Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2 Кислород

Анилин — что это такое в химии

Определение

Анилин (аминобензол, фениламин) от французского aniline — «индиго» — высокотоксичный простейший представитель класса ароматических аминов, в которых аминогруппа связана с бензольным кольцом. 

Амины. строение и свойства аминов предельного ряда. анилин как представитель ароматических аминов

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Амины – азотсодержащие органические вещества, производные аммиака (NH3), в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на углеводородный радикал (- R или – CnH2n 1)

Шаростержневая модель молекулы аммиака

Ами­но­груп­па – функ­ци­о­наль­ная груп­па ами­нов. Со­сто­ит из трех­ва­лент­но­го атома азота и свя­зан­ных с ним ато­мов во­до­ро­да. На­при­мер: -NH2, -NH-.

Рис. 1 Ша­ро­стерж­не­вая мо­дель мо­ле­ку­лы ам­ми­а­ка

I. Классификация аминов


Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2 

Пер­вич­ный амин – это амин, в ко­то­ром атом азота об­ра­зу­ет одну связь с уг­ле­во­до­род­ным ра­ди­ка­лом и две с ато­ма­ми во­до­ро­да.

Вто­рич­ный амин – это амин, в ко­то­ром атом азота об­ра­зу­ет две связи с уг­ле­во­до­род­ны­ми ра­ди­ка­ла­ми и одну с ато­мом во­до­ро­да.

Тре­тич­ный амин – это амин, в ко­то­ром атом азота об­ра­зу­ет три связи с уг­ле­во­до­род­ны­ми ра­ди­ка­ла­ми.

Су­ще­ству­ют цик­ли­че­ские амины (рис. 2). На­при­мер:

 пир­ро­ли­дин            пи­пе­ри­дин                      пи­пе­ра­зин

Рис. 2. Цик­ли­че­ские амины

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Рис. фениламин (анилин)

По­доб­но мно­го­атом­ным спир­там, су­ще­ству­ют и амины, име­ю­щие несколь­ко ами­но­групп:

NH2-CH2-CH2-NH2  эти­лен­ди­а­мин

NH2-(CH2)5-NH2  ка­да­ве­рин

NH2-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2   спер­мин

II. Нахождение аминов в природе 


Амины широко распространены в природе, так как образуются при гниении живых организмов. Например, с триметиламином вы встречались неоднократно. Запах селедочного рассола обусловлен именно этим веществом. Обиходное словосочетание “трупный яд”, встречающиеся в художественной литературе, связано с аминами.

III. Номенклатура аминов


1. В большинстве случаев названия аминов образуют из названий углеводородных радикалов и суффикса амин.

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Рис. CH3-NH2  Метиламин

CH3-CH2-NH2   Этиламин 

Различные радикалы перечисляются в алфавитном порядке.

CH3-CH2-NH-CH3   Метилэтиламин 

При наличии одинаковых радикалов используют приставки ди и три

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Рис. (CH3)2NH  Диметиламин    

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

2. Первичные амины часто называют как производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы -NH2. В этом случае аминогруппа указывается в названии суффиксами амин (одна группа -NH2), диамин (две группы -NH2) и т.д. с добавлением цифр, отражающих положение этих групп в главной углеродной цепи.

Например:

CH3-CH2-CH2-NH2  пропанамин-1

H2N-CH2-CH2-CH(NH2)-CH3  бутандиамин-1,3

IV. Изомерия аминов


1. Структурная изомерия

  • углеродного скелета, начиная с С4H9NH2:

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

  • положения аминогруппы, начиная с С3H7NH2:
  • изомерия аминогруппы, связанная с изменением степени замещенности атомов водорода при азоте, т.е. между типами аминов: 

2. Пространственная изомерия 

Возможна оптическая изомерия, начиная с С4H9NH2:

V. Получение аминов 


Из-за запаха низшие амины долгое время принимали за аммиак, пока в 1849 году французский химик Шарль Вюрц не выяснил, что в отличие от аммиака, они горят на воздухе с образованием углекислого газа. Он же синтезировал метиламин и этиламин.

