Nitrobenzen

Udseendet af nitrobenzen er lyse gule krystaller eller en olieagtig væske (farveløs eller grønlig gul) med en lugt af bitre mandler, uopløselig i vand (0,19 vægt-% ved 297 K, 0,8 % ved 350 K). Det opløses i koncentrerede syrer (det udfældes, når sådanne opløsninger fortyndes med vand) [2] . Ubegrænset blandbar med diethylether , benzen , nogle andre organiske opløsningsmidler. Destilleret med vanddamp. Brydningsindeks (for natrium D-linje (589 nm), ved 297K) 1,5562. Dipolmoment for gasformige molekyler (i debyes ) 4,22 D. Specifik varmekapacitet 1,51 J/(g·K) [3] .

Kemiske egenskaber

Elektrofil substitution

På grund af nitrogruppens stærke elektrontiltrækkende effekt går elektrofile substitutionsreaktioner til metapositionen , og reaktionshastigheden er lavere end benzens.

Nitrering . En blanding af isomerer dannes : 93% m-dinitrobenzen , 6,5% o-dinitrobenzen og 0,5% p-dinitrobenzen .

{\mathsf {C_{6}H_{6}{\xrightarrow[ {}]{H_{2}SO_{4},\ HNO_{3))}\ C_{6}H_{5}NO_{2}+ C_{6}H_{4}(NO_{2})_{2}+C_{6}H_{3}(NO_{2})_{3}}}

i nærværelse af katalysatorer. For eksempel jernpulver [4] :

{\mathsf {C_{6}H_{5}NEJ_{2}{\xrightarrow[ {}]{Br_{2},\ Fe}}\ m{\text{-}}Br{\text{-}} C_{6}H_{4}{\text{-}}NEJ_{2}+HBr}}

Reagerer ikke med Friedel-Crafts [5] .

Nukleofil substitution

{\mathsf {C_{6}H_{5}NO_{2}{\xrightarrow[ {}]{KOH,\ ^{o}t))\ o{\text{-}}HO{\text{-} }C_{6}H_{4}{\text{-}}NEJ_{2}+p{\text{-}}HO{\text{-}}C_{6}H_{4}{\text{- }}NEJ_{2}}}

Når det behandles med organomagnesiumforbindelser i ether, går kulbrintegruppen som en nukleofil ind i ortho- og parapositionerne til nitrogruppen (som derefter reduceres til nitrosogruppen ) [2]

{\mathsf {C_{6}H_{5}NEJ_{2}{\xrightarrow[ {}]{RMgBr}}\ o{\text{-}}R{\text{-}}C_{6}H_{ 4}{\text{-}}NEJ+p{\text{-}}R{\text{-}}C_{6}H_{4}{\text{-}}NEJ}}

Gendannelse

Den vigtigste reaktion af aromatiske nitroforbindelser er deres reduktion til primære aminer .

Denne reaktion blev opdaget i 1842 af N. N. Zinin , som var den første til at reducere nitrobenzen til anilin ved virkningen af ammoniumsulfid:

${\mathsf {C_{6}H_{5}NO_{2}+3(NH_{4})_{2}S\højrepil C_{6}H_{5}NH_{2}+6NH_{3}+3S +2H_{2}O}}$

I øjeblikket bruges katalytisk hydrogenering til at reducere nitrogruppen i arener til aminogruppen under industrielle forhold. Kobber på silicagel bruges som katalysator . Katalysatoren fremstilles ved at påføre kobbercarbonat fra en suspension i natriumsilicatopløsning og derefter reducere med brint under opvarmning. Udbyttet af anilin over denne katalysator er 98%.

Nogle gange i den industrielle hydrogenering af nitrobenzen til anilin bruges nikkel som katalysator i kombination med vanadium- og aluminiumoxider. En sådan katalysator er effektiv i området 250-300°C og regenereres let ved luftoxidation. Udbyttet af anilin og andre aminer er 97-98%. Reduktionen af nitroforbindelser til aminer kan ledsages af hydrogenering af benzenringen. Af denne grund undgås brugen af platin, palladium eller Raney-nikkel som katalysatorer til fremstilling af aromatiske aminer .

I industrien opnås anilin ved katalytisk reduktion af nitrobenzen på en kobber- eller nikkelkatalysator, som erstattede den gamle metode til reduktion af nitrobenzen med støbejernsspåner i en vandig opløsning af ferrichlorid og saltsyre. Mellemprodukter er nitrosobenzen og N-phenylhydroxylamin.

En anden mulighed for at opnå nitrosobenzen [4] :

{\mathsf {C_{6}H_{5}NO_{2}{\xrightarrow[ {}]{Zn\ NH_{4}Cl}}\ C_{6}H_{5}{\text{-}}NH {\text{-}}OH{\xrightarrow[ {}]{Na_{2}Cr_{2}O_{7}\ H_{2}SO_{4}}}\ C_{6}H_{5}{\ tekst{-}}NEJ}}

Reduktionen af nitrogruppen til aminogruppen med natriumsulfid og natriumhydrosulfid er i øjeblikket kun relevant for den delvise reduktion af en af de to nitrogrupper, for eksempel i m-dinitrobenzen eller 2,4-dinitroanilin.

Ved den trinvise reduktion af polynitroforbindelser med natriumsulfid omdannes dette uorganiske reagens til natriumtetrasulfid , som ledsages af dannelsen af en alkali .

Mediets høje alkalinitet fører til dannelsen af azoxy og azo- og hydrazoforbindelser som biprodukter. For at undgå dette bør natriumhydrosulfid anvendes som reduktionsmiddel, hvor der ikke dannes alkali.

