Анилин

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
Анилин
Aniline.svg Aniline-3D-vdW.png
Общие
Традиционные названия Аминобензол
Анилин
Бензоламин
Фениламин
Хим. формула C6H5NH2
Рац. формула C6H7N
Физические свойства
Состояние бесцветная или желтоватая жидкость
Молярная масса 93,1265 ± 0,0055 г/моль
Плотность 1,0217 г/см³
Поверхностное натяжение 43,3 Н/м
Динамическая вязкость 3,71 Па·с
Скорость звука в веществе 1659 м/с
Термические свойства
Температура
 • плавления −6,3 °C
 • кипения 184,13 °C
 • самовоспламенения 562 °C
Критическая точка  
 • температура 425,65 °C
 • давление 5,134 МПа
Критическая плотность 0,314 см³/моль
Химические свойства
Растворимость
 • в воде 3,6 г/100 мл
 • в циклогексане 66,7 (30,8°C)
Диэлектрическая проницаемость 6,89
Оптические свойства
Показатель преломления 1,5863
Структура
Дипольный момент 1,53 Д
Классификация
Рег. номер CAS 62-53-3
Рег. номер EINECS 200-539-3
SMILES
 
Безопасность
Предельная концентрация 0,3 мг/м3
ЛД50 9-12 мг/кг (кошки, внутрижелудочно),
132 мг/кг (мыши, внутрижелудочно)
Токсичность Чрезвычайно токсичен для мелких млекопитающих, высокотоксичен для человека, является гематотоксином (вызывает гемолиз).
Пиктограммы ECB Пиктограмма «T: Токсично» системы ECBПиктограмма «N: Опасно для окружающей среды» системы ECB
NFPA 704
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Анили́н (аминобензол, фениламин) — органическое соединение с формулой C6H5NH2, родоначальник класса ароматических аминов. Представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом, немного плотнее воды и плохо в ней растворим, хорошо растворяется в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Весьма токсичен. Название «анилин» происходит от названия одного из растений, содержащих индиго — Indigofera anil (современное международное название растения — Indigofera suffruticosa).

История

Впервые анилин был получен в 1826 году при перегонке индиго с известью немецким химиком Отто Унфердорбеном, который дал ему название «кристаллин».

В 1834 году Фридлиб Фердинанд Рунгe обнаружил анилин в каменноугольной смоле и назвал «кианолом».

В 1840 году Юлий Фрицше получил анилин нагреванием индиго с раствором гидроксида калия и назвал его «анилином».

В 1842 году Николай Зинин получил анилин восстановлением нитробензола действием (NH4)2S и назвал его «бензидамом».

В 1843 году Август Вильгельм Гофман установил идентичность всех перечисленных соединений.

Промышленное производство фиолетового красителя мовеина на основе анилина началось в 1856 году.

Получение

В промышленности анилин получают в две стадии.

На первой стадии бензол нитруется смесью концентрированной азотной и серной кислот при температуре 50—60 °C, в результате образуется нитробензол:

[math]\ce{ C6H6 + HNO3 ->[H_2SO_4,50-60 C] C6H5NO2 + H2 O }[/math]

На втором этапе нитробензол гидрируют при температуре 200—300 °C в присутствии катализаторов:

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_6H_5NO_2 + 3H_2 \rightarrow C_6H_5NH_2 + 2H_2O} }[/math]

Впервые восстановление нитробензола было произведено с помощью железа:

[math]\displaystyle{ \mathsf{4C_6H_5NO_2 + 9Fe + 4H_2O \rightarrow 4C_6H_5NH_2 + 3Fe_3O_4} }[/math]

Другим способом получение анилина является восстановление нитросоединений — реакция Зинина:

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_6H_5NO_2 + 3(NH_4)_2S \rightarrow C_6H_5NH_2 + 6NH_3 + 3S + 2H_2O} }[/math]

Также, в анилин — идёт восстановление нитробензола цинком в присутствии избытка соляной кислоты.