1842 г Н. Н. Зинин получил анилин восстановлением нитробензола — в промышленности

1. Восстановление нитросоединений

R-NO2  6[H] t,kat-Ni → R-NH2  2H2O

или

R-NO2 3(NH4)2tFe в кислой среде →R-NH2  3S↓ 6NH3↑ 2H2O      (р. Зинина)

2. Другие способы

1). Промышленный

CH3Br  2NH3  t, ↑p → CH3-NH2   NH4Br

2). Лабораторный: Действие щелочей на соли алкиламмония

(получение первичных, вторичных, третичных аминов):

[R-NH3]Г  NaOH t → R-NH2   NaГ  H2O

3). Действием галогеналканов на первичные алифатические и ароматические амины

Gолучают вторичные и третичные амины, в том числе, смешанные.

VI. Физические свойства аминов


Метиламин, диметиламин и триметиламин — газы, средние члены алифатического ряда — жидкости, высшие — твердые вещества. Низшие амины имеют характерный «рыбный» запах, высшие не имеют запаха.

Связь N–H является полярной, поэтому первичные и вторичные амины образуют межмолекулярные водородные связи (несколько более слабые, чем Н-связи с участием группы О–Н).

Это объясняет относительно высокую температуру кипения аминов по сравнению с неполярными соединениями со сходной молекулярной массой. Например:

Третичные амины не образуют ассоциирующих водородных связей (отсутствует группа N–H). Поэтому их температуры кипения ниже, чем у изомерных первичных и вторичных аминов (триэтиламин кипит при 89 °С, а н-гексиламин – при 133 °С).

По сравнению со спиртами алифатические амины имеют более низкие температуры кипения (т. кип. метиламина -6 °С, т. кип. метанола  64,5 °С). Это свидетельствует о том, что амины ассоциированы в меньшей степени, чем спирты, поскольку прочность водородных связей с атомом азота меньше, чем с участием более электроотрицательного кислорода.

При обычной температуре только низшие алифатические амины CH3NH2, (CH3)2NH и (CH3)3N – газы (с запахом аммиака), средние гомологи – жидкости (с резким рыбным запахом), высшие – твердые вещества без запаха. Ароматические амины – бесцветные высококипящие жидкости или твердые вещества.

Амины способны к образованию водородных связей с водой:

Поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде. С увеличением числа и размеров углеводородных радикалов растворимость аминов в воде уменьшается, т.к. увеличиваются пространственные препятствия образованию водородных связей. Ароматические амины в воде практически не растворяются.

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2Анилин (фениламин) С6H5NH2 – важнейший из ароматических аминов:

Анилин представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом (т. кип. 184 °С, т. пл. – 6 °С). На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит.

Видео: Изучение физических свойств анилина        

VII. Свойства аминов


1. Основные свойства

Для аминов характерны основные свойства, которые обусловлены наличием не поделённой электронной пары на атоме азота

Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Алифатические амины – более сильные основания, чем аммиак, т.к. алкильные радикалы увеличивают электронную плотность на атоме азота за счет I-эффекта. По этой причине электронная пара атома азота удерживается менее прочно и легче взаимодействует с протоном.

Ароматические амины являются более слабыми основаниями, чем аммиак, поскольку неподеленная электронная пара атома азота смещается в сторону бензольного кольца, вступая в сопряжение с его π-электронами. 

Ряд увеличения основных свойств аминов:

C6H5-NH2 < NH3 <  R3N < R-NH2 < R2NH

————————————————-→

возрастание основных свойств

В растворах оснoвные свойства третичных аминов проявляются слабее, чем у вторичных и даже первичных аминов, так как три радикала создают пространственные препятствия для сольватации образующихся аммониевых ионов. По этой же причине основность первичных и вторичных аминов снижается с увеличением размеров и разветвленности радикалов.  

Водные растворы аминов имеют щелочную реакцию (амины реагируют с водой по донорно-акцепторному механизму):

R-NH2  H2O → [R-NH3]   OH

                           ион алкиламмония

Видео- опыт: Получение гидроксида диметиламмония и изучение его свойств

Анилин с водой не реагирует и не изменяет окраску индикатора!!! 