Azoxybenzen kan opnås ved at reducere nitrobenzen: med en alkoholisk opløsning af kaustisk kaliumchlorid, natriumamalgam, hydrogen i nærvær af blyoxid, methylalkohol og kaustisk soda, natriummethoxid og methylalkohol, blyoxid i en alkalisk suspension, dextrose i en alkalisk suspension, β-phenylhydroxylamin [4] .

Azobenzen kan f.eks. opnås ved reduktion af nitrobenzen ved kogning med zinkstøv i en vandig-alkoholopløsning af alkali [4] .

Mange flere reducerede derivater kan opnås elektrokemisk med det rigtige valg af elektroder.

Kendte metoder til genvinding af nitroforbindelser til amider ( natrium- eller zinkamalgamer , natrium- og ammoniumsulfider ) [6] .

Henter

Den vigtigste måde at opnå nitrobenzen (såvel som andre nitroarener) er nitrering under betingelser med elektrofil substitution af benzen (henholdsvis arener ) [2] . Den elektrofile partikel er nitroniumionen NO 2 + [6] [7] .

I industrien opnås nitrobenzen ved kontinuerlig nitrering af benzen med en blanding af koncentreret H 2 SO 4 og HNO 3 med et udbytte på 96-99%.

Under laboratorieforhold opnås nitrobenzen ved nitrering af benzen med en blanding af H 2 SO 4 (1,84 g/cm 3 ) og HNO 3 (1,4 g/cm 3 ) i forholdet 1: 1 ved 40-60 ° C ( 45 min). Udbyttet af målproduktet når 80%.

I princippet er reaktionen af benzennitrering med koncentreret salpetersyre mulig (men ikke brugt på grund af lavt udbytte) [6] Noget sjældnere (som ved produktion af andre nitroarener) anvender laboratorier substitution, modifikation eller eliminering af substituenter allerede til stede på benzenringen [2] .

For eksempel er det muligt at opnå nitrobenzen ved oxidation af anilin med peroxytrifluoreddikesyre (eller andre oxidationsmidler; jo mindre surt miljøet er, jo større andel af azoxybenzen i produkterne) [7] .

Ansøgning

Råmateriale til fremstilling af anilin , aromatiske nitrogenholdige forbindelser ( benzidin , quinolin , azobenzen ), celluloseetheropløsningsmiddel [5] , en komponent i polersammensætninger til metaller. Anvendes som opløsningsmiddel og mildt oxidationsmiddel . Det bruges hovedsageligt som forløber til fremstilling af anilin.

Nitrobenzenderivater bruges som sprængstoffer og som komponenter i raketdrivmidler. I parfumeri - som duft- eller lugtfikserende stoffer, herunder - kunstig moskus . Nitrobenzen selv blev tidligere udgivet under navnet "bitter mandel" eller "mirabano" olie. Nogle derivater af nitrobenzen bruges i lak og maling. Nogle bruges i medicin [2] [6] .

Biologisk rolle og toksicitet

Nitrobenzen er giftigt: det tilhører den anden fareklasse og kan i høje koncentrationer forårsage hæmolyse . Det absorberes gennem huden, har en stærk effekt på centralnervesystemet , forstyrrer stofskiftet, forårsager leversygdom, oxiderer hæmoglobin til methæmoglobin .

MPC i arbejdsområdet - 1 mg/m³, LD50 - 120 mg/kg hos rotter .

Se også

4-nitrochlorbenzen
2-nitrochlorbenzen
Methæmoglobin-dannere
3-nitrochlorbenzen
Meget giftige stoffer
Nitroforbindelser

Noter

↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0450.html
↑ 1 2 3 4 5 Shabarov Yu. S. "Organic Chemistry", M.: Khimiya, 2002, s. 848. ISBN 5-7245-1218-1 , s. 715-725
↑ Volkov A. I. Zharsky I. M. "Stor kemisk opslagsbog". Minsk: Moderne Skole, 2005, 608 s. ISBN 985-6751-04-7 s. 257, 267
↑ 1 2 3 4 Gelman H. (red.) Kazansky B. A. (red.) "Synteser af organiske præparater", M .: Tilstand. Forlag for udenlandsk litteratur, 1949. Lør. 1, s. 130-134. Lør. 2, s. 12-15. Lør. 3, s. 7-8, 354-356
↑ 1 2 Knunyants I. L. (chefredaktør) "Chemical Encyclopedia" i fem bind. M.: Soviet Encyclopedia, 1988. V.3, s. 267-268
↑ 1 2 3 4 Gorlenko V. A. et al. "Organic Chemistry", M.: Masterstvo, 2003, s. 624. ISBN 5-294-00176-4 , s. 397-403
↑ 1 2 Barton D, Ollis D. (red.) "General Organic Chemistry" i 12 bind, M.: Khimiya, 1982. V.3, s. 403-410

Litteratur

Knunyants I. L. et al. bind 3 Med-Pol // Chemical Encyclopedia . — M .: Great Russian Encyclopedia , 1992. — 639 s. — 50.000 eksemplarer. — ISBN 5-85270-039-8 .

Links

Internationalt kemikaliesikkerhedskort 0065
NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
IARC Monograph: "Nitrobenzene "
US EPA faktablad
Mekanismen for reduktion af nitrobenzen med zink i et alkalisk medium og med jern i saltsyre (Becham-reaktion) (engelsk)

Ordbøger og encyklopædier

I bibliografiske kataloger
BNF : 14619564r GND : 4171938-4 J9U : 987007554138405171 LCCN : sh97009279 NDL : 00576025 NKC : ph249382