[math]\displaystyle{ \mathsf{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow} }[/math];

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_6H_5NO_2 + 3H_2 \rightarrow C_6H_5NH_2 + 2H_2O} }[/math];

И этот избыток связывает образующийся анилин в соль под названием хлорид фениламмония (анилин солянокислый):

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_6H_5NH_2 + HCl \rightarrow [C_6H_5NH_3]^+Cl^-} }[/math];

Эта соль легко растворима в образующейся при этом воде и может быть выкристаллизована из неё,

к тому же после обработки щелочью хлорид фениламмония — даёт анилин:

[math]\displaystyle{ \mathsf{[C_6H_5NH_3]^+Cl^- + Na^+OH^-\xrightarrow[]{NaOH, \ -NaCl} \ C_6H_5NH_2 + NaCl + H_2O} }[/math]

Химические свойства

Для анилина характерны реакции как по аминогруппе, так и по ароматическому кольцу. Особенности этих реакций обусловлены взаимным влиянием атомов. С одной стороны, бензольное кольцо ослабляет основные свойства аминогруппы по сравнению с алифатическими аминами и даже с аммиаком. С другой стороны, под влиянием аминогруппы бензольное кольцо становится более активным в реакциях замещения, чем бензол. Хорошо галогенируется, нитруется и сульфируется. Например, анилин энергично реагирует с бромной водой с образованием 2,4,6-триброманилина (белый осадок). С HNO2 дает диазосоединения.

Окисление

В отличие от аминов алифатического ряда, ароматические амины легко окисляются. Примером может служить реакция хромовой смеси с анилином, в результате образуется краситель «чёрный анилин».

Классическая реакция окисления анилина дихроматом калия в кислой среде часто используется как качественная реакция на анилин:

[math]\displaystyle{ \mathsf{6 C_6 H_5 NH_2 + 4 K_2 Cr_2 O_7 + 19 H_2 SO_4 \rightarrow} }[/math]
[math]\displaystyle{ \mathsf{6 C_6 H_4 O_2 + 4 K_2 SO_4 + 4 Cr_2 (SO_4)_3 + 3 (NH_4)_2 SO_4 + 16 H_2 O} }[/math]

Аналитическим эффектом в данном случае служит появление окраски раствора от тёмно-синей до чёрной. Как и в большинстве реакций окисления анилина, продуктами являются различные Хиноны.

Другой качественной реакцией на анилин, очень чувствительной, является окисление анилина хлорной известью, при котором появляется фиолетовое окрашивание[1].

Реакции электрофильного замещения

Аминогруппа, являясь заместителем первого рода, оказывает сильное активирующее влияние на бензольное кольцо, из-за чего при нитровании может произойти окисление молекулы анилина. Для предотвращения окисления аминогруппу перед нитрованием «защищают» ацилированием.

Реакции на азот

С азотистой кислотой образует катион диазония, например:

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_6H_5NH_2+NaNO_2+2HCl \rightarrow C_6H_5N_2^+Cl^-+NaCl+2H_2O} }[/math]

Эта реакция может быть использована для получения фенола, если вместо соляной кислоты использовать разбавленную серную:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2C_6H_5NH_2+2NaNO_2+2H_2SO_4 \rightarrow (C_6H_5N_2^+)_2SO4^{2-}+Na_2SO_4+4H_2O \rightarrow 2C_6H_5OH + 2N_2\uparrow + Na_2SO_4 + H_2SO_4 + 2H_2O} }[/math]

Где сначала образуется та же диазониевая соль, которая при нагревании в разбавленном водном растворе гидролизуется и разлагается до фенола, при этом выделяется молекулярный азот.

В связи с нестойкостью азотистой кислоты её часто заменяют нитритом щёлочного металла в кислой среде. Диазониевые соли используют для реакции Зандмейера.

Другие реакции

Гидрирование анилина в присутствии никелевого катализатора даёт циклогексиламин.

Анилин взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида фениламмония[2]:

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_6H_5NH_2+HCl \rightarrow [C_6H_5NH_3]Cl} }[/math]

Анилин взаимодействует с бромом и даже бромной водой с образованием 2,4,6-триброманилина[3]:

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_6H_5NH_2+3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3NH_2 + 3HBr} }[/math]

Производство и применение

Изначально анилин получали восстановлением нитробензола молекулярным водородом; практический выход анилина не превышал 15 %. При взаимодействии концентрированной соляной кислоты с железом выделялся атомарный водород, более химически активный по сравнению с молекулярным. Реакция Зинина является более эффективным методом получения анилина. В реакционную массу вливали нитробензол, который восстанавливается до анилина.

По состоянию на 2002 год, в мире основная часть производимого анилина используется для производства метилдиизоцианатов, используемых затем для производства полиуретанов. Анилин также используется при производстве искусственных каучуков, гербицидов и красителей (фиолетового красителя мовеина)[4].

В России он в основном применяется в качестве полупродукта в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты), но в связи с ожидаемым ростом производства полиуретанов возможно значительное изменение картины в среднесрочной перспективе.

