Nitrobenzene là gì? Đây là một hợp chất hữu cơ là một nhân thơm và một nhóm nitro gắn liền với nó. Về hình thức, tùy thuộc vào nhiệt độ, chúng là những tinh thể màu vàng tươi hoặc chất lỏng nhờn. Có mùi hương hạnh nhân. Độc hại.
Công thức cấu tạo của nitrobenzene
Nhóm nitro là chất nhận mật độ điện tử rất mạnh. Do đó, phân tử nitrobenzene có tác dụng cảm ứng âm và mêtric âm. Nhóm nitro thu hút khá mạnh mật độ điện tử của nhân thơm, làm vô hiệu hóa nó. Thuốc thử electron không còn bị hút vào hạt nhân quá mạnh, và do đó nitrobenzene không tham gia tích cực vào các phản ứng như vậy. Để thêm trực tiếp một nhóm nitro khác vào nitrobenzene, cần những điều kiện rất khắc nghiệt, nghiêm ngặt hơn nhiều so với quá trình tổng hợp mononitrobenzene. Điều tương tự cũng áp dụng cho halogen, nhóm sulfo, v.v.
Từ công thức cấu tạo của nitrobenzene có thể thấy rằng một liên kết của nitơ với oxy là liên kết đơn và liên kết còn lại là liên kết đôi. Nhưng trên thực tế, do hiệu ứng mesomeric, chúng đều tương đương và có cùng chiều dài 0,123 nm.
Thu nhận nitrobenzene trong công nghiệp
Nitrobenzene là chất trung gian quan trọng trong quá trình tổng hợp nhiều chất. Vì vậy, nó được sản xuất ở quy mô công nghiệp. Cách chính để thu được nitrobenzene là nitro hóa benzen. Thông thường, một hỗn hợp nitrat hóa (hỗn hợp của axit sunfuric và nitric đậm đặc) được sử dụng cho việc này. Phản ứng được thực hiện trong 45 phút ở nhiệt độ khoảng 50 ° C. Hiệu suất của nitrobenzen là 98%. Đó là lý do tại sao phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp. Để thực hiện nó, có những cài đặt đặc biệt của cả hai loại định kỳ và liên tục. Năm 1995, sản lượng nitrobenzene của Hoa Kỳ là 748.000 tấn mỗi năm.
Nitrat hóa benzen cũng có thể được thực hiện đơn giản bằng axit nitric đậm đặc, nhưng trong trường hợp này, năng suất của sản phẩm sẽ thấp hơn.
Thu nhận nitrobenzene trong phòng thí nghiệm
Có một cách khác để lấy nitrobenzene. Anilin (aminobenzene) được sử dụng ở đây như một nguyên liệu thô, được oxy hóa bằng các hợp chất peroxy. Do đó, nhóm amin được thay thế bằng nhóm nitro. Nhưng trong quá trình phản ứng này, một số sản phẩm phụ được hình thành, điều này ngăn cản việc sử dụng hiệu quả phương pháp này trong công nghiệp. Hơn nữa, nitrobenzene chủ yếu được sử dụng để tổng hợp anilin, vì vậy không có ý nghĩa gì khi sử dụng anilin để sản xuất nitrobenzene.
Tính chất vật lý
Ở nhiệt độ phòng, nitrobenzene là một chất lỏng nhờn không màu, có mùi hạnh nhân đắng. Ở nhiệt độ 5,8 ° C, nócứng lại thành tinh thể màu vàng. Nitrobenzene sôi ở 211 ° C và tự bốc cháy ở 482 ° C. Chất này, hầu như giống như bất kỳ hợp chất thơm nào, không hòa tan trong nước, nhưng nó có khả năng hòa tan cao trong các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là trong benzen. Nó cũng có thể được chưng cất bằng hơi nước.
Thay thế electron
Đối với nitrobenzene, cũng như bất kỳ arene nào, phản ứng thay thế electron vào nhân là đặc trưng, mặc dù chúng hơi khó so với benzen do ảnh hưởng của nhóm nitro. Vì vậy, có thể thu được dinitrobenzene từ nitrobenzene bằng cách nitro hóa thêm với hỗn hợp axit nitric và sulfuric ở nhiệt độ cao. Sản phẩm tạo thành chủ yếu (93%) bao gồm meta-dinitrobenzene. Thậm chí có thể thu được trinitrobenzen theo cách trực tiếp. Nhưng đối với điều này, cần phải sử dụng các điều kiện nghiêm ngặt hơn, cũng như boron triflorua.
Theo cách tương tự, nitrobenzene có thể bị sulfo hóa. Để làm điều này, sử dụng một chất sunfua hóa rất mạnh - oleum (dung dịch của oxit lưu huỳnh VI trong axit sunfuric). Nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng phải ít nhất là 80 ° C. Một phản ứng thay thế electrophin khác là phản ứng halogen hóa trực tiếp. Axit Lewis mạnh (nhôm clorua, bo triflorua, v.v.) và nhiệt độ cao được sử dụng làm chất xúc tác.
Thay thế nucleophilic
Có thể thấy từ công thức cấu tạo, nitrobenzene có thể phản ứng với các hợp chất cho electron mạnh. Đây làcó thể do ảnh hưởng của nhóm nitro. Một ví dụ về phản ứng như vậy là tương tác với các hydroxit đặc hoặc rắn của kim loại kiềm. Nhưng phản ứng này không tạo thành natri nitrobenzen. Công thức hóa học của nitrobenzene đúng hơn là gợi ý thêm một nhóm hydroxyl vào lõi, tức là sự hình thành nitrophenol. Nhưng điều này chỉ xảy ra trong những điều kiện khá khắc nghiệt.
