Анилин

Од testwiki
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Предлошка:Short description Предлошка:Other uses Предлошка:Distinguish Предлошка:Chembox

Анилин (Предлошка:Ety, и -ин што означува изведена супстанција)[1] е органско соединение со формула Предлошка:Chem2. Составен e од фенилна група (Предлошка:Chem2) поврзана со аминогрупа (Предлошка:Chem2), анилинот е наједноставниот ароматичен амин. Тоj е индустриски значајна стоковна хемикалија, како и сестран почетен материјал за фини хемиски синтези. Неговата главна употреба е во производството на прекурсори на полиуретан, бои и други индустриски хемикалии. Како и повеќето испарливи амини, има мирис на расипана риба. Лесно е запаллив, гори со зачаден пламен карактеристичен за ароматичните соединенија.[2] Тој е токсичен за луѓето.

Во однос на бензенот, тој е богат со електрони. Така, тој побрзо учествува во реакциите на електрофилна ароматична супституција. Тој е исто така склон кон оксидација: додека свежо прочистениот анилин е речиси безбојно масло, изложувањето на воздух резултира со постепено затемнување во жолто или црвено, поради формирање на силно обоени, оксидирани нечистотии. Анилинот може да се диазотизира за да се добие диазониум сол, која потоа може да претрпи различни реакции на нуклеофилна супституција.

Како и другите амини, анилинот е и база (pKaH = 4.6) и нуклеофил, иако послаб за разлика од другите структурно слични алифатични амини.

BБидејќи поранешниот извор на бензенот од кој се добивал бил јагленовиот катран, анилинските бои се нарекуваат и бои на јагленовиот катран.

Структура

Ball-and-stick model of aniline from the crystal structure at 252 K

Арил-N растојанија

Во анилин, должината на C−N врската е 1,41 Å,[3] во споредба со 1,47 Å за циклохексиламин,[4] што укажува на делумна π-врска помеѓу N и C.[5] The C(aryl)-NH2 distance in anilines is highly sensitive to substituent effects. Растојанието C(арил)-NH2 во анилините е високо чувствително на ефектите кои потекнуваат од присутните супституенти. Ова растојание е 1,34 Å кај 2,4,6-тринитроанилин наспроти 1,44 Å кај 3-метиланилин.[6]

Пирамидализација

Аминот во анилините е малку пирамидализирана молекула, со хибридизација на азотот некаде помеѓу sp3 и sp2. Азотот е опишан како со висок p карактер. Аминогрупата во анилин е порамна (т.е. е „поплитка пирамида“) од онаа во алифатичен амин, поради конјугација на слободниот електронски пар со арилниот супституент. Набљудуваната геометрија одразува компромис помеѓу два конкурентни фактори: 1) стабилизацијата на N слободниот електронски пар во орбитала со значителен s карактер ја фаворизира пирамидализацијата (орбиталите со s карактер се пониски по енергија), додека 2) делокализацијата на N слободниот електронски пар во арилниот прстен ја фаворизира планарноста (слободниот електронски пар во чиста p орбитала дава најдобро преклопување со орбиталите на п системот на бензенскиот прстен).[7][8]

Во согласност со овие фактори, супституираните анилини со групи кои дoнираат електрони се повеќе пирамидализирани, додека оние со групи што повлекуваат електрони се попланарни. Во матичниот анилин, слободниот електронски пар е приближно 12 % s карактер, што одговара на sp7.3 хибридизацијата.[7] (За споредба, алкиламините генерално имаат слободни електронски парови во орбиталите кои се блиску до sp3.)

Аголот на пирамидализација помеѓу C–N врската и симетралата на аголот H–N–H е 142.5°.[9] За споредба, кај посилно пирамидалниот метиламин оваа вредност е ~125°,додека онаа на формамидот има агол од 180°.

Производство

Индустриското производство на анилин вклучува два чекори. Прво, бензенот се нитрира со мешавина од концентрирана азотна киселина и концентрирана сулфурна киселина на 50 до 60 °C за да се добие нитробензен. Нитробензенот потоа се хидрогенира (обично на 200–300 °C) во присуство на метални катализатори:[10]

Редукцијата на нитробензенот во анилин за првпат беше изведена од Николај Зинин во 1842 година, користејќи неоргански сулфид како редуктант (реакција на Зинин). Редукцијата на нитробензенот во анилин исто така беше изведена како дел од редукциите изведени од Антоан Бешамп во 1854 година, користејќи железо како редуктант (Бешамп редукција).

