Хлорциан

Хлорциан
Общие
Сокращения	CK
Хим. формула	ClCN
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	61,46 г/моль
Плотность	при -30 °C - 1.550 г/см³
Энергия ионизации	12,49 ± 0,01 эВ
Термические свойства
Т. плав.	-6,9 °C
Т. кип.	12,6 °C
Энтальпия образования	134.2 кДж/моль
Давление пара	1010 ± 1 мм рт.ст.
Классификация
Рег. номер CAS	506-77-4
PubChem	10477
Рег. номер EINECS	208-052-8
SMILES	C(#N)Cl
InChI	1S/CClN/c2-1-3 QPJDMGCKMHUXFD-UHFFFAOYSA-N
RTECS	GT2275000
Номер ООН	1589
ChemSpider	10045
Безопасность
Токсичность	Чрезвычайно токсичен, СДЯВ
NFPA 704	0 4 2
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Хлорциан — хлорангидрид циановой кислоты ClCN, бесцветный газ (при нормальных условиях) с резким запахом, высокотоксичен. Хлорциан — легко сжижающийся газ (давление паров при 20 °C = 1002 мм рт. ст.) с температурой плавления −6.9 °C, в твердой фазе образует кристаллы ромбической сингонии.

Реакционная способность

Хлорциан является типичным псевдогалогеном и обладает высокой реакционной способностью по отношению к нуклеофилам, для него типичны как реакции замещения хлора, так и присоединения к тройной связи. Так, он взаимодействует со щелочами с образованием цианатов щелочных металлов:

${\displaystyle {\mathsf {ClCN+2NaOH\rightarrow NaOCN+NaCl+H_{2}O}}}$

Хлорциан медленно гидролизуется водой в нейтральных и кислых растворах с образованием изоциановой кислоты, которая, в свою очередь, гидролизуется с образованием аммиака и диоксида углерода:

${\displaystyle {\mathsf {ClCN+H_{2}O\rightarrow HNCO+HCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {HNCO+H_{2}O\rightarrow NH_{3}+CO_{2}}}}$

C аммиаком хлорциан образует цианамид:

${\displaystyle {\mathsf {ClCN+NH_{3}\rightarrow H_{2}N{\text{-}}CN+HCl}}}$

Реакции с азотными и кислородными нуклеофилами, начинаясь с замещения хлора, могут сопровождаться последующим присоединением к тройной углерод-азотной связи: так, первичные и вторичные амины образуют с хлорцианом сначала N-замещенные цианамиды, а затем — гуанидины:

${\displaystyle {\mathsf {ClCN+R_{2}NH\rightarrow R_{2}N{\text{-}}CN+HCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2R_{2}N{\text{-}}CN+B\rightarrow (R_{2}N)_{2}C{\text{=}}NH}}}$

В отличие от аминов, при взаимодействие хлорциана со спиртами продукты замещения алкоксилом хлора — эфиры циановой кислоты — не образуются, реакция ведет к образованию нестойких имидоэфиров угольной кислоты:

${\displaystyle {\mathsf {ClCN+2ROH\rightarrow (RO)_{2}C{\text{=}}NH+HCl}}}$

Хлорциан реагирует и с углеродными нуклеофилами, при этом идут реакции замещения хлора. Так, хлорциан при взаимодействии с реактивами Гриньяра образует нитрилы:

${\displaystyle {\mathsf {RMgCl+ClCN\rightarrow RCN+MgCl_{2}}}}$

Ароматические углеводороды цианируются хлорцианом в условиях реакции Фриделя-Крафтса:

${\displaystyle {\mathsf {ArH+ClCN\rightarrow ArCN+HCl}}}$

В частности, бензол в этих условиях образует бензонитрил, однако эта реакция имеет ограниченное синтетическое применение.

Токсичность

Чрезвычайно ядовит. По действию хлорциан аналогичен синильной кислоте, поскольку при гидролизе в организме образует цианид-ионы, но в отличие от неё оказывает и раздражающее действие, обусловленное воздействием хлорциана на нуклеофильные функциональные группы рецепторов слизистых оболочек. Смертельная концентрация хлорциана в воздухе: ЛКτ₅₀ = 11 мг·мин/л.

Хлорциан не обладает кумулятивными свойствами, его воздействие проявляется немедленно. При концентрации 0,002 мг/л начинает ощущаться раздражающее действие, а при 0,06 мг/л развивается обильное слезотечение и спазм век. Концентрация 0,4 мг/л может вызвать смертельный исход (достаточно 10-минутного воздействия, при этом смерть наступает в течение 1-15 минут).

Применение

В химическом производстве

Хлорциан является исходным веществом в синтезе цианурхлорида (2,4,6-трихлор-1,3,5-триазина), применяющегося в синтезе гербицидов триазинового ряда и триазиновых активных красителей, синтез проводится каталитической тримеризацией хлорциана:

${\displaystyle {\mathsf {3ClCN\rightarrow C_{3}N_{3}Cl_{3}}}}$

Как отравляющее веществo

Хлорциан также производился в качестве боевого отравляющего вещества общеядовитого действия, впервые был применен войсками Антанты в июле 1916 года в ходе Первой мировой войны.

Хлорциан, обладающий схожим с синильной кислотой характером токсического действия и уровнем летальной дозы, очень плохо сорбируется угольной шихтой противогаза. При подходящих метеоусловиях можно создавать такие концентрации хлорциана, при которых наступает пробой противогаза, и живая сила противника будет поражена, даже если успеет воспользоваться стандартными средствами защиты от ОВ.