Биологические свойства

Пиктограмма «T: Токсично» системы ECB Анилин — высокотоксичное вещество. В больших концентрациях фениламин оказывает негативное воздействие на центральную нервную систему. Кровеносный яд, вызывает кислородное голодание организма за счёт образования в крови метгемоглобина, гемолиза и дегенеративных изменений эритроцитов.

В организм анилин проникает при дыхании, в виде паров, а также через кожу и слизистые оболочки. Всасывание через кожу усиливается при нагреве воздуха или приёме алкоголя.

При лёгком отравлении анилином наблюдаются слабость, головокружение, головная боль, синюшность губ, ушных раковин и ногтей. При отравлениях средней тяжести также наблюдаются тошнота, рвота, иногда, шатающаяся походка, учащение пульса. Тяжёлые случаи отравления аминобензолом крайне редки.

При хроническом отравлении анилином (анилизм) возникают токсический гепатит, а также нервно-психические нарушения, расстройство сна, снижение памяти и т. д.

При отравлении анилином необходимо прежде всего удаление пострадавшего из очага отравления, обмывание тёплой (но не горячей) водой. Также применяют введение антидотов (метиленовая синь), сердечно-сосудистые средства или вдыхание карбогена. Пострадавшему надо обеспечить покой.

Предельно допустимая концентрация анилина в воздухе рабочей зоны 0,3 мг/м3[5] по ГОСТ 313-77. В водоёмах (при их промышленном загрязнении) — ПДК 0,1 мг/л (100 мг/м3)[6][7].

В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 аминобензол относится ко II классу опасности[8].

Охрана труда

Порог восприятия запаха анилина человеком может быть, например, 0,37-2,82 мг/м3[9]; 3,8 мг/м3[10]. ПДК аминобензола в воздухе рабочей зоны[11] 0,3 мг/м3 (максимальная разовая) и 0,1 мг/м3 (средняя сменная за 8 часов).

Примечания

  1. ↑ Окисление анилина раствором хлорной извести. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано 14 августа 2017 года.
  2. ↑ Цветков Л.А. § 36. Амины // Органическая химия. Учебник для 10 класса. — 20-е изд. — М.: Просвещение, 1981. — С. 171—175.
  3. ↑ Габриелян О.С. § 16. Амины. Анилин // Химия. 10 класс. Базовый уровень : учеб. для общеобразоват. учреждений. — 4-е изд. — М.: Дрофа, 2008. — С. 116—121.
  4. ↑ Aniline (англ.) (недоступная ссылка). www.the-innovation-group.com (19 февраля 2002). — Aniline producers price capacity market demand consumption production growth uses outlook n.d., The Chemical Market Reporter, Schnell Publishing Company. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано 19 февраля 2002 года.
  5. ↑ ГОСТ 313-77 Архивная копия от 13 августа 2020 на Wayback Machine Анилин технический. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3).
  6. ↑ Анилин // Ангола — Барзас. — М. : Советская энциклопедия, 1970. — С. 32—33. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 2).
  7. ↑ ГОСТ 12.1.005-76 Архивная копия от 28 февраля 2020 на Wayback Machine Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.
  8. ↑ ГОСТ 5819-78 Архивная копия от 13 мая 2021 на Wayback Machine Анилин. Технические условия (с Изменением N 1).
  9. ↑ Ткачев П.Г. Материалы к гигиенической характеристике анилина как загрязнителя атмосферного воздуха / Рязанов В.А., Гольдберг М.С. (ред). — Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. — Москва: Издательство "Медицина", 1964. — С. 41—58. — 204 с. — (Выпуск 8). — 2800 экз.
  10. ↑ Gregory Leonardos, David Kendall & Nancy Barnard. Odor Threshold Determinations of 53 Odorant Chemicals (англ.) // Air & Waste Management Association Journal of the Air & Waste Management Association. — Taylor & Francis, 1969. — February (vol. 19 (iss. 2). — P. 91—95. — ISSN 1096-2247. — doi:10.1080/00022470.1969.10466465.
  11. ↑ (Роспотребнадзор). № 54 // ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» / утверждены А.Ю. Поповой. — Москва, 2018. — С. 7. — 170 с. — (Санитарные правила). Архивная копия от 12 июня 2020 на Wayback Machine

Литература

  • Артеменко А. И. Органическая химия. — М.: «Высшая школа», 1987. — 430 с.

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Анилин&oldid=19176044