Анилин алтернативно може да се подготви од амонијак и фенол добиени од процесот на кумен.[2]

Во трговијата, се разликуваат три брендови на анилин: анилинско масло за сино, кое е чист анилин; анилинско масло за црвено, мешавина од еквимолекуларни количества на анилин и орто- и пара-толуидини; и анилинско масло за сафранин, кое содржи анилин и орто-толуидин и се добива од дестилатот (échappés) од соединувањето на фуксин.Предлошка:Sfn

Поврзани деривати на анилин

Познати се многу аналози на анилин каде што фенилната група е дополнително супституирана. Тие вклучуваат толуидини, ксилидини, хлороанилини, аминобензоеви киселини, нитроанилини и многу други. Тие често се подготвуваат со нитрирање на супституираните ароматични соединенија, проследено со редукција. На пример, овој пристап се користи за претворање на толуен во толуидини и хлоробензен во 4-хлороанилин.[2] Алтернативно, со користење на пристапите на Buchwald-Hartwig спојување или Ullmann реакција, арил халидите може да се аминираат со воден или гасовит амонијак.[11]

Реакции

Хемијата на анилинот е богата бидејќи соединението е евтино и достапно долги години. Подолу се дадени неколку класи на неговите реакции.

Оксидација

Примерок од 2,6-диизопропиланилин, безбојна течност кога е чиста, што ја илустрира тенденцијата на анилините да се оксидираат во воздухот до производи со темна боја.

Оксидацијата на анилин е добро испитана и таа може да резултира со реакции локализирани на азотот или почесто да резултира со формирање на нови C-N врски. Во алкалнен раствор се добива азобензен, додека со арсенова киселина се произведува материја со виолетова боја – виоанилин. Хромната киселина го претвора во хинон, додека хлоратите, во присуство на одредени метални соли (особено на ванадиум), даваат анилин црно. Хлороводородна киселина и калиум хлорат даваат хлоранил. Калиум перманганат во неутрален раствор го оксидира до нитробензен; во алкален раствор до азобензен, амонијак и оксална киселина; во кисел раствор до анилин црно. Со хипохлорната киселина дава 4-аминофенол и пара-амино дифениламин.Предлошка:Sfn Оксидацијата со персулфат дава различни полианилини. Овие полимери покажуваат богати редокс и киселинско-базни својства.

Полианилините може да се формираат при оксидација на анилин.

Електрофилни реакции на орто- и пара-позиции

Како и фенолите, дериватите на анилин се многу подложни на реакции на електрофилна супституција. Неговата висока реактивност одразува дека тоа е енамин, кој ја подобрува способноста на прстенот да донира електрони. На пример, реакцијата на анилин со сулфурна киселина на 180 °C произведува сулфанилна киселина, Предлошка:Chem2.

Ако на анилинот се додаде бромна вода, бромната вода се обезбојува и се формира бел талог од 2,4,6-трибромоанилин. За да се создаде моно-супституиран производ, потребна е заштита со ацетил хлорид:

Анилин може да реагира со бром дури и на собна температура во вода. Се додава ацетил хлорид за да се спречи триброминација.

Реакцијата за формирање на 4-бромоанилин е да се заштити аминот со ацетил хлорид, а потоа да се хидролизира, за повторно да се формира анилинот.

TНајголемата индустриска реакција на анилин вклучува негова алкилација со формалдехид. Прикажана е идеализирана равенка:

2CA6HA5NHA2+CHA2O⟶CHA2(CA6HA4NHA2)A2+HA2O

Добиениот диамин е прекурсор на 4,4'-MDI и сродните диизоцијанати.

Реакции на азот

Базност

Анилинот е слаба база. Ароматичните амини како што е анилинот се генерално многу послаби бази од алифатичните амини. Анилин реагира со силни киселини за да формира анилиниум (или фениламониум) јон (Предлошка:Chem2).

Традиционално, слабата базност на анилинот се припишува на комбинацијата на индуктивен ефект од поелектронегативните sp2 јаглеродни атоми и резонантни ефекти, бидејќи слободниот електронски пар на азотот е делумно делокализиран во пи системот на бензенскиот прстен. (видете ја сликата подолу):

Осамениот електронски пар на азот се делокализира во пи системот на бензенскиот прстен. Ова е одговорно за послабата базност на азотот во споредба со другите амини.

Во таквата анализа недостасува размислувањето за решавање. Анилинот е, на пример, побазен од амонијакот во гасовита фаза, но десет илјади пати помалку базен во воден раствор.

