Kaj je nitrobenzen? To je organska spojina, ki je aromatično jedro in nanjo vezana nitro skupina. Po videzu, odvisno od temperature, so svetlo rumeni kristali ali oljnata tekočina. Ima mandljev vonj. Strupeno.
Strukturna formula nitrobenzena
Nitro skupina je zelo močan akceptor elektronske gostote. Zato ima molekula nitrobenzena negativen induktivni in negativni mezomerni učinek. Nitro skupina precej močno privlači elektronsko gostoto aromatičnega jedra in ga deaktivira. Elektrofilnih reagentov jedro ne privlači več tako močno, zato nitrobenzen ni tako aktivno vključen v takšne reakcije. Da bi nitrobenzenu neposredno dodali še eno nitro skupino, so potrebni zelo ostri pogoji, veliko strožji kot pri sintezi mononitrobenzena. Enako velja za halogene, sulfo skupine itd.
Iz strukturne formule nitrobenzena je razvidno, da je ena vez dušika s kisikom enojna, druga pa dvojna. Toda v resnici sta zaradi mezomernega učinka oba enaka in imata enako dolžino 0,123 nm.
Pridobivanje nitrobenzena v industriji
Nitrobenzen je pomemben vmesni produkt pri sintezi številnih snovi. Zato se proizvaja v industrijskem obsegu. Glavni način pridobivanja nitrobenzena je nitriranje benzena. Običajno se za to uporablja nitracijska mešanica (mešanica koncentrirane žveplove in dušikove kisline). Reakcijo izvajamo 45 minut pri temperaturi okoli 50 °C. Dobitek nitrobenzena je 98 %. Zato se ta metoda uporablja predvsem v industriji. Za njegovo izvedbo obstajajo posebne instalacije tako občasnih kot neprekinjenih. Leta 1995 je bila proizvodnja nitrobenzena v ZDA 748.000 ton na leto.
Nitriranje benzena lahko izvedemo tudi preprosto s koncentrirano dušikovo kislino, vendar bo v tem primeru donos produkta manjši.
Pridobivanje nitrobenzena v laboratoriju
Obstaja še en način za pridobivanje nitrobenzena. Tu se kot surovina uporablja anilin (aminobenzen), ki se oksidira s peroksi spojinami. Zaradi tega se amino skupina nadomesti z nitro skupino. Toda med to reakcijo nastane več stranskih produktov, kar onemogoča učinkovito uporabo te metode v industriji. Poleg tega se nitrobenzen uporablja predvsem za sintezo anilina, zato ni smiselno uporabljati anilina za proizvodnjo nitrobenzena.
Fizične lastnosti
Pri sobni temperaturi je nitrobenzen brezbarvna oljnata tekočina z vonjem po grenkem mandlju. Pri temperaturi 5,8 °C jestrdi v rumene kristale. Nitrobenzen vre pri 211 °C in se spontano vžge pri 482 °C. Ta snov, skoraj kot vsaka aromatična spojina, je netopna v vodi, vendar je zelo topna v organskih spojinah, zlasti v benzenu. Lahko se tudi destilira s paro.
Elektrofilna zamenjava
Za nitrobenzen so, tako kot za vsak aren, značilne reakcije elektrofilne substitucije v jedro, čeprav so v primerjavi z benzenom zaradi vpliva nitro skupine nekoliko težje. Torej, dinitrobenzen lahko pridobimo iz nitrobenzena z nadaljnjo nitriranjem z mešanico dušikove in žveplove kisline pri povišani temperaturi. Nastali produkt bo pretežno (93 %) sestavljen iz meta-dinitrobenzena. Možno je celo pridobiti trinitrobenzen na neposreden način. Toda za to je treba uporabiti še strožje pogoje, pa tudi borov trifluorid.
Na enak način lahko nitrobenzen sulfoniramo. Za to uporabite zelo močno žveplovo sredstvo - oleum (raztopina žveplovega oksida VI v žveplovi kislini). Temperatura reakcijske zmesi mora biti najmanj 80 °C. Druga elektrofilna substitucijska reakcija je neposredno halogeniranje. Kot katalizatorji se uporabljajo močne Lewisove kisline (aluminijev klorid, borov trifluorid itd.) in povišane temperature.
Nukleofilna substitucija
Kot je razvidno iz strukturne formule, lahko nitrobenzen reagira z močnimi spojinami-donorji elektronov. to jeverjetno zaradi vpliva nitro skupine. Primer takšne reakcije je interakcija s koncentriranimi ali trdnimi hidroksidi alkalijskih kovin. Toda ta reakcija ne tvori natrijevega nitrobenzena. Kemična formula nitrobenzena prej nakazuje dodajanje hidroksilne skupine jedru, to je tvorbo nitrofenola. Toda to se zgodi le v precej težkih pogojih.
