Što je nitrobenzen? Ovo je organski spoj koji je aromatska jezgra i na nju vezana nitro skupina. Po izgledu, ovisno o temperaturi, oni su svijetložuti kristali ili uljasta tekućina. Ima miris badema. Toksično.
Strukturna formula nitrobenzena
Nitro grupa je vrlo jak akceptor gustoće elektrona. Stoga molekula nitrobenzena ima negativan induktivni i negativan mezomerni učinak. Nitro skupina prilično snažno privlači elektronsku gustoću aromatske jezgre, deaktivirajući je. Elektrofilni reagensi više ne privlače jezgru tako snažno, pa stoga nitrobenzen nije tako aktivno uključen u takve reakcije. Da bi se nitrobenzenu izravno dodala još jedna nitro skupina, potrebni su vrlo oštri uvjeti, mnogo stroži nego u sintezi mononitrobenzena. Isto vrijedi i za halogene, sulfo skupine, itd.
Iz strukturne formule nitrobenzena može se vidjeti da je jedna veza dušika s kisikom jednostruka, a druga dvostruka. Ali zapravo, zbog mezomernog učinka, oba su ekvivalentna i imaju istu duljinu od 0,123 nm.
Dobivanje nitrobenzena u industriji
Nitrobenzen je važan međuprodukt u sintezi mnogih tvari. Stoga se proizvodi u industrijskim razmjerima. Glavni način dobivanja nitrobenzena je nitracija benzena. Obično se za to koristi smjesa za nitraciju (mješavina koncentrirane sumporne i dušične kiseline). Reakcija se provodi 45 minuta na temperaturi od oko 50 °C. Prinos nitrobenzena je 98%. Zato se ova metoda uglavnom koristi u industriji. Za njegovu provedbu postoje posebne instalacije periodičnog i kontinuiranog tipa. Godine 1995. američka proizvodnja nitrobenzena iznosila je 748 000 tona godišnje.
Nitracija benzena se također može izvesti jednostavno koncentriranom dušičnom kiselinom, ali u ovom slučaju će prinos proizvoda biti manji.
Dobivanje nitrobenzena u laboratoriju
Postoji još jedan način da se dobije nitrobenzen. Ovdje se kao sirovina koristi anilin (aminobenzen), koji se oksidira peroksi spojevima. Zbog toga je amino skupina zamijenjena nitro grupom. No tijekom ove reakcije nastaje nekoliko nusproizvoda, što onemogućuje učinkovitu primjenu ove metode u industriji. Štoviše, nitrobenzen se uglavnom koristi za sintezu anilina, tako da nema smisla koristiti anilin za proizvodnju nitrobenzena.
Fizička svojstva
Na sobnoj temperaturi, nitrobenzen je bezbojna uljasta tekućina s mirisom gorkog badema. Na temperaturi od 5,8 °C, tostvrdne u žute kristale. Nitrobenzen ključa na 211°C, a spontano se zapali na 482°C. Ova tvar, gotovo kao i svaki aromatični spoj, netopiva je u vodi, ali je vrlo topljiva u organskim spojevima, osobito u benzenu. Također se može destilirati parom.
Elektrofilna zamjena
Za nitrobenzen, kao i za svaki aren, karakteristične su reakcije elektrofilne supstitucije u jezgru, iako su u usporedbi s benzenom donekle otežane zbog utjecaja nitro skupine. Dakle, dinitrobenzen se iz nitrobenzena može dobiti daljnjom nitracijom mješavinom dušične i sumporne kiseline na povišenoj temperaturi. Rezultirajući proizvod će se pretežno (93%) sastojati od meta-dinitrobenzena. Čak je moguće dobiti trinitrobenzen na izravan način. Ali za to je potrebno koristiti još strože uvjete, kao i bor trifluorid.
Na isti način, nitrobenzen se može sulfonirati. Da biste to učinili, koristite vrlo jako sumporno sredstvo - oleum (otopina sumpornog oksida VI u sumpornoj kiselini). Temperatura reakcijske smjese mora biti najmanje 80 °C. Druga elektrofilna supstitucijska reakcija je izravna halogenacija. Jake Lewisove kiseline (aluminijev klorid, bor trifluorid, itd.) i povišene temperature koriste se kao katalizatori.
Nukleofilna supstitucija
Kao što se može vidjeti iz strukturne formule, nitrobenzen može reagirati s jakim spojevima donora elektrona. Ovo jevjerojatno zbog utjecaja nitro skupine. Primjer takve reakcije je interakcija s koncentriranim ili čvrstim hidroksidima alkalnih metala. Ali ova reakcija ne stvara natrijev nitrobenzen. Kemijska formula nitrobenzena prije sugerira dodavanje hidroksilne skupine jezgri, tj. stvaranje nitrofenola. Ali to se događa samo u prilično teškim uvjetima.