Видео-опыт: Изучение среды раствора анилина

1. Взаимодействие с кислотами (донорно-акцепторный механизм):

CH3-NH2  H2SO4 → [CH3-NH3]HSO4  (соль — гидросульфат метиламмония)

2CH3-NH2  H2SO4 → [CH3-NH3]2SO4   (соль — сульфат метиламмония)

Соли неустойчивы,  разлагаются щелочами:

[CH3-NH3]2SO4   2NaOH  → 2CH3-NH2 ↑ Na2SO4  H2O

Способность к образованию растворимых солей с последующим их разложением под действием оснований часто используют для выделения и очистки аминов, не растворимых в воде. Например, анилин, который практически не растворяется в воде, можно растворить в соляной кислоте и отделить нерастворимые примеси, а затем, добавив раствор щелочи (нейтрализация водного раствора), выделить анилин в свободном состоянии.

2. Реакции окисления 

  • Реакция горения (полного окисления) аминов на примере метиламина:

4СH3NH2  9O2 → 4CO2  10H2O  2N2

Ароматические амины легко окисляются даже кислородом воздуха. Являясь в чистом виде бесцветными веществами, на воздухе они темнеют. Неполное окисление ароматических аминов используется в производстве красителей. Эти реакции обычно очень сложны.

Видео-опыт: Получение диметиламина и его горение

3Особые свойства анилина

Для анилина характерны реакции как по аминогруппе, так и по бензольному кольцу. Особенности этих реакций обусловлены взаимным влиянием атомов.

1). Свойства бензольного кольца 

Действие аминогруппы на бензольное кольцо приводит к увеличению подвижности водорода в кольце в орто- и пара- положениях:

С одной стороны, бензольное кольцо ослабляет основные свойства аминогруппы по сравнению алифатическими аминами и даже с аммиаком.

С другой стороны, под влиянием аминогруппы бензольное кольцо становится более активным в реакциях замещения, чем бензол.
Например, анилин энергично реагирует с бромной водой с образованием 2,4,6-триброманилина (белый осадок). Эта реакция может использоваться для качественного и количественного определения анилина:

Видео-опыт: Бромирование анилина”        

2). Свойства аминогруппы

С6Н52  HCl → [С6Н5] Сl—  хлорид фениламмония

Видео-опыт: Взаимодействие анилина с соляной кислотой

Видео-опыт: Окисление анилина раствором хлорной извести – качественная реакция

Видео-опыт: Взаимодействие анилина с дихроматом калия – получение красителей

VIII. Применение


Анилин — Википедия с видео // WIKI 2

Амины используют при получении лекарственных веществ, красителей и исходных продуктов для органического синтеза. Гексаметилендиамин при поликонденсации с адипиновой кислотой дает полиамидные волокна.

Анилин находит широкое применение в качестве полупродукта в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты). 

IX. Тренажеры


Тренажер №1: “Номенклатура и изомерия аминов

Тренажер №2:“Сравнение основных свойств аминов предельного ряда, ароматических аминов, аммиака

Тренажер №3: Химические свойства аминов предельного ряда

Тренажер №4: “Химические свойства анилина

Тестовые задания по теме «Амины»

ЦОРы


Видео: Изучение физических свойств анилина  

Видео- опыт: Получение гидроксида диметиламмония и изучение его свойств

Видео-опыт: Изучение среды раствора анилина

Видео-опыт: Получение диметиламина и его горение

Видео-опыт: Бромирование анилина

Видео-опыт: Взаимодействие анилина с соляной кислотой

Видео-опыт: Окисление анилина раствором хлорной извести – качественная реакция

Видео-опыт: Взаимодействие анилина с дихроматом калия – получение красителей

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 кровиметгемоглобина, 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 введениеантидотов (метиленовая синь), сердечно-сосудистые средства или вдыхание карбогена. Пострадавшему надо обеспечить покой.

Предельно допустимая концентрация анилина в воздухе рабочей зоны 0,3мг/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].