Podobna reakcija se pojavi pri organomagnezijevih spojinah. Ogljikovodikov radikal je vezan na jedro v orto ali para položaju na nitro skupino. Stranski proces v tem primeru je redukcija nitro skupine na amino skupino. Nukleofilne substitucijske reakcije so lažje, če obstaja več nitro skupin, saj bodo še močneje potegnile elektronsko gostoto jedra.
reakcija okrevanja
Kot veste, je mogoče nitro spojine reducirati v amine. Nitrobenzen ni izjema, katerega formula nakazuje možnost te reakcije. Pogosto se uporablja v industriji za sintezo anilina.
Toda nitrobenzen lahko da veliko drugih izdelkov za obnovitev. Najpogosteje se redukcija z atomskim vodikom uporablja v času njegovega sproščanja, to je, da se v reakcijski zmesi izvede kislinsko-kovinska reakcija, sproščeni vodik pa reagira z nitrobenzenom. Običajno ta interakcija proizvaja anilin.
Če nitrobenzen obdelamo s cinkovim prahom v raztopini amonijevega klorida, bo reakcijski produkt N-fenilhidroksilamin. To spojino je mogoče enostavno reducirati v anilin na standardni način ali oksidirati nazaj v nitrobenzen z močnim oksidantom.
Redukcijo lahko izvedemo tudi v plinski fazi z molekularnim vodikom v prisotnosti platine, paladija ali niklja. V tem primeru dobimo tudi anilin, vendar obstaja možnost redukcije samega benzenskega obroča, kar je pogosto nezaželeno. Včasih se uporablja tudi katalizator, kot je Raneyjev nikelj. Je porozen nikelj, nasičen z vodikom in vsebuje 15 % aluminija.
Ko se nitrobenzen reducira s kalijevimi ali natrijevimi alkoholati, nastane azoksibenzen. Če v alkalnem okolju uporabite močnejša redukcijska sredstva, dobite azobenzen. Ta reakcija je tudi zelo pomembna, saj se z njeno pomočjo sintetizirajo nekatera barvila. Azobenzen se lahko izpostavi nadaljnji redukciji v alkalnem mediju, da nastane hidrazobenzen.
Sprva je bila redukcija nitrobenzena izvedena z amonijevim sulfidom. To metodo je leta 1842 predlagal N. N. Zinin, zato reakcija nosi njegovo ime. Toda trenutno se v praksi redko uporablja zaradi nizkega donosa.
Prijava
Nitrobenzen se uporablja zelo redko, le kot selektivno topilo (na primer za celulozne etre) ali blago oksidacijsko sredstvo. Včasih se doda raztopinam za poliranje kovin.
Skoraj ves proizvedeni nitrobenzen se uporablja za sintezo drugih koristnih snovi (na primer anilina), ki pauporablja se za sintezo zdravil, barvil, polimerov, eksplozivov itd.
Nevarnost
Zaradi svojih fizikalnih in kemijskih lastnosti je nitrobenzen zelo nevarna spojina. V skladu z NFPA 704 ima stopnjo nevarnosti za zdravje tri od štirih. Poleg vdihavanja ali skozi sluznico se absorbira tudi skozi kožo. Ko se zastrupi z veliko koncentracijo nitrobenzena, lahko oseba izgubi zavest in umre. Pri nizkih koncentracijah so simptomi zastrupitve slabo počutje, omotica, tinitus, slabost in bruhanje. Značilnost zastrupitve z nitrobenzenom je visoka stopnja okužbe. Simptomi se pojavijo zelo hitro: refleksi so moteni, kri postane temno rjava zaradi tvorbe methemoglobina v njej. Včasih se lahko pojavijo izpuščaji na koži. Koncentracija, ki zadostuje za dajanje, je zelo nizka, čeprav ni natančnih podatkov o smrtnem odmerku. V specializirani literaturi pogosto najdemo informacije, da je 1-2 kapljici nitrobenzena dovolj, da človeka ubije.
zdravljenje
V primeru zastrupitve z nitrobenzenom je treba žrtev nemudoma odstraniti iz strupenega območja in se znebiti kontaminiranih oblačil. Telo speremo s toplo milnico, da odstranimo nitrobenzen s kože. Vsakih 15 minut žrtev vdihne karbogen. Pri blagi zastrupitvi je treba jemati cistamin, piridoksin ali lipoično kislino. V hujših primerih se priporoča intravensko dajanje metilen modrega ali kromosmona. Pripri zastrupitvi z nitrobeznolom skozi usta je treba takoj izzvati bruhanje in izprati želodec s toplo vodo. Kontraindicirano je uživanje kakršnih koli maščob, vključno z mlekom.
