Què és el nitrobenzè? Aquest és un compost orgànic que és un nucli aromàtic i un grup nitro unit a ell. En aparença, segons la temperatura, són cristalls de color groc brillant o un líquid oliós. Té una olor d'ametlla. Tòxic.
Fórmula estructural del nitrobenzè
El grup nitro és un acceptor de densitat d'electrons molt fort. Per tant, la molècula de nitrobenzè té un efecte mesomèric inductiu negatiu i negatiu. El grup nitro atrau força fortament la densitat d'electrons del nucli aromàtic, desactivant-lo. Els reactius electròfils ja no se senten atrets pel nucli amb tanta força i, per tant, el nitrobenzè no participa tan activament en aquestes reaccions. Per afegir directament un altre grup nitro al nitrobenzè, calen condicions molt dures, molt més estrictes que en la síntesi del mononitrobenzè. El mateix s'aplica als halògens, grups sulfo, etc.
A partir de la fórmula estructural del nitrobenzè es pot veure que un enllaç del nitrogen amb l'oxigen és simple i l' altre doble. Però de fet, a causa de l'efecte mesomèric, tots dos són equivalents i tenen la mateixa longitud de 0,123 nm.
Obtenció de nitrobenzè a la indústria
El nitrobencen és un intermedi important en la síntesi de moltes substàncies. Per tant, es produeix a escala industrial. La principal manera d'obtenir nitrobenzè és la nitració del benzè. Normalment, s'utilitza una mescla nitratant (una mescla d'àcid sulfúric i nítric concentrat) per a això. La reacció es porta a terme durant 45 minuts a una temperatura d'uns 50 °C. El rendiment de nitrobenzè és del 98%. És per això que aquest mètode s'utilitza principalment a la indústria. Per a la seva implantació, hi ha instal·lacions especials tant de tipus periòdic com continu. L'any 1995, la producció de nitrobènzè als Estats Units va ser de 748.000 tones anuals.
La nitració del benzè també es pot dur a terme simplement amb àcid nítric concentrat, però en aquest cas el rendiment del producte serà menor.
Obtenció de nitrobenzè al laboratori
Hi ha una altra manera d'aconseguir nitrobenzè. L'anilina (aminobenzè) s'utilitza aquí com a matèria primera, que s'oxida amb compostos peroxi. A causa d'això, el grup amino es substitueix per un grup nitro. Però durant aquesta reacció es formen diversos subproductes, cosa que impedeix l'ús efectiu d'aquest mètode a la indústria. A més, el nitrobenzè s'utilitza principalment per a la síntesi d'anilina, per la qual cosa no té sentit utilitzar anilina per a la producció de nitrobenzè.
Propietats físiques
A temperatura ambient, el nitrobenzè és un líquid oliós incolor amb una olor d'ametlla amarga. A una temperatura de 5,8 °C, its'endureix en cristalls grocs. El nitrobenzè bull a 211 °C i s'encén espontàniament a 482 °C. Aquesta substància, gairebé com qualsevol compost aromàtic, és insoluble en aigua, però és altament soluble en compostos orgànics, especialment en benzè. També es pot destil·lar al vapor.
Substitució electròfila
Per al nitrobenzè, com per a qualsevol arè, les reaccions de substitució electròfila al nucli són característiques, tot i que són una mica difícils en comparació amb el benzè a causa de la influència del grup nitro. Per tant, el dinitrobenzè es pot obtenir a partir del nitrobence per una més nitració amb una barreja d'àcids nítric i sulfúric a una temperatura elevada. El producte resultant consistirà principalment (93%) en metadinitrobenzè. Fins i tot és possible obtenir trinitrobenzè de manera directa. Però per a això cal utilitzar condicions encara més estrictes, així com el trifluorur de bor.
De la mateixa manera, el nitrobenzè es pot sulfonar. Per fer-ho, utilitzeu un agent sulfurant molt fort: oleum (solució d'òxid de sofre VI en àcid sulfúric). La temperatura de la mescla de reacció ha de ser almenys de 80 °C. Una altra reacció de substitució electròfila és l'halogenació directa. Com a catalitzadors s'utilitzen àcids de Lewis forts (clorur d'alumini, trifluorur de bor, etc.) i temperatures elevades.
Sustitució nucleòfila
Com es pot veure a la fórmula estructural, el nitrobenzè pot reaccionar amb compostos forts donants d'electrons. Això éspossiblement a causa de la influència del grup nitro. Un exemple d'aquesta reacció és la interacció amb hidròxids concentrats o sòlids de metalls alcalins. Però aquesta reacció no forma nitrobenzè sòdic. La fórmula química del nitrobenzè suggereix més aviat l'addició d'un grup hidroxil al nucli, és a dir, la formació de nitrofenol. Però això només passa en condicions força dures.