Một phản ứng tương tự cũng xảy ra với các hợp chất magiê hữu cơ. Gốc hiđrocacbon được gắn vào nhân ở vị trí ortho hoặc para vào nhóm nitro. Một quá trình phụ trong trường hợp này là sự khử nhóm nitro thành nhóm amin. Các phản ứng thay thế nucleophin sẽ dễ dàng hơn nếu có một số nhóm nitro, vì chúng sẽ kéo mật độ electron của hạt nhân mạnh hơn nữa.
Phản ứng phục hồi
Như bạn đã biết, các hợp chất nitro có thể bị khử thành amin. Nitrobenzene cũng không ngoại lệ, công thức của nó cho thấy khả năng xảy ra phản ứng này. Nó thường được sử dụng trong công nghiệp để tổng hợp anilin.
Nhưng nitrobenzene có thể cho rất nhiều sản phẩm phục hồi khác. Thông thường, sự khử bằng hydro nguyên tử được sử dụng tại thời điểm giải phóng nó, tức là phản ứng axit-kim loại được thực hiện trong hỗn hợp phản ứng và hydro được giải phóng phản ứng với nitrobenzene. Thông thường, tương tác này tạo ra anilin.
Nếu xử lý nitrobenzene bằng bụi kẽm trong dung dịch amoni clorua, sản phẩm phản ứng sẽ là N-phenylhydroxylamine. Hợp chất này có thể bị khử khá dễ dàng thành anilin theo cách tiêu chuẩn, hoặc bị oxy hóa trở lại thành nitrobenzene với chất oxy hóa mạnh.
Sự khử cũng có thể được thực hiện trong pha khí với hydro phân tử với sự có mặt của bạch kim, palladi hoặc niken. Trong trường hợp này, anilin cũng thu được, nhưng có khả năng tự khử vòng benzen, điều này thường không mong muốn. Đôi khi chất xúc tác như Niken Raney cũng được sử dụng. Nó là niken xốp, bão hòa với hydro và chứa 15% nhôm.
Khi nitrobenzene bị khử bởi kali hoặc natri alcoholat, azoxybenzene được hình thành. Nếu dùng chất khử mạnh hơn trong môi trường kiềm thì thu được azobenzene. Phản ứng này cũng khá quan trọng, vì một số thuốc nhuộm được tổng hợp với sự trợ giúp của nó. Azobenzene có thể bị khử thêm trong môi trường kiềm để tạo thành hydrazobenzene.
Ban đầu, quá trình khử nitrobenzene được thực hiện bằng amoni sulfide. Phương pháp này do N. N. Zinin đề xuất năm 1842 nên phản ứng mang tên ông. Nhưng hiện tại nó hiếm khi được sử dụng trong thực tế do năng suất thấp.
Đơn
Bản thân nitrobenzene rất hiếm khi được sử dụng, chỉ được sử dụng như một dung môi chọn lọc (ví dụ, cho ete xenlulo) hoặc một chất oxy hóa nhẹ. Đôi khi nó được thêm vào các dung dịch đánh bóng kim loại.
Hầu như tất cả nitrobenzene được sản xuất đều được sử dụng để tổng hợp các chất hữu ích khác (ví dụ, anilin), do đó,được sử dụng để tổng hợp thuốc, thuốc nhuộm, polyme, chất nổ, v.v.
Nguy
Do tính chất vật lý và hóa học của nó, nitrobenzene là một hợp chất rất nguy hiểm. Nó có mức độ nguy hiểm cho sức khỏe 3/4 theo NFPA 704. Ngoài việc hít phải hoặc qua màng nhầy, nó còn được hấp thụ qua da. Khi bị ngộ độc bởi một nồng độ lớn nitrobenzene, một người có thể bất tỉnh và tử vong. Ở nồng độ thấp, các triệu chứng ngộ độc bao gồm khó chịu, chóng mặt, ù tai, buồn nôn và nôn. Một đặc điểm của ngộ độc nitrobenzene là tỷ lệ nhiễm trùng cao. Các triệu chứng xuất hiện rất nhanh: phản xạ bị rối loạn, máu có màu nâu đen do sự hình thành methemoglobin trong đó. Đôi khi có thể có phát ban trên da. Nồng độ đủ để dùng là rất thấp, mặc dù không có dữ liệu chính xác về liều lượng gây chết người. Thông tin thường được tìm thấy trong các tài liệu chuyên ngành rằng 1-2 giọt nitrobenzene là đủ để giết một người.
Điều trị
Trong trường hợp ngộ độc nitrobenzene, nạn nhân phải được đưa ngay ra khỏi khu vực nhiễm độc và mặc quần áo bị nhiễm độc. Cơ thể được rửa sạch bằng nước xà phòng ấm để loại bỏ nitrobenzene trên da. Cứ sau 15 phút, nạn nhân được hít khí carbogen. Đối với ngộ độc nhẹ, nên uống cystamine, pyridoxine, hoặc axit lipoic. Trong những trường hợp nghiêm trọng hơn, nên tiêm tĩnh mạch xanh methylen hoặc nhiễm sắc thể. Tạingộ độc nitrobeznol qua đường miệng, cần gây nôn ngay và rửa dạ dày bằng nước ấm. Chống chỉ định dùng bất kỳ chất béo nào, kể cả sữa.
