Buta-1,3-diène

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Buta-1,3-diène
Butadiène.PNG1,3-Butadiene-3d.png
Formule développée et modèle 3D du butadiène.
Identification
Nom IUPAC buta-1,3-diène
Synonymes

divinyle
érythrène
vinyl éthylène

No CAS 106-99-0
No EINECS 203-450-8
SMILES
InChI
Apparence gaz comprimé liquéfié incolore, d'odeur caractéristique[1]
Propriétés chimiques
Formule brute C4H6  [Isomères]
Masse molaire[2] 54,0904 ± 0,0036 g/mol
C 88,82 %, H 11,18 %,
Propriétés physiques
fusion -109 °C[1]
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]
d'auto-inflammation 414 °C[1]
Point d’éclair -76 °C[1]
Limites d’explosivité dans l’air 1,116,3 %vol[1]
Pression de vapeur saturante à 20 °C : 245 kPa[1]
Point critique 4 322 kPa [6], 151,85 °C [3]
Thermochimie
Cp
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation 9,082 ± 0,004 eV (gaz)[8]
Précautions
Directive 67/548/EEC[11]
Toxique
T
Extrêmement inflammable
F+



Transport
239
   1010   
[9]
NFPA 704

Symbole NFPA 704

SIMDUT[12]
A : Gaz compriméB1 : Gaz inflammableD2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiquesF : Matière dangereusement réactive
A, B1, D2A, F,
SGH[13]
SGH02 : InflammableSGH04 : GazSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
Danger
H220, H340, H350,
Classification du CIRC
Groupe 1 : Cancérogène pour l'homme[10]
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.

Le buta-1,3-diène est un hydrocarbure de formule C4H6 gazeux incolore et inflammable.

Formules mésomères du buta-1,3-diène.

C'est l'isomère le plus courant du butadiène, raison pour laquelle il est souvent simplement appelé butadiène. C'est un important réactif qui est 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[modifier | modifier le code]

Il 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[modifier | modifier le code]

Il 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[15]. 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 1070 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[15]. 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.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e, f, g, h et i 1, 3 - BUTADIENE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. a et b (en) Iwona Owczarek et Krystyna Blazej, « Recommended Critical Temperatures. Part I. Aliphatic Hydrocarbons », J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 32, no 4,‎ 4 août 2003, p. 1411 (DOI 10.1063/1.1556431)
  4. (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer,‎ 2007, 2e éd., 1076 p. (ISBN 0387690026, lire en ligne), p. 294
  5. a, b et c (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill,‎ 1997, 7e éd., 2400 p. (ISBN 978-0-07-049841-9), p. 2-50
  6. (en) Iwona Owczarek et Krystyna Blazej, « Recommended Critical Pressures. Part I. Aliphatic Hydrocarbons », J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 35, no 4,‎ 18 septembre 2006, p. 1461 (DOI 10.1063/1.2201061)
  7. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,‎ 1996 (ISBN 978-0-88415-857-8)
  8. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC,‎ 2008, 89e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
  9. 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)
  10. 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 », sur http://monographs.iarc.fr, CIRC,‎ 16 janvier 2009 (consulté en 22 août 2009)
  11. « buta-1,3-diène » sur ESIS, consulté le 15 février 2009
  12. « 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
  13. Numéro index 601-013-00-X dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  14. « 1,3-Butadiene », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)
  15. a et b Joachim Grub and Eckhard Löser, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Butadiene, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co,‎ 2002

Articles connexes[modifier | modifier le code]