ما هو النيتروبنزين؟ هذا مركب عضوي عبارة عن نواة عطرية ومجموعة نيترو مرتبطة به. في المظهر ، اعتمادًا على درجة الحرارة ، تكون بلورات صفراء زاهية أو سائل زيتي. له رائحة اللوز. سامة.
الصيغة التركيبية للنيتروبنزين
مجموعة النيترو هي متقبل قوي جدًا لكثافة الإلكترون. لذلك ، جزيء النيتروبنزين له تأثير متوسط سلبي وحثي سلبي. تقوم مجموعة النيترو بجذب كثافة الإلكترون للنواة العطرية ، مما يؤدي إلى تعطيلها. لم تعد الكواشف المحبة للكهرباء تنجذب إلى النواة بقوة ، وبالتالي فإن النيتروبنزين لا يشارك بنشاط في مثل هذه التفاعلات. من أجل إضافة مجموعة نيترو أخرى إلى النيترو بنزين مباشرة ، هناك حاجة إلى ظروف قاسية للغاية ، أكثر صرامة بكثير من تركيب أحادي نيترو بنزين. الأمر نفسه ينطبق على الهالوجينات ، مجموعات السلفو ، إلخ.
من الصيغة البنائية للنيتروجين يمكن ملاحظة أن إحدى روابط النيتروجين بالأكسجين مفردة ، والأخرى مزدوجة. ولكن في الواقع ، نظرًا للتأثير الميزوميري ، كلاهما مكافئ ولهما نفس الطول البالغ 0.123 نانومتر.
الحصول على النيتروبنزين في الصناعة
يعتبر النيتروبنزين وسيطًا مهمًا في تخليق العديد من المواد. لذلك ، يتم إنتاجه على نطاق صناعي. الطريقة الرئيسية للحصول على النيتروبنزين هي نترات البنزين. عادة ، يتم استخدام خليط نترات (خليط من حامض الكبريتيك المركز وحمض النيتريك) لهذا الغرض. يتم إجراء التفاعل لمدة 45 دقيقة عند درجة حرارة حوالي 50 درجة مئوية. ناتج النيتروبنزين 98٪. هذا هو السبب في أن هذه الطريقة تستخدم بشكل أساسي في الصناعة. لتنفيذه ، هناك تركيبات خاصة من كلا النوعين الدوري والمستمر. في عام 1995 ، كان إنتاج النيتروبنزين في الولايات المتحدة 748000 طن سنويًا.
يمكن أيضًا إجراء نترات البنزين ببساطة باستخدام حمض النيتريك المركز ، ولكن في هذه الحالة سيكون إنتاج المنتج أقل.
الحصول على النيتروبنزين في المختبر
هناك طريقة أخرى للحصول على النيتروبنزين. يستخدم الأنيلين (أمينوبنزين) هنا كمواد خام ، والتي تتأكسد بمركبات البيروكسي. نتيجة لهذا ، يتم استبدال المجموعة الأمينية بمجموعة نيترو. ولكن خلال هذا التفاعل ، يتم تكوين العديد من المنتجات الثانوية ، مما يمنع الاستخدام الفعال لهذه الطريقة في الصناعة. علاوة على ذلك ، يستخدم النيتروبنزين بشكل أساسي في تخليق الأنيلين ، لذلك لا معنى لاستخدام الأنيلين لإنتاج النيتروبنزين.
الخصائص الفيزيائية
في درجة حرارة الغرفة ، يعتبر النيتروبنزين سائلًا زيتيًا عديم اللون برائحة اللوز المرة. عند درجة حرارة 5.8 درجة مئوية ، فإنهيتصلب في بلورات صفراء. يغلي النيتروبنزين عند 211 درجة مئوية ، ويشتعل تلقائيًا عند 482 درجة مئوية. هذه المادة ، مثل أي مركب عطري تقريبًا ، غير قابلة للذوبان في الماء ، لكنها عالية الذوبان في المركبات العضوية ، وخاصة في البنزين. كما يمكن تقطيرها بالبخار.
