Nitrobenzen nedir? Bu, aromatik bir çekirdek ve ona bağlı bir nitro grubu olan organik bir bileşiktir. Görünüşte sıcaklığa bağlı olarak parlak sarı kristaller veya yağlı bir sıvıdırlar. Badem kokusuna sahiptir. Zehirli.
Nitrobenzenin yapısal formülü
Nitro grubu çok güçlü bir elektron yoğunluğu alıcısıdır. Bu nedenle nitrobenzen molekülü, negatif endüktif ve negatif mezomerik etkiye sahiptir. Nitro grubu, aromatik çekirdeğin elektron yoğunluğunu oldukça güçlü bir şekilde çekerek onu devre dışı bırakır. Elektrofilik reaktifler artık çekirdeğe o kadar güçlü bir şekilde çekilmez ve bu nedenle nitrobenzen bu tür reaksiyonlarda çok aktif olarak yer almaz. Nitrobenzene doğrudan başka bir nitro grubu eklemek için, mononitrobenzenin sentezinden çok daha katı olan çok sert koşullara ihtiyaç vardır. Aynısı halojenler, sülfo grupları vb. için de geçerlidir.
Nitrobenzenin yapısal formülünden, azotun oksijenle olan bağlarından birinin tek, diğerinin çift olduğu görülebilir. Ama aslında, mezomerik etki nedeniyle, ikisi de eşdeğerdir ve 0.123 nm'lik aynı uzunluğa sahiptir.
Endüstride nitrobenzen elde etmek
Nitrobenzen, birçok maddenin sentezinde önemli bir ara maddedir. Bu nedenle endüstriyel ölçekte üretilmektedir. Nitrobenzen elde etmenin ana yolu, benzenin nitrasyonudur. Bunun için genellikle bir nitratlama karışımı (konsantre sülfürik ve nitrik asit karışımı) kullanılır. Reaksiyon, yaklaşık 50 °C'lik bir sıcaklıkta 45 dakika boyunca gerçekleştirilir. Nitrobenzen verimi %98'dir. Bu yöntemin ağırlıklı olarak endüstride kullanılmasının nedeni budur. Uygulanması için hem periyodik hem de sürekli tiplerde özel kurulumlar vardır. 1995 yılında ABD nitrobenzen üretimi yılda 748.000 tondu.
Benzen nitrasyonu aynı zamanda konsantre nitrik asit ile de yapılabilir, ancak bu durumda ürünün verimi daha düşük olacaktır.
Laboratuvarda nitrobenzen elde edilmesi
Nitrobenzen elde etmenin başka bir yolu var. Burada ham madde olarak peroksi bileşikleri ile oksitlenen anilin (aminobenzen) kullanılır. Bundan dolayı, amino grubu bir nitro grubu ile değiştirilir. Ancak bu reaksiyon sırasında, bu yöntemin endüstride etkin bir şekilde kullanılmasını engelleyen çeşitli yan ürünler oluşur. Ayrıca, nitrobenzen esas olarak anilin sentezi için kullanılır, bu nedenle nitrobenzen üretimi için anilin kullanmak mantıklı değildir.
Fiziksel özellikler
Oda sıcaklığında nitrobenzen, acı badem kokulu, renksiz yağlı bir sıvıdır. 5.8 °C sıcaklıkta,sarı kristaller halinde sertleşir. Nitrobenzen 211°C'de kaynar ve 482°C'de kendiliğinden tutuşur. Bu madde, neredeyse herhangi bir aromatik bileşik gibi suda çözünmez, ancak organik bileşiklerde, özellikle benzende yüksek oranda çözünür. Ayrıca buharla damıtılabilir.
Elektrofilik ikame
Nitrobenzen için, herhangi bir aren için olduğu gibi, çekirdeğe elektrofilik ikame reaksiyonları karakteristiktir, ancak nitro grubunun etkisinden dolayı benzene kıyasla biraz daha zordur. Bu nedenle, dinitrobenzen, nitrobenzenden, yükseltilmiş bir sıcaklıkta bir nitrik ve sülfürik asit karışımı ile daha fazla nitrasyon yoluyla elde edilebilir. Ortaya çıkan ürün ağırlıklı olarak (%93) meta-dinitrobenzenden oluşacaktır. Trinitrobenzeni doğrudan elde etmek bile mümkündür. Ancak bunun için bor triflorürün yanı sıra daha da katı koşulların kullanılması gerekiyor.
Aynı şekilde nitrobenzen de sülfonlanabilir. Bunu yapmak için çok güçlü bir kükürtleştirici ajan kullanın - oleum (sülfürik asit içinde kükürt oksit VI çözeltisi). Reaksiyon karışımının sıcaklığı en az 80 °C olmalıdır. Başka bir elektrofilik ikame reaksiyonu, doğrudan halojenasyondur. Katalizör olarak güçlü Lewis asitleri (alüminyum klorür, bor triflorür vb.) ve yüksek sıcaklıklar kullanılır.
Nükleofilik ikame
Yapısal formülden de anlaşılacağı gibi, nitrobenzen güçlü elektron verici bileşiklerle reaksiyona girebilir. Bumuhtemelen nitro grubunun etkisinden dolayı. Böyle bir reaksiyonun bir örneği, alkali metallerin konsantre veya katı hidroksitleri ile etkileşimidir. Ancak bu reaksiyon sodyum nitrobenzen oluşturmaz. Nitrobenzenin kimyasal formülü, çekirdeğe bir hidroksil grubunun eklenmesini, yani nitrofenol oluşumunu önerir. Ancak bu, yalnızca oldukça zorlu koşullar altında gerçekleşir.