Slična reakcija događa se s organomagnezijevim spojevima. Ugljikovodični radikal je vezan za jezgru u orto ili para položaju na nitro skupinu. Sporedni proces u ovom slučaju je redukcija nitro skupine na amino skupinu. Reakcije nukleofilne supstitucije lakše su ako postoji nekoliko nitro skupina, jer će one još jače povući elektronsku gustoću jezgre.
Reakcija oporavka
Kao što znate, nitro spojevi se mogu reducirati u amine. Nitrobenzen nije iznimka, čija formula sugerira mogućnost ove reakcije. Često se koristi u industriji za sintezu anilina.
Ali nitrobenzen može dati puno drugih proizvoda za oporavak. Najčešće se u trenutku njegovog oslobađanja koristi redukcija atomskim vodikom, tj. u reakcijskoj smjesi se provodi kiselo-metalna reakcija, a oslobođeni vodik reagira s nitrobenzenom. Obično ova interakcija proizvodi anilin.
Ako se nitrobenzen tretira s cinkovom prašinom u otopini amonijevog klorida, produkt reakcije bit će N-fenilhidroksilamin. Ovaj spoj se može vrlo lako reducirati u anilin na standardni način, ili oksidirati natrag u nitrobenzen s jakim oksidacijskim sredstvom.
Redukcija se također može provesti u plinskoj fazi s molekularnim vodikom u prisutnosti platine, paladija ili nikla. U tom slučaju se dobiva i anilin, ali postoji mogućnost redukcije samog benzenskog prstena, što je često nepoželjno. Ponekad se koristi i katalizator kao što je Raney nikal. To je porozni nikal, zasićen vodikom i sadrži 15% aluminija.
Kada se nitrobenzen reducira kalijevim ili natrijevim alkoholatima, nastaje azoksibenzen. Ako koristite jače reduktore u alkalnom okruženju, dobivate azobenzen. Ova reakcija je također vrlo važna, jer se uz nju sintetiziraju neke boje. Azobenzen se može podvrgnuti daljnjoj redukciji u alkalnom mediju da nastane hidrazobenzen.
U početku je redukcija nitrobenzena provedena amonijevim sulfidom. Ovu metodu je 1842. predložio N. N. Zinin, pa reakcija nosi njegovo ime. Ali trenutno se rijetko koristi u praksi zbog niskog prinosa.
Prijava
Sam nitrobenzen se koristi vrlo rijetko, samo kao selektivno otapalo (na primjer, za celulozne etere) ili blago oksidacijsko sredstvo. Ponekad se dodaje otopinama za poliranje metala.
Gotovo sav proizveden nitrobenzen koristi se za sintezu drugih korisnih tvari (na primjer, anilina), koji, pak,koristi se za sintezu lijekova, bojila, polimera, eksploziva, itd.
Opasnost
Zbog svojih fizičkih i kemijskih svojstava, nitrobenzen je vrlo opasan spoj. Ima tri od četiri razine opasnosti po zdravlje prema NFPA 704. Osim što se udiše ili kroz sluznicu, apsorbira se i kroz kožu. Kada se otrova velikom koncentracijom nitrobenzena, osoba može izgubiti svijest i umrijeti. Pri niskim koncentracijama simptomi trovanja su malaksalost, vrtoglavica, tinitus, mučnina i povraćanje. Značajka trovanja nitrobenzenom je visoka stopa infekcije. Simptomi se pojavljuju vrlo brzo: refleksi su poremećeni, krv postaje tamno smeđa zbog stvaranja methemoglobina u njoj. Ponekad se mogu pojaviti osip na koži. Koncentracija dovoljna za primjenu je vrlo niska, iako nema točnih podataka o smrtonosnoj dozi. U stručnoj literaturi se često nalazi informacija da je 1-2 kapi nitrobenzena dovoljna da ubije osobu.
Liječenje
U slučaju trovanja nitrobenzenom, žrtva mora biti odmah uklonjena iz toksičnog područja i osloboditi se kontaminirane odjeće. Tijelo se pere toplom vodom sa sapunom kako bi se uklonio nitrobenzen s kože. Svakih 15 minuta žrtva se udahne karbogenom. Kod blagog trovanja potrebno je uzimati cistamin, piridoksin ili lipoinsku kiselinu. U težim slučajevima preporuča se intravenska primjena metilenskog plavog ili kromosmona. Nakod trovanja nitrobeznolom kroz usta, potrebno je odmah izazvati povraćanje i isprati želudac toplom vodom. Kontraindicirano je uzimati bilo kakvu masnoću, uključujući mlijeko.