Все тесты

  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не с теми я, кто бросил землю» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Перемена» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Петербурге» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи к Блоку» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Клеветникам России» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Завещание» Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Москве» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «И. И. Пущину!» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «День и ночь» Ф. Тютчева5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Весна в лесу» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Журавли» Р. Гамзатова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Люблю» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Когда на меня навалилась беда» К. Кулиева5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Гамлет» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Русь» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Ночь» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения К. Симонова «Ты помнишь, Алёша, дороги Смоленщины…»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения Жуковского «Приход весны»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения Анны Ахматовой «Сероглазый король»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Июль – макушка лета…»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Мелколесье. Степь и дали…» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не позволяй душе лениться» Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «На дне моей жизни» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Нивы сжаты, рощи голы…» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушкины сказки» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Снежок» Н. Некрасова1 вопрос
  • Тест на темуАнализ стихотворения «По вечерам» Н. Рубцова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Вчерашний день, часу в шестом…» Н. Некрасова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Цветы последние милей…» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я знаю, никакой моей вины…» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я не ищу гармонии в природе»Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Разбуди меня завтра рано» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Снега потемнеют синие» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Осень» Н. Карамзина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Вечер» А. Фета5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не жалею, не зову, не плачу» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Тучи» М. Лермонтова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Книга» Г. Тукая5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Необычайное приключение, бывшее с Владимиром Маяковским летом на даче» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Деревня» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Летний вечер» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я убит подо Ржевом» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Элегия» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Зимнее утро» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Троица» И. Бунина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушке» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «О весна без конца и краю» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Море» В. Жуковского5 вопросов

Другие реакции

Гидрирование анилина в присутствии никелевого катализатора даёт циклогексиламин.

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

C6H5NH2 HCl→[C6H5NH3]Cl{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NH_{2} HClrightarrow [C_{6}H_{5}NH_{3}]Cl}}}

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

C6H5NH2 3Br2→C6H2Br3NH2 3HBr{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NH_{2} 3Br_{2}rightarrow C_{6}H_{2}Br_{3}NH_{2} 3HBr}}}

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.

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:

6C6H5NH2 4K2Cr2O7 19H2SO4→{displaystyle {mathsf {6C_{6}H_{5}NH_{2} 4K_{2}Cr_{2}O_{7} 19H_{2}SO_{4}rightarrow }}}
6C6H4O2 4K2SO4 4Cr2(SO4)3 3(NH4)2SO4 16H2O{displaystyle {mathsf {6C_{6}H_{4}O_{2} 4K_{2}SO_{4} 4Cr_{2}(SO_{4})_{3} 3(NH_{4})_{2}SO_{4} 16H_{2}O}}}

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].

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). Применение широко распространённых фильтрующих СИЗОД в сочетании с «заменой фильтров по появлении запаха под маской» (как рекомендуется в РФ[12]) приведёт к запоздалой замене противогазных фильтров и чрезмерному воздействию анилина на, по крайней мере, часть работников.

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:

C6H6 HNO3→H2SO4,50−60CC6H5NO2 H2O{displaystyle {ce {C6H6 HNO3 ->[H_2SO_4,50-60 C] C6H5NO2 H2 O}}}

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

C6H5NO2 3H2→C6H5NH2 2H2O{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NO_{2} 3H_{2}rightarrow C_{6}H_{5}NH_{2} 2H_{2}O}}}

Впервые восстановление нитробензола было произведено с помощью железа:

4C6H5NO2 9Fe 4H2O→4C6H5NH2 3Fe3O4{displaystyle {mathsf {4C_{6}H_{5}NO_{2} 9Fe 4H_{2}Orightarrow 4C_{6}H_{5}NH_{2} 3Fe_{3}O_{4}}}}

Другим способом получение анилина является восстановление нитросоединений — реакция Зинина:

C6H5NO2 3(NH4)2S→C6H5NH2 6NH3 3S 2H2O{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NO_{2} 3(NH_{4})_{2}Srightarrow C_{6}H_{5}NH_{2} 6NH_{3} 3S 2H_{2}O}}}

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

Zn 2HCl→ZnCl2 H2↑{displaystyle {mathsf {Zn 2HClrightarrow ZnCl_{2} H_{2}uparrow }}};
C6H5NO2 3H2→C6H5NH2 2H2O{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NO_{2} 3H_{2}rightarrow C_{6}H_{5}NH_{2} 2H_{2}O}}};

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

C6H5NH2 HCl→[C6H5NH3] Cl−{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NH_{2} HClrightarrow [C_{6}H_{5}NH_{3}]^{ }Cl^{-}}}};

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:

[C6H5NH3] Cl− Na OH−→NaOH, −NaCl C6H5NH2 NaCl H2O{displaystyle {mathsf {[C_{6}H_{5}NH_{3}]^{ }Cl^{-} Na^{ }OH^{-}{xrightarrow[{}]{NaOH, -NaCl}} C_{6}H_{5}NH_{2} NaCl H_{2}O}}}

Получение анилина


Фениламин получают из нитробензола. Данный способ был предложен русским учёным Н. Н. Зининым. Поэтому получил название «реакция Зинина». 