Ацилација

Предлошка:Main Анилин реагира со ацил хлориди како што е ацетил хлорид за да даде амиди. Амидите формирани од анилин понекогаш се нарекуваат анилиди, на пример CH3−CO−NH−C6H5 е ацетанилид. На високи температури, анилинот и карбоксилните киселини реагираат и даваат анилиди.[12]

N-алкилација

N-метилацијата на анилин со метанол на покачени температури со помош на киселински катализатори дава ''N''-метиланилин и ''N'',''N''-диметиланилин:

CA6HA5NHA2+2CHA3OH⟶CA6HA5N(CHA3)A2+2HA2O

N-метиланилин and N,N-диметиланилин се безбојни течности со точки на вриење од 193–195 °C и 192 °C, соодветно. Овие деривати се од голема важност во индустријата за бои. Анилин директно се комбинира со алкил јодиди за да формира секундарни и терциерни амини.Предлошка:Sfn

Деривати на јаглерод дисулфид

BСварен со јаглерод дисулфид, тој дава сулфокарбанилид (дифенилтиоуреа) (Предлошка:Chem2), кој може да се разложи на фенил изотиоцијанат (C6H5CNS) и трифенил гванидин (Предлошка:Chem2).Предлошка:Sfn

Диазотирање

Анилин и неговите деривати кои се супституирани во прстенот реагираат со азотна киселина за да формираат диазониум соли. Преку овие интермедиери, аминогрупата може да се претвори во хидроксилна (Предлошка:Chem2), нитрилна (Предлошка:Chem2), или халидна group (Предлошка:Chem2, каде што X е халоген) преку Sandmeyer-ови реакции. Оваа диазониум сол, исто така, може да реагира со Предлошка:Chem2 и фенол за да произведе боја позната како бензеназофенол, во процес наречен азо куплирање. Реакцијата на претворање на примарниот ароматичен амин во диазониум сол се нарекува диазотирање. Во оваа реакција примарниот ароматичен амин реагира со натриум нитрит и 2 мола на HCl, познато како ледено ладна смеса, бидејќи температурата на која се одвива реакцијата треба да биде 0.5 °Cи притоа се формира бензен диазониум сол како главен производ покрај вода и натриум хлорид.

Други реакции

Тој реагира со нитробензен за да произведе феназин во реакцијата Wohl-Aue. Со негово хидрогенирање се добива циклохексиламин.

Како стандарден реагенс во лабораториите, анилинот се користи за многу реакции. Неговиот ацетат се користи во тестот на анилин ацетат за јаглени хидрати, идентификувајќи ги пентозите со конверзија во фурфурал. Се користи за боење на невралната РНК во сина во реакцијата - дамката на Nissl.Предлошка:Citation needed

Употреба

Анилинот претежно се користи за подготовка на метилендианилин и сродни соединенија со кондензација со формалдехид. Диамините се кондензираат со фосген за да се добие метилен дифенил диизоцијанат, прекурсор на уретанските полимери.[2]

Повеќето, анилин се троши во производството на метилендианилин, прекурсор на полиуретаните.

Други употреби вклучуваат хемикалии за обработка на гума (9%), хербициди (2%), бои и пигменти (2%).[13] Како адитиви на гумата, дериватите на анилин, како што се фенилендиамините и дифениламинот, се антиоксиданти. Парацетамол е еден од лековите кои се подготвени од анилин (ацетаминофен, тиленол). Основната употреба на анилин во индустријата за бои е како прекурсор на индиго, сината боја на сините фармерки.[2]

Историја

Анилин првпат бил изолиран во 1826 година од Ото Унвердорбен со деструктивна дестилација на индиго.[14] Тој го нарече Кристалин. Во 1834 година, Фридлиб Рунге изолирал супстанца од катран од јаглен што се претвора во убава сина боја кога се третира со хлорид на вар. Тој го нарекол кианол или цијанол.[15] Во 1840 година, Карл Јулиус Фрицше (1808–1871 година) третирал индиго со каустична поташа (калиум хидроксид) и добил масло што го нарекол анилин, по растението кое дава индиго, анил (Indigofera suffruticosa).[16][17] Во 1842 година, Николај Николаевич Зинин го редуцирал нитробензенот и добил база што ја нарекол бензидам.[18] Во 1843 година, Август Вилхелм фон Хофман покажал дека сите тие се иста супстанција, позната потоа како фениламин или анилин.[19]

Грутка од индиго боја, која е подготвена од анилин.

Индустријата за синтетички бои

Во 1856 година, додека се обидувал да синтетизира кинин, студентот на фон Хофман, Вилијам Хенри Перкин, го открил маувеинот и преминал во индустријата, произведувајќи ја првата комерцијална синтетичка боја. Следеа и други анилински бои, како што се фуксин, сафранин и индулин. Во времето на откривањето на маувеинот, анилинот бил скап. Набргу потоа, применувајќи го методот пријавен во 1854 година од Антоан Бешамп,[20] тој се подготвувал „со тони“.[21] Редукцијата на Бешамп овозможи еволуција на огромна индустрија за бои во Германија. Денес, името на BASF, првично Badische Anilin- und Soda-Fabrik (англиски: Baden Aniline and Soda Factory), сега најголемиот хемиски снабдувач, го повторува наследството на индустријата за синтетички бои, изградена преку анилински бои и проширена преку поврзаните азо бои. Првата азо боја била анилинска жолта.[22]

Напредок во медицината

Кон крајот на 19 век, дериватите на анилин, како што се ацетанилид и фенацетин, се појавија како аналгетски лекови, со нивните срцево-супресивни несакани ефекти честопати се спротивставуваат со кофеинот.[23] Во текот на првата деценија на 20 век, додека се обидувал да ги модифицира синтетичките бои за лекување на африканската болест на спиење, Пол Ерлих – кој го измислил терминот хемотерапија за неговиот магичен пристап кон медицината – не успеал и се префрлил на модифицирање на атоксилот на Бешамп, првиот органски арсеник лек и доби лек за третман за сифилис – салварсан – првиот успешен хемотераписки агенс. Целниот микроорганизам на Салварсан, кој сè уште не беше препознаен како бактерија, сè сметаше дека е паразит, а медицинските бактериолози, веруваа дека бактериите не се подложни на хемотерапевтскиот пристап и го игнорираа извештајот на Александар Флеминг во 1928 година за ефектите на пеницилинот.[24]

Во 1932 година, Bayer побара медицинска примена на своите бои. Герхард Домаг ја идентификуваше како антибактериска црвената азо боја, воведена во 1935 година како прв антибактериски лек, пронтосил, набрзо пронајден во Институтот Пастер како пролек деградиран in vivo во сулфаниламид - безбоен посредник за многу, многу брзи азо бои - веќе со истечен патент, синтетизиран во 1908 година во Виена од истражувачот Пол Гелмо за неговото докторско истражување.[24] До 1940-тите, беа произведени над 500 поврзани сулфа лекови.[24] Лековите со голема побарувачка за време на Втората светска војна (1939–45), овие први чудотворни лекови, хемотерапија со широка ефикасност, ја поттикнаа американската фармацевтска индустрија.[25] Во 1939 година, на Универзитетот Оксфорд, барајќи алтернатива за сулфа лековите, Хауард Флори го разви пеницилинот на Флеминг во првиот системски антибиотски лек, пеницилин Г. го ограничи на локална употреба.) По Втората светска војна, Корнелиус П. Роадс го воведе хемотерапевтскиот пристап во лекувањето на ракот.[26]

Ракетно гориво

Некои рани американски ракети, како што се Aerobee и WAC Corporal, користеле мешавина од анилин и фурфурил алкохол како гориво, со азотна киселина како оксидатор. Комбинацијата е хиперголична, пали при контакт помеѓу горивото и оксидаторот. Исто така е густо и може да се чува подолг период. Анилинот подоцна бил заменет со хидразин.[27]

Токсикологија и тестирање

Анилинот е токсичен со вдишување на неговата пареа, голтање или перкутана апсорпција.[28][29] IARC го наведува во групата 3 (не може да се класифицира според неговата канцерогеност за луѓето) поради ограничените и контрадикторни достапни податоци. Раното производство на анилин резултираше со зголемени инциденти на рак на мочниот меур, но овие ефекти сега се припишуваат на нафтиламините, а не на анилините.[2]

Анилинот е вмешан како една од можните причини за изумирање на шумите.[30]

Постојат многу методи за детекција на анилин.[31]

Оксидативно оштетување на ДНК

Изложеноста на стаорците на анилин може да предизвика одговор кој е токсичен за слезината, вклучително и тумороген одговор.[32] Стаорците изложени на анилин во водата за пиење покажаа значително зголемување на оксидативното оштетување на ДНК на слезината, откриено како 2,8 пати зголемување на 8-хидрокси-2’-деоксигуанозин

(8-OHdG) во нивната ДНК.[32] Иако патеката за поправка на базна ексцизија беше исто така активирана, неговата активност не беше доволна за да се спречи акумулацијата на 8-OHdG. Акумулацијата на оксидативните оштетувања на ДНК во слезината по изложување на анилин може да ги зголеми мутагените настани кои се во основата на туморигенезата.

Наводи

Предлошка:