الاستبدال الكهربائي
بالنسبة للنيتروبنزين ، كما هو الحال في أي أرين ، تعتبر تفاعلات الاستبدال الإلكتروفيلي في النواة مميزة ، على الرغم من أنها صعبة إلى حد ما مقارنة بالبنزين بسبب تأثير مجموعة النيترو. لذلك ، يمكن الحصول على ثنائي نيترو بنزين من النيترو بنزين بمزيد من النترات بمزيج من أحماض النيتريك والكبريتيك عند درجة حرارة مرتفعة. سيتكون المنتج الناتج في الغالب (93٪) من ميتا ثنائي نيتروبنزين. بل من الممكن الحصول على ثلاثي نيتروبنزين بطريقة مباشرة. ولكن لهذا من الضروري استخدام شروط أكثر صرامة ، بالإضافة إلى ثلاثي فلوريد البورون.
بنفس الطريقة ، يمكن سلفنة النيتروبنزين. للقيام بذلك ، استخدم عامل كبريت قوي جدًا - أوليوم (محلول أكسيد الكبريت السادس في حمض الكبريتيك). يجب أن تكون درجة حرارة خليط التفاعل 80 درجة مئوية على الأقل. تفاعل بديل محب للكهرباء آخر هو الهالوجين المباشر. تستخدم أحماض لويس القوية (كلوريد الألومنيوم ، البورون ثلاثي فلوريد ، إلخ) ودرجات الحرارة المرتفعة كمحفزات.
استبدال النواة
كما يتضح من الصيغة البنائية ، يمكن أن يتفاعل النيتروبنزين مع المركبات القوية المانحة للإلكترون. هذا هوربما بسبب تأثير مجموعة نيترو. مثال على هذا التفاعل هو التفاعل مع هيدروكسيدات مركزة أو صلبة للمعادن القلوية. لكن هذا التفاعل لا يشكل نيتروبنزين الصوديوم. تقترح الصيغة الكيميائية للنيتروبنزين إضافة مجموعة الهيدروكسيل إلى اللب ، أي تكوين النيتروفينول. لكن هذا يحدث فقط في ظل ظروف قاسية إلى حد ما.
يحدث تفاعل مشابه مع مركبات المغنيسيوم العضوي. يتم ربط الجذر الهيدروكربوني بالنواة في الموضع التقويمي أو الفقرة لمجموعة النيترو. العملية الجانبية في هذه الحالة هي اختزال مجموعة النيترو إلى المجموعة الأمينية. تكون تفاعلات الاستبدال النوكليوفيلية أسهل إذا كانت هناك عدة مجموعات نيترو ، لأنها ستسحب كثافة الإلكترون للنواة بقوة أكبر.
رد فعل الاسترداد
كما تعلم ، يمكن اختزال مركبات النيترو إلى الأمينات. النيتروبنزين ليس استثناءً ، حيث توحي صيغته بإمكانية حدوث هذا التفاعل. غالبًا ما يستخدم في الصناعة لتخليق الأنيلين.
لكن النيتروبنزين يمكن أن يعطي الكثير من منتجات الاسترداد الأخرى. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام الاختزال باستخدام الهيدروجين الذري في وقت إطلاقه ، أي يتم إجراء تفاعل حامضي معادن في خليط التفاعل ، ويتفاعل الهيدروجين المنطلق مع النيتروبنزين. عادة ، ينتج عن هذا التفاعل الأنيلين.
إذا تم معالجة النيتروبنزين بغبار الزنك في محلول كلوريد الأمونيوم ، فإن منتج التفاعل سيكون N-phenylhydroxylamine.يمكن اختزال هذا المركب بسهولة إلى الأنيلين بالطريقة القياسية ، أو يتأكسد مرة أخرى إلى النيتروبنزين مع عامل مؤكسد قوي.