Проводят взаимодействие железа с нитробензолом в присутствии соляной кислоты. 

Идёт восстановление нитробензола до анилина. Синтез можно представить уравнениями реакций:

Fe 2HCl = FeCl2 2H


С6Н5NO2
6H = C6H5 NH2 2H2O

При взаимодействии анилина с галогеналканами и спиртами получают смесь вторичных, а также третичных аминов. Такое превращение носит название алкилирование.

Получение и применение анилина

Получение 

Промышленный способ получения анилина состоит из двух стадий:

  • нитрование бензола (первая стадия):
Реакция 12

C6H5 HNO3→50-60°C, H2SO4 C6H5NO2 H2O

  • восстановление нитробензола с помощью водорода (вторая стадия):
Реакция 13

C6H5NO2 H2 →Ni/Cu, 250-350∘C   C6H5NН2  H2O

  • нагреванием с чугунной стружкой и небольшим количеством соляной кислоты:
Реакция 14

4C6H5NO2  9Fe 4H2O →t°, HCl 4C6H5NH2  3Fe3O4

Реакция 15

C6H5NO2   3(NH4)2S сернистый аммоний → C6H5NH2   6NH3   3S   2H2O. 

В лабораторных условиях применяют восстановление: 

1. Цинком в кислой среде: 

Реакция 16

C6H5NO2   3Zn   6HCl → C6H5NH2   3ZnCl2   2H2O. 

2. Алюминием в щелочной среде: 

Реакция 17

C6H5NO2  2Al   2NaOH   4H2O → C6H5NH2   2Na[Al(OH)4].

Применение 

Красители: широкий ассортимент недорогих красок на синтетической основе.

Полиуретаны: как заменитель резины при производстве защитных покрытий, подошв для обуви, шин для авиационной техники и автомобилей, герметиков.

Искусственный каучук: используется, в частности, для тепло-, звуко-, электро-, а также гидроизоляции при строительстве, при производстве вакуумных аппаратов, медицинской техники. Компонент высокооктановых присадок к бензину в ракетостроении. 

Сельское хозяйство: входит в состав гербицидов. 

Медицина и фармакология: компонент лекарственных препаратов, например, бриллиантового зеленого, сульфамидов и других противомикробных средств. 

Анилин, как и все амины, токсичное вещество. Способен всасываться через кожу в кровь и разрушать гемоглобин.

Симптомы отравления крови анилином:

  • посинение кончиков пальцев, губ;
  • учащенное сердцебиение;
  • нарушение дыхания;
  • потеря сознания.

Требуется незамедлительное обращение к врачу. В случае попадания амина на кожу необходимо промокнуть пораженный участок ватой, смоченной в спирте. 

Понятие, строение, структурная формула анилина

Молекулярная формула анилина: C6H5NH2. 

Анилин можно считать производным:

  • аммиака, в котором один водородный атом заменен на фенил-радикал — получим фениламин;
  • или бензола, где атом водорода замещен на аминогруппу — получим аминобензол. 

Рисунок 1. Строение анилина.

Или упрощенно:

Рисунок 2. Структурная формула анилина 

Примечания

  1. Окисление анилина раствором хлорной извести (неопр.). Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов. Дата обращения: 14 августа 2022.Архивировано 14 августа 2022 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 2022.Архивировано 19 февраля 2002 года.
  5. ГОСТ 313-77Архивная 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 12.1.005-76Архивная копия от 28 февраля 2020 на Wayback Machine Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.
  8. ГОСТ 5819-78Архивная 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. — ISSN1096-2247. — 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» (рус.) / утверждены А.Ю. Поповой. — Москва, 2022. — С. 7. — 170 с. — (Санитарные правила).Архивная копия от 12 июня 2020 на Wayback Machine
  12. под ред. Сорокина Ю.Г., Преображенского В.Б. и др.5. Сроки службы и признаки неисправности СИЗОД // Методические рекомендации по выбору и применению средств индивидуальной защиты органов дыхания (рус.). — Москва: Издательство «КОЛОС», 2006. — С. 22—35. — 56 с. — 2000 экз. — ISBN 5-10-003932-9.

