1,4-Бензохинон

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
1,4-​Бензохинон

Физические свойства
Молярная масса 108,10 г/моль
Плотность 1,320 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления 115,7 °C
Химические свойства
Растворимость
 • в воде

0,705 г/100 мл (5 °C)

1,523 г/100 мл (30 °C)
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

1,4-Бе́нзохино́н (хинон, п-бензохинон) — органическое соединение с химической формулой C6H4O2, представитель класса хинонов, один из двух известных изомеров бензохинона. Применяется в производстве гидрохинона, красителей и как дубильное вещество.

История

1,4-Бензохинон впервые получен А.А. Воскресенским в 1838 году путём окисления хинной кислоты диоксидом марганца в серной кислоте[1]. Эффект дубления хиноном желатина был обнаружен братьями Люмьер в 1907 году[2].

Физические свойства

Золотисто-жёлтые кристаллы с резким запахом. Молярная масса — 108,10 г/моль. Имеет температуру плавления = 115,7 °C, относительную плотность [math]\displaystyle{ d_{4}^{20} }[/math] = 1,320, легко возгоняется и перегоняется с паром. Окислительно-восстановительный потенциал хинона EOx/Red = −0,711 В (бензол, 25 °C). Легко растворим в спирте, эфире, горячем лигроине, щелочных растворах. Растворимость в воде: 0,705 г/100 мл (5 °C), 1,523 г/100 мл (30 °C)[1][3].

Молекула 1,4-бензохинона обладает рядом признаков ароматических соединений. Она имеет плоское строение, при этом все атомы углерода и кислорода имеют sp2-гибридизацию. Шесть [math]\displaystyle{ \pi }[/math]-электронов плоского цикла распределены в сопряжённой системе шести атомов углерода, но длины одиночной связи в кольце (0,149 нм) и двойной (0,132 нм) сильно отличаются друг от друга и от длины ароматической связи в бензоле (0,140 нм), что даёт основания рассматривать это соединение не как ароматическое, а как циклический α,β-ненасыщенный дикетон[4].

Химические свойства

1,4-Бензохинон обладает хорошей восстанавливаемостью, при этом процесс восстановления легко обратим. Восстановление можно провести при помощи водорода (с применением катализатора из двуокиси платины), гидразином или двуокисью серы. Процесс восстановления идёт с образованием гидрохинона по следующей схеме[1]:

хинон [math]\displaystyle{ \ce{\lt =\gt [+e^-]} }[/math] ион семихинона [math]\displaystyle{ \ce{\lt =\gt [+e^-]} }[/math] дианинон гидрохинона[math]\displaystyle{ \ce{\lt =\gt [+2H^+]} }[/math] гидрохинон

Может образовывать устойчивые анион-радикалы, называемые семихинонами. С бензолом, толуолом, нафталином, антраценом и гидрохиноном эти комплексы образуются в соотношении 1:1, с фенолом — в соотношениях 1:1 и 1:2[1].

При взаимодействии 1,4-бензохинона с первичными аминами образуются монохинонимины, с гидроксиламином — п-хинонмонооксим и п-хинондиоксим. При взаимодействии с реактивами Гриньяра хинон превращается в хинолы, которые перегруппировываются в алкилгидрохиноны. С метанолом хинон образует 2,5-диметокси-1,4-бензохинон, с анилином — 2,5-дианилино-1,4-бензохинон. В реакции Дильса — Альдера хинон выступает как диенофил. В щелочной среде хинон реагирует с перекисью водорода с образованием эпоксигидрохинона, который в кислой среде превращается в гидроксихинон[1].

Задубливает коллаген и желатин, образуя поперечную сшивку между белковыми структурами, но из-за окраски хинона и образования красных пятен продуктов окисления это свойство находит лишь ограниченное применение[5][2]. Степень дубления зависит от значения pH. Действие малозаметно при pH < 5, становится заметным при pH = 5, быстро растёт до значения pH = 8, после чего рост замедляется[2]. По аналогии с более простыми исследованными соединениями предполагается, что процесс задубливания проходит по следующему механизму[5]:

[math]\displaystyle{ 2Gel-NH_2 + 2 }[/math] хинон [math]\displaystyle{ \longrightarrow }[/math] [math]\displaystyle{ + }[/math] гидрохинон

Получение

В лаборатории может быть получен:

  • из анилина путём окисления при помощи дихромата калия с последующей экстракцией бензолом[6];
  • из гидрохинона, также путём окисления дихроматом калия в среде серной кислоты[3].

В промышленности получают путём окисления анилина двуокисью марганца в серной кислоте при 3—10 °C, также применяют способ с окислением дихроматом натрия в серной кислоте при 20 °C[1].

Применение

Участвует в производстве гидрохинона как промежуточный продукт. Также используется в производстве красителей, применяется как дубитель[1].

Безопасность

При попадании в организм вызывает превращение гемоглобина в метгемоглобин, что приводит к анемии. При наружном взаимодействии вызывает раздражение кожи. ПДК составляет 0,05 мг/м3[1].

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Карпова, 1988.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Mees, 1942, с. 122.
  3. ↑ 3,0 3,1 Травень, 2015, с. 496.
  4. ↑ Травень, 2015, с. 496—497.
  5. ↑ 5,0 5,1 Джеймс, 1980, с. 86.
  6. ↑ Прянишников, 1956, с. 111.

Литература

  • Джеймс Т. Теория фотографического процесса = The theory of the photographic process / пер. 4-го американского изд. под ред. Картужанского А. Л.. — 2-е русское изд. — Л.: «Химия». Ленинградское отделение., 1980. — 672 с.
  • Карпова Н. Б. Бензохиноны : статья // Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А—Дарзана. — С. 278—279. — 623 с.
  • Прянишников Н. Д. Практикум по органической химии. — М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1956. — 244 с.
  • Травень В. Ф. Органическая химия. — 4-е издание (электронное). — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. — Т. 2. — 550 с.
  • Mees, C. E. K. The theory of photographic process (англ.). — 1st edition. — New York: The Macmillan Company, 1942.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=1,4-Бензохинон&oldid=7097360