يمكن أيضًا إجراء الاختزال في الطور الغازي باستخدام الهيدروجين الجزيئي في وجود البلاتين أو البلاديوم أو النيكل. في هذه الحالة ، يتم الحصول على الأنيلين أيضًا ، ولكن هناك إمكانية لتقليل حلقة البنزين نفسها ، والتي غالبًا ما تكون غير مرغوب فيها. في بعض الأحيان يتم استخدام محفز مثل نيكل راني أيضًا. وهو نيكل مسامي مشبع بالهيدروجين ويحتوي على 15٪ ألومنيوم.
عندما يتم تقليل النيتروبنزين بواسطة كحول البوتاسيوم أو الصوديوم ، يتشكل الآزوكسي بنزين. إذا كنت تستخدم عوامل اختزال أقوى في بيئة قلوية ، فإنك تحصل على الآزوبنزين. هذا التفاعل مهم أيضًا ، حيث يتم تصنيع بعض الأصباغ بمساعدته. يمكن أن يتعرض الآزوبنزين لمزيد من الاختزال في وسط قلوي لتكوين هيدرازوبنزين.
في البداية ، تم إجراء اختزال النيترو بنزين باستخدام كبريتيد الأمونيوم. تم اقتراح هذه الطريقة في عام 1842 من قبل N. N. Zinin ، لذا فإن التفاعل يحمل اسمه. لكن في الوقت الحالي نادرًا ما يتم استخدامه عمليًا بسبب انخفاض العائد.
التطبيق
يستخدم النيتروبنزين نفسه بشكل نادر جدًا ، فقط كمذيب انتقائي (على سبيل المثال ، لإيثرات السليلوز) أو كعامل مؤكسد خفيف. يتم إضافته أحيانًا إلى محاليل تلميع المعادن.
يتم استخدام كل النيتروبنزين المنتج تقريبًا لتخليق مواد مفيدة أخرى (على سبيل المثال ، الأنيلين) ، والتي بدورها ،تستخدم لتركيب الأدوية ، والأصباغ ، والبوليمرات ، والمتفجرات ، إلخ.
خطر
بسبب خصائصه الفيزيائية والكيميائية ، النيتروبنزين مركب خطير للغاية. يحتوي على مستوى ثلاثة من أربعة مخاطر صحية وفقًا لمعايير NFPA 704. بالإضافة إلى استنشاقه أو من خلال الأغشية المخاطية ، فإنه يمتص أيضًا من خلال الجلد. عندما يتسمم بتركيز كبير من النيتروبنزين ، يمكن أن يفقد الشخص وعيه ويموت. عند التركيزات المنخفضة ، تشمل أعراض التسمم الشعور بالضيق والدوخة وطنين الأذن والغثيان والقيء. من سمات تسمم النيتروبنزين ارتفاع معدل الإصابة. تظهر الأعراض بسرعة كبيرة: تنزعج ردود الفعل ، ويصبح الدم بني غامق بسبب تكوين الميثيموغلوبين فيه. في بعض الأحيان قد يكون هناك طفح جلدي على الجلد. التركيز الكافي للإعطاء منخفض للغاية ، على الرغم من عدم وجود بيانات دقيقة عن الجرعة المميتة. غالبًا ما توجد معلومات في الأدبيات المتخصصة بأن 1-2 قطرات من النيتروبنزين كافية لقتل شخص.
علاج
في حالة التسمم بالنيتروبنزين ، يجب إخراج الضحية على الفور من المنطقة السامة والتخلص من الملابس الملوثة. يتم غسل الجسم بالماء الدافئ والصابون لإزالة النيتروبنزين من الجلد. كل 15 دقيقة ، يتم استنشاق الضحية بمادة كاربوجين. للتسمم الخفيف ، يجب تناول السيستامين أو البيريدوكسين أو حمض الليبويك. في الحالات الأكثر شدة ، يوصى باستخدام الميثيلين الأزرق أو الكروموسون في الوريد. فيالتسمم بالنيتروبينول عن طريق الفم ، من الضروري التسبب في القيء على الفور وشطف المعدة بالماء الدافئ. يمنع تناول أي دهون بما في ذلك الحليب.