Una reacció similar es produeix amb els compostos organomagnesis. El radical hidrocarbur s'uneix al nucli en posició orto o para al grup nitro. Un procés secundari en aquest cas és la reducció del grup nitro al grup amino. Les reaccions de substitució nucleòfila són més fàcils si hi ha diversos grups nitro, ja que atrauen encara més la densitat d'electrons del nucli.
Reacció de recuperació
Com ja sabeu, els compostos nitro es poden reduir a amines. El nitrobenzè no és una excepció, la fórmula del qual suggereix la possibilitat d'aquesta reacció. Sovint s'utilitza a la indústria per a la síntesi d'anilina.
Però el nitrobenzè pot donar molts altres productes de recuperació. Molt sovint, s'utilitza la reducció amb hidrogen atòmic en el moment del seu alliberament, és a dir, es porta a terme una reacció àcid-metall a la barreja de reacció i l'hidrogen alliberat reacciona amb nitrobenzè. Normalment, aquesta interacció produeix anilina.
Si el nitrobenzè es tracta amb pols de zinc en una solució de clorur d'amoni, el producte de reacció serà N-fenilhidroxilamina. Aquest compost es pot reduir amb força facilitat a anilina de la manera estàndard, o oxidar-se de nou a nitrobenzè amb un agent oxidant fort.
La reducció també es pot dur a terme en fase gasosa amb hidrogen molecular en presència de platí, pal·ladi o níquel. En aquest cas, també s'obté anilina, però hi ha una possibilitat de reducció del propi anell de benzè, que sovint no és desitjable. De vegades també s'utilitza un catalitzador com el níquel Raney. És níquel porós, saturat d'hidrogen i conté un 15% d'alumini.
Quan el nitrobenzè es redueix amb alcoholats de potassi o de sodi, es forma azoxibenzè. Si utilitzeu agents reductors més forts en un entorn alcalí, obteniu azobenzè. Aquesta reacció també és força important, ja que amb la seva ajuda es sintetitzen alguns colorants. L'azobenzè es pot sotmetre a una reducció addicional en un medi alcalí per formar hidrazobenzè.
Inicialment, la reducció del nitrobenzè es va dur a terme amb sulfur d'amoni. Aquest mètode va ser proposat l'any 1842 per N. N. Zinin, de manera que la reacció porta el seu nom. Però de moment s'utilitza poques vegades a la pràctica a causa del baix rendiment.
Aplicació
El nitrobenzè en si s'utilitza molt poques vegades, només com a dissolvent selectiu (per exemple, per als èters de cel·lulosa) o com a agent oxidant suau. De vegades s'afegeix a solucions de poliment de metalls.
Gairebé tot el nitrobenzè produït s'utilitza per a la síntesi d' altres substàncies útils (per exemple, anilina), que, al seu torn,utilitzat per a la síntesi de drogues, colorants, polímers, explosius, etc.
Perill
A causa de les seves propietats físiques i químiques, el nitrobenzè és un compost molt perillós. Té un nivell de perill per a la salut tres de cada quatre segons NFPA 704. A més de ser inhalat o a través de les mucoses, també s'absorbeix a través de la pell. Quan s'enverina per una gran concentració de nitrobenzè, una persona pot perdre el coneixement i morir. A concentracions baixes, els símptomes d'intoxicació inclouen malestar general, marejos, tinnitus, nàusees i vòmits. Una característica de la intoxicació per nitrobenzè és l' alta taxa d'infecció. Els símptomes apareixen molt ràpidament: els reflexos es pertorben, la sang es torna marró fosc a causa de la formació de metahemoglobina. De vegades pot haver-hi erupcions a la pell. La concentració suficient per a l'administració és molt baixa, tot i que no hi ha dades exactes sobre la dosi letal. Sovint es troba informació a la literatura especialitzada que 1-2 gotes de nitrobenzè són suficients per matar una persona.
Tractament
En cas d'intoxicació per nitrobenzè, la víctima s'ha de treure immediatament de la zona tòxica i desfer-se de la roba contaminada. El cos es renta amb aigua tèbia i sabó per eliminar el nitrobenzè de la pell. Cada 15 minuts, la víctima és inhalada amb carbogen. Per a una intoxicació lleu, s'ha de prendre cistamina, piridoxina o àcid lipoic. En casos més greus, es recomana la via intravenosa de blau de metilè o cromosmó. A lesintoxicació amb nitrobeznol per la boca, cal provocar immediatament el vòmit i esbandir l'estómac amb aigua tèbia. Està contraindicat prendre qualsevol greix, inclosa la llet.
