- Анилин — что это такое в химии
- Амины. строение и свойства аминов предельного ряда. анилин как представитель ароматических аминов
- Биологические свойства
- Все тесты
- Другие реакции
- История
- Окисление
- Охрана труда
- Получение
- Получение анилина
- Получение и применение анилина
- Понятие, строение, структурная формула анилина
- Примечания
- Производство и применение
- Реакции на азот
- Реакции электрофильного замещения
- Ссылки
- Физические свойства
- Химические свойства
Анилин — что это такое в химии
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
Амины – азотсодержащие органические вещества, производные аммиака (NH3), в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на углеводородный радикал (- R или – CnH2n 1)
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
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
.gif)
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.
.gif)
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.
Рис. (CH3)2NH Диметиламин
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:
- 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)2S t, Fe 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 (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
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”
3. Особые 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
С6Н5NН2 HCl → [С6Н5NН3 ] 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
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
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}}}
![{mathsf {C_{6}H_{5}NH_{2} HClrightarrow [C_{6}H_{5}NH_{3}]Cl}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/78450d6ad90e95d4f74b59f0422258d6e4054c31)
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}}}
![{displaystyle {ce {C6H6 HNO3 ->[H_2SO_4,50-60 C] C6H5NO2 H2 O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/94e657028b4ce44e1f33f4b53a5e6a1e189b0ee5)
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^{-}}}};
![{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}NH_{2} HClrightarrow [C_{6}H_{5}NH_{3}]^{ }Cl^{-}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e1eb5f1a9f158fc6376f0e212dc540301d158558)
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}}}
![{displaystyle {mathsf {[C_{6}H_{5}NH_{3}]^{ }Cl^{-} Na^{ }OH^{-}{xrightarrow[{}]{NaOH, -NaCl}} C_{6}H_{5}NH_{2} NaCl H_{2}O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/668ac6b51e55cadc2421df4b39b8d5d5838f2fd2)
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):
C6H5 HNO3→50-60°C, H2SO4 C6H5NO2 H2O
- восстановление нитробензола с помощью водорода (вторая стадия):
C6H5NO2 H2 →Ni/Cu, 250-350∘C C6H5NН2 H2O
- нагреванием с чугунной стружкой и небольшим количеством соляной кислоты:
4C6H5NO2 9Fe 4H2O →t°, HCl 4C6H5NH2 3Fe3O4
C6H5NO2 3(NH4)2S сернистый аммоний → C6H5NH2 6NH3 3S 2H2O.
В лабораторных условиях применяют восстановление:
1. Цинком в кислой среде:
C6H5NO2 3Zn 6HCl → C6H5NH2 3ZnCl2 2H2O.
2. Алюминием в щелочной среде:
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
- ↑Окисление анилина раствором хлорной извести (неопр.). Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов. Дата обращения: 14 августа 2022.Архивировано 14 августа 2022 года.
- ↑Цветков Л.А.§ 36. Амины // Органическая химия. Учебник для 10 класса. — 20-е изд. — М.: Просвещение, 1981. — С. 171—175.
- ↑Габриелян О.С.§ 16. Амины. Анилин // Химия. 10 класс. Базовый уровень : учеб. для общеобразоват. учреждений. — 4-е изд. — М.: Дрофа, 2008. — С. 116—121.
- ↑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.
- ↑ГОСТ 313-77Архивная копия от 13 августа 2020 на Wayback Machine Анилин технический. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3).
- ↑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).
- ↑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.
- ↑ГОСТ 5819-78Архивная копия от 13 мая 2021 на Wayback Machine Анилин. Технические условия (с Изменением N 1).
- ↑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.
- ↑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.
- ↑(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
- ↑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:
- Положения аминогруппы, например, 3-цианоциклопентен-1;
- 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:
2. Реакции с галоген-производными, в результате которых получается галогениды фенилэтиламмония, например, хлорид:
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:
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:
5. Сульфирование — взаимодействие с концентрированной серной кислотой. Продукты реакции: орто-аминобензолсульфокислота и вода.
6. Взаимодействие с азотной кислотой:
C6H5— NH2 3HNO3 → C6H4(NO2)3—NH22,4,6-тринитроанилин 3H2O.
7. Гидрирование в присутствии никеля. Продукт реакции: циклогексиламин.
8. Горение:
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.
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:
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:
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.