 126 519 2 257 719 445,85 129 542 2 311 742 468,85 132 283 2 360 766 492,85 134 990 2 408 789 515,85 137 452 2 452 812 538,85 139 801 2 494 836 562,85 142 157 2 536 859 585,85 144 351 2 575 883 609,85 146 610 2 615 906 632,85 148 780 2 654 929 655,85 150 999 2 693 953 679,85 153 413 2 736 976 702,85 155 874 2 780 1 000 726,85 158 653 2 830
Propriétés électroniques
1^re énergie d'ionisation	10,103 ± 0,006 eV (gaz)[7]
Précautions
SGH[9]
Danger H225, H301, H311, H314, H330 et H400 H225 : Liquide et vapeurs très inflammables H301 : Toxique en cas d'ingestion H311 : Toxique par contact cutané H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation H400 : Très toxique pour les organismes aquatiques
SIMDUT[10]
B2, D1A, E, B2 : Liquide inflammable point d'éclair = −26 °C coupelle fermée (méthode non rapportée) D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves létalité aiguë : DL50 orale (rat) = 46 mg·kg^-1 E : Matière corrosive nécrose de la peau chez l'animal Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
NFPA 704
3 4 3
Transport
-    1092    Numéro ONU : 1092 : ACROLÉINE STABILISÉE
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[8]
Écotoxicologie
LogP	0,9[1]
Seuil de l’odorat	bas : 0,02 ppm haut : 1,8 ppm[11]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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L'acroléine est une substance chimique de formule brute C₃H₄O aussi connue sous divers noms comme propènal, prop-2-ènal, prop-2-èn-1-al, acraldéhyde, acrylaldéhyde, aldéhyde acrylique, acquinite, aqualin, aqualine, biocide, crolean, éthylène aldéhyde, magnacide, magnacide H ou slimicide.

Elle se présente sous la forme d'un liquide incolore à légèrement jaunâtre avec une odeur âcre et désagréable. C'est un aldéhyde (H₂C=CH-CHO) extrêmement toxique par inhalation et ingestion, elle est le constituant de la papite. Les limites d'exposition atmosphérique de l'acroléine vont de 20 ng/m^3[12] à 0,4 µg/m^3[13]. L'acroléine est un irritant majeur présent dans la fumée de cigarette ; sa concentration peut varier de 0,006 à 0,120 ppm en atmosphère enfumée.

Elle a pour origine l'incendie de matières plastiques, les fruits pourrissants, la décomposition de graisses. Elle se forme lorsque les acides gras présents dans les viandes se dégradent sous l’action de la chaleur (barbecues). Les acides gras à longues chaînes brisent les liens qui les liaient au glycérol, puis la molécule de glycérol perd deux molécules d’eau pour former l’acroléine. Elle contribue aussi au parfum des caramels préparés par chauffage en décomposition partielle du saccharose.

Propriétés physico-chimiques

L'acroléine possède les propriétés dues au groupement aldéhyde et à la présence de la double liaison C=C (addition d'hydracides). Elle fait partie de la famille des aldéhydes alpha-beta insaturés.

C'est un composé instable qui se polymérise facilement à la lumière pour former du disacryl (solide plastique). Elle prend naissance à chaud dans les graisses et les huiles (d'où son nom : âcre-oléine).

L'industrie pharmaceutique et chimique des matières plastiques, utilisant l'alcool allylique (CH2=CH-CH2-OH) pourrait avoir un effet hépatotoxique à la suite de la formation d'acroléine par l'ADH, cela produirait la libération du fer de la ferritine qui induirait un processus de lipoperoxydation (Lauwerijs).

Production et synthèse

Le premier procédé de production d'acroléine a été mis au point et commercialisé par Degussa en 1942. Dans ce procédé, l'acroléine était produite par la condensation en phase gazeuse d'acétaldéhyde et de formaldéhyde, réaction catalysée par le silicate de sodium à des températures entre 300 et 320 °C^[14]. En 1948, Shell a développé le premier procédé industriel d’oxydation sélective de propène en acroléine en utilisant un catalyseur à base d’oxyde de cuivre supporté^[15]. En 1957, la société Standard Oil of Ohio (Sohio) a découvert que des catalyseurs à base de molybdates de bismuth avaient une excellente sélectivité pour cette réaction^[16].

CH₂CHCH₃ + O₂ → CH₂CHCHO + H₂O

Aujourd’hui, l’acroléine est exclusivement produite par cette voie d’oxydation sélective de propène en utilisant des catalyseurs composés d’au moins 4 métaux de transition (molybdène, vanadium, niobium…) présents dans au moins deux oxydes complexes. Les procédés industriels permettent aujourd'hui d’atteindre des rendements en acroléine jusqu’à 91 %. Le procédé opère typiquement à des températures entre 300 et 400 °C et à pression atmosphérique. La charge contient 5 % à 10 % de propène, mélangé avec de l’air et un diluant (de la vapeur d’eau), ce dernier permettant de rester en dessous de la limite d’explosion.

L'acroléine peut également être préparée en passant des vapeurs de glycérol sur un agent déshydratant comme du KHSO₄ chauffé de 300 à 340 °C. On l'obtient également par cultures de Bacillus amaracrylus sur du glycérol.

Utilisations

L'acroléine, le plus simple des aldéhydes insaturés, est un composé très réactif et constitue un intermédiaire polyvalent pour l’industrie chimique.

L'acroléine est utilisée pour la fabrication de matières plastiques (acide acrylique, acrylates...), de parfums, et dans de nombreuses synthèses organiques.

Elle est également utilisée comme intermédiaire réactionnel pour la préparation de la DL-méthionine, un acide aminé qui n'est pas synthétisé par les mammifères. La méthionine est donc souvent ajoutée comme supplément alimentaire dans la nourriture pour animaux.

Toxicité

Ce composé fait partie de la Liste EPA des substances extrêmement dangereuses. C'est un irritant de la peau et des muqueuses (oculaires et nasales).

Il est hautement lacrymogène. Pour cette raison, il a été utilisé comme gaz de combat durant la Première Guerre mondiale.

Il cause une diminution de la capacité respiratoire et de la fonction pulmonaire, avec hyperréactivité bronchique.

Dans le nez et le système respiratoire, si l'exposition perdure, l'irritation peut évoluer en inflammation, avec hémorragie, métaplasie, hyperplasie, œdème.

En médecine, l’acroléine est responsable d’effet indésirable à type de cystite hémorragique par toxicité de la muqueuse vésicale pour les chimiothérapies de la classe des moutardes azotées de la famille des alkylants comme la cyclophosphamide.

En 2013, l'Anses a proposé comme valeurs guides pour la qualité de l'air intérieur (VGAI)^[17] :

• pour une exposition de courte durée (1 heure) : 6,9 µg/m³ d'air
• pour une exposition longue durée (plus d'un an) : 0,8 µg/m³ d'air

Voir aussi

Articles connexes

• Liste EPA des substances extrêmement dangereuses

Liens externes

• CDC/NIOSH Fiche internationale de sécurité ;

Références

1. ACROLEINE, Fiches internationales de sécurité chimique
2. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 16 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 142006679X et 978-1420066791), p. 9-50
3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
4. (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer, 2007, 2^e éd., 1076 p. (ISBN 0387690026, lire en ligne), p. 294
5. « Properties of Various Gases »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)}, sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010).
6. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8)
7. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
8. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)}, sur monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009 (consulté le 22 août 2009).
9. Numéro index 605-008-00-3 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
10. « Acroléine » 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 23 avril 2009
11. « Acrolein », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009).
12. (en) « Acrolein; CASRN 107-02-8 », sur epa.gov, 6 mars 2003 (consulté le 12 janvier 2018).
13. http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/alt_formats/hecs-sesc/pdf/pubs/contaminants/psl2-lsp2/acrolein/acrolein-fra.pdf
14. H. Schulz, H. Wagner, Synthese und Umwandlungsprodukte des Acroleins, Angewandte Chemie, (1950), Volume 62, Issue 5, 105-118 DOI 10.1002/ange.19500620502
15. G.W. Hearne, M.L. Adams, Production of unsaturated carbonylic compounds, Shell Development Co., US 2,451,485 (1948)
16. J.L. Callahan, R.W. Foreman, F. Veatch, Process for the oxidation of olefins, Standard Oil of Ohio, Brevet US 2,941,007 (1957)
17. Anses Valeur guide de qualité d’air intérieur: l’Anses propose deux valeurs pour l’acroléine ; communiqué du 2013/06/25 consulté 2013-07-04 et Avis de l'Anses correspondant (PDF, 174 pages)