Organomagnezyum bileşikleri ile benzer bir reaksiyon meydana gelir. Hidrokarbon radikali, nitro grubuna orto veya para pozisyonunda çekirdeğe bağlanır. Bu durumda bir yan işlem, nitro grubunun amino grubuna indirgenmesidir. Birkaç nitro grubu varsa, nükleofilik ikame reaksiyonları daha kolaydır, çünkü bunlar çekirdeğin elektron yoğunluğunu daha da güçlü bir şekilde çekecektir.
Kurtarma reaksiyonu
Bildiğiniz gibi nitro bileşikleri aminlere indirgenebilir. Nitrobenzen, formülü bu reaksiyonun olasılığını düşündüren bir istisna değildir. Endüstride anilin sentezi için sıklıkla kullanılır.
Fakat nitrobenzen birçok başka geri kazanım ürünü verebilir. Çoğu zaman, atomik hidrojen ile indirgeme, salınması sırasında kullanılır, yani, reaksiyon karışımında bir asit-metal reaksiyonu gerçekleştirilir ve salınan hidrojen, nitrobenzen ile reaksiyona girer. Genellikle bu etkileşim anilin üretir.
Nitrobenzen bir amonyum klorür çözeltisi içinde çinko tozu ile işlenirse, reaksiyon ürünü N-fenilhidroksilamin olacaktır. Bu bileşik, standart yolla oldukça kolay bir şekilde anilin'e indirgenebilir veya güçlü bir oksitleyici madde ile tekrar nitrobenzene oksitlenebilir.
İndirgeme, platin, paladyum veya nikel varlığında moleküler hidrojen ile gaz fazında da gerçekleştirilebilir. Bu durumda, anilin de elde edilir, ancak genellikle istenmeyen olan benzen halkasının kendisinin indirgenme olasılığı vardır. Bazen Raney nikeli gibi bir katalizör de kullanılır. Hidrojenle doymuş ve %15 alüminyum içeren gözenekli nikeldir.
Nitrobenzen potasyum veya sodyum alkolatlar tarafından indirgendiğinde, azoksibenzen oluşur. Alkali bir ortamda daha güçlü indirgeyici maddeler kullanırsanız, azobenzen elde edersiniz. Bu reaksiyon da oldukça önemlidir, çünkü bazı boyalar onun yardımıyla sentezlenir. Azobenzen, hidrazobenzen oluşturmak için alkalin bir ortamda daha fazla indirgemeye tabi tutulabilir.
Başlangıçta, nitrobenzenin indirgenmesi amonyum sülfür ile gerçekleştirildi. Bu yöntem 1842'de N. N. Zinin tarafından önerildi, bu nedenle reaksiyon onun adını taşıyor. Ama şu anda verimi düşük olduğu için pratikte nadiren kullanılmaktadır.
Uygulama
Nitrobenzenin kendisi çok nadiren kullanılır, yalnızca seçici bir çözücü (örneğin, selüloz eterler için) veya hafif bir oksitleyici ajan olarak kullanılır. Bazen metal parlatma solüsyonlarına eklenir.
Üretilen nitrobenzenin neredeyse tamamı, diğer faydalı maddelerin (örneğin, anilin) sentezi için kullanılır.ilaçların, boyaların, polimerlerin, patlayıcıların vb. sentezi için kullanılır.
Tehlike
Fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı nitrobenzen çok tehlikeli bir bileşiktir. NFPA 704'e göre dörtte üç sağlığa zararlıdır. Solunması veya mukoza zarları yoluyla alınmasının yanı sıra cilt yoluyla da emilir. Büyük bir nitrobenzen konsantrasyonu ile zehirlendiğinde, bir kişi bilincini kaybedebilir ve ölebilir. Düşük konsantrasyonlarda, zehirlenme belirtileri halsizlik, baş dönmesi, kulak çınlaması, mide bulantısı ve kusmayı içerir. Nitrobenzen zehirlenmesinin bir özelliği, yüksek enfeksiyon oranıdır. Semptomlar çok hızlı ortaya çıkar: refleksler bozulur, içinde methemoglobin oluşumu nedeniyle kan koyu kahverengi olur. Bazen ciltte kızarıklıklar olabilir. Ölümcül doz hakkında kesin veri olmamasına rağmen, uygulama için yeterli konsantrasyon çok düşüktür. 1-2 damla nitrobenzenin bir kişiyi öldürmek için yeterli olduğu bilgisi genellikle özel literatürde bulunur.
Tedavi
Nitrobenzen zehirlenmesi durumunda, mağdur derhal toksik alandan uzaklaştırılmalı ve kontamine giysilerden arındırılmalıdır. Nitrobenzeni deriden uzaklaştırmak için vücut ılık sabunlu su ile yıkanır. Her 15 dakikada bir kurbana karbojen solunur. Hafif zehirlenmelerde sistamin, piridoksin veya lipoik asit alınmalıdır. Daha ciddi vakalarda intravenöz metilen mavisi veya kromozmon önerilir. saatağız yoluyla nitrobeznol ile zehirlenme, hemen kusturmak ve mideyi ılık suyla durulamak gerekir. Süt de dahil olmak üzere herhangi bir yağ almak kontrendikedir.
