Óxido de propileno

óxido de propileno es un compuesto orgánico extremadamente tóxico y cancerígeno con la fórmula molecular CH₃CHCH₂O. Este líquido volátil incoloro y de olor similar al éter, se produce a gran escala de forma industrial. Su principal aplicación es su uso para la producción de poliéter polioles para su uso en la fabricación de plásticos de poliuretano. Es un epóxido quiral, aunque habitualmente se utiliza como mezcla racémica.

Este compuesto a veces se denomina óxido de 1,2-propileno para distinguirlo de su isómero óxido de 1,3-propileno, más conocido como oxetano.

Producción

La producción industrial de óxido de propileno comienza a partir del propileno. Se emplean dos enfoques generales, uno que implica hidrocloración y el otro que implica oxidación. En 2005, aproximadamente la mitad de la producción mundial se produjo mediante tecnología de clorhidrina y la otra mitad mediante rutas de oxidación. Este último enfoque está ganando importancia.

Vía de hidrocloración

La ruta tradicional procede mediante la conversión de propeno en clorhidrina de propileno según el siguiente esquema simplificado:

A continuación se deshidroclora la mezcla de 1-cloro-2-propanol y 2-cloro-1-propanol. Por ejemplo:

A menudo se utiliza cal (hidróxido de calcio) para absorber el HCl.

Oxidación del propileno

La otra ruta general hacia el óxido de propileno implica la oxidación del propileno con un peróxido orgánico. La reacción sigue esta estequiometría:

CH₃CH=CH₂ + RO₂H → CH₃CHCH₂O + ROH

El proceso se practica con cuatro hidroperóxidos:

• En el proceso Halcon, el hidroperoxido t-Butyl derivado de la oxigenación del isobutano, que ofrece el ta-butanol. Este coproducto puede ser deshidratado a isobutene, convertido a MTBE, un aditivo para la gasolina.
• Hidroperoxido etilbenceno, derivado de la oxigenación del etilbenceno, que ofrece 1-feniletanol. Este coproducto puede deshidratarse para dar estireno, un monómero útil.
• Hidroperoxido de Cumene derivado de la oxigenación del cumene (isopropylbenzene), que ofrece alcohol de cumilo. A través de la deshidratación e hidrógeno, este coproducto se puede reciclar de nuevo a cumene. Esta tecnología fue comercializada por Sumitomo Chemical.
• El peróxido de hidrógeno es el oxidante del peróxido de hidrógeno al proceso de óxido de propileno (HPPO), catalizado por un silicalita dopado de titanio:

  C₃H₆ + H₂O₂ → C₃H₆O + H₂O

En principio, este proceso produce sólo agua como subproducto. En la práctica, se generan algunos derivados de PO con anillo abierto.

El óxido de propileno es un bloque de construcción quiral que está disponible comercialmente en forma enantiomérica ((R)-(+) y (S)-(–)). Los enantiómeros separados se pueden obtener mediante una resolución cinética hidrolítica del material racémico catalizada por Co (III) -salen.

Reacciones

Al igual que otros epóxidos, el PO sufre reacciones de apertura de anillo. Con agua se produce propilenglicol. Con los alcoholes se producen reacciones análogas a la etoxilación, denominadas hidroxipropilación. Los reactivos de Grignard se añaden al óxido de propileno para dar alcoholes secundarios.

Algunas otras reacciones del óxido de propileno incluyen:

• La reacción con óxido de aluminio a 250–260 °C conduce a la propianaldehído y un poco de acetona.
• La reacción con el óxido de plata (I) conduce al ácido acético.
• La reacción con amalgama sodio-mercurio y el agua conduce a isopropanol.

Usos

Entre el 60 y el 70% de todo el óxido de propileno se convierte en poliéter polioles mediante el proceso llamado alcoxilación. Estos polioles son componentes básicos en la producción de plásticos de poliuretano. Aproximadamente el 20% del óxido de propileno se hidroliza en propilenglicol, mediante un proceso que se acelera mediante catálisis ácida o básica. Otros productos importantes son el polipropilenglicol, los éteres de propilenglicol y el carbonato de propileno.

Usos especializados

Fumigante

La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos aprobó el uso de óxido de propileno para pasteurizar almendras crudas a partir del 1 de septiembre de 2007, en respuesta a dos incidentes de contaminación por Salmonella en huertos comerciales, un incidente ocurriendo en Canadá y uno en los Estados Unidos. Los pistachos también pueden someterse a óxido de propileno para controlar la Salmonella.

Microscopía

El óxido de propileno se usa comúnmente en la preparación de muestras biológicas para microscopía electrónica, para eliminar el etanol residual previamente utilizado para la deshidratación. En un procedimiento típico, primero se sumerge la muestra en una mezcla de volúmenes iguales de etanol y óxido de propileno durante 5 minutos, y luego cuatro veces en óxido puro, de 10 minutos cada una.

Munición

El óxido de propileno se utiliza a veces en municiones termobáricas como combustible en explosivos de combustible-aire. Además del daño explosivo de la onda expansiva, el óxido de propileno sin explotar puede causar efectos adicionales por toxicidad directa.

Seguridad

El óxido de propileno es extremadamente tóxico y cancerígeno. La exposición aguda causa irritación del tracto respiratorio y eventualmente conduce a la muerte. Los signos de toxicidad después de una exposición aguda incluyen salivación, lagrimeo, secreción nasal, jadeos, letargo e hipoactividad, debilidad y falta de coordinación. El óxido de propileno también es neurotóxico en ratas y presumiblemente en humanos.

El óxido de propileno alquila el ADN. Como tal, es un carcinógeno animal conocido y un carcinógeno humano potencial, y está incluido en la Lista de carcinógenos del Grupo 2B de la IARC.

Ocurrencia natural

En 2016 se informó que se detectó óxido de propileno en Sagitario B2, una nube de gas en la Vía Láctea que pesa tres millones de masas solares. Es la primera molécula quiral detectada en el espacio, aunque sin exceso enantiomérico.

Fuentes citadas

• Haynes WM, ed. (2011). CRC Manual de Química y Física (92a edición). Boca Raton, FL: CRC Prensa. ISBN 1-4398-5511-0.