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.

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.

Реакции на азот

С азотистой кислотой образует катион диазония, например:

C6H5NH2 NaNO2 2HCl→C6H5N2 Cl− NaCl 2H2O{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NH_{2} NaNO_{2} 2HClrightarrow C_{6}H_{5}N_{2}^{ }Cl^{-} NaCl 2H_{2}O}}}

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

2C6H5NH2 2NaNO2 2H2SO4→(C6H5N2 )2SO42− Na2SO4 4H2O→2C6H5OH 2N2↑ Na2SO4 H2SO4 2H2O{displaystyle {mathsf {2C_{6}H_{5}NH_{2} 2NaNO_{2} 2H_{2}SO_{4}rightarrow (C_{6}H_{5}N_{2}^{ })_{2}SO4^{2-} Na_{2}SO_{4} 4H_{2}Orightarrow 2C_{6}H_{5}OH 2N_{2}uparrow Na_{2}SO_{4} H_{2}SO_{4} 2H_{2}O}}}

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.

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.

Ссылки

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Физические свойства

Таблица 1. Физические свойства анилина. 

Для анилина характерны следующие виды изомерии: 

  1. Положения аминогруппы, например, 3-цианоциклопентен-1;
  2. Межклассовая, например 2-метилпиридин.

Химические свойства анилина находятся под влиянием двух функциональных групп — аминогруппы и фенил-радикала. 

Реакции по аминогруппе:

1. На рисунке 1 видно, что атом азота в анилине имеет неподеленную пару электронов. Он способен присоединять атом Н , то есть проявляет свойства оснований, в том числе, взаимодействует с кислотами: 

Реакция 1

2. Реакции с галоген-производными, в результате которых получается галогениды фенилэтиламмония, например, хлорид: 

Реакция 2

3. N-алкилирование идет в 2 этапа. Промежуточным продуктом является соль, ее обрабатывают щелочью, чтобы выделить амин.Продукты суммарной реакции: N-этиланилин, хлорид натрия и вода: 

Реакция 3

Реакции по фенил-радикалу:

Фенил-радикал C6H5 имеет в своем составе бензольное кольцо. Благодаря этому анилин вступает в реакции, характерные для бензола.4. Качественная и количественная реакция на анилин:

В результате взаимодействия с бромной водой получается белый осадок 2,4,6-триброманилина: 

Реакция 4

5. Сульфирование — взаимодействие с концентрированной серной кислотой. Продукты реакции: орто-аминобензолсульфокислота и вода. 

Реакция 5

6. Взаимодействие с азотной кислотой: 

Реакция 6

C6H5— NH2   3HNO3 → C6H4(NO2)3—NH22,4,6-тринитроанилин   3H2O.

7. Гидрирование в присутствии никеля. Продукт реакции: циклогексиламин.

Реакция 7

8. Горение: 

 Реакция 8

4C6H5—NH2  31O2 →t°  24CO2 14H2O 2N2.

9. Реакция диазотирования при температуре около 0 °С — получение солей диазония (арилдиазониевые соли), которые используются для изготовления красителей.   

 Реакция 9

C6H5NH2  KNO2 2HCl →0∘C  [C6H5—N≡N] Cl-хлорид фенилдиазония  KCl  2H2O.

При более высокой температуре реакция идет с выделением азота и образованием фенола: 

Реакция 10

C6H5NH2  NaNO2  H2SO4 → C6H5—OH фенол   N2↑   NaHSO4   H2O. 

Реакции на качественное определение анилина: 

  • в кислой среде анилин окисляется дихроматом калия, в результате получается черный краситель:
Реакция 11

6C6H5—NH2   4K2Cr2O7   19H2SO4 → 6C6H4O2 «черный анилин»   4K2SO4   4Cr2(SO4)3   3(NH4)2SO4   16H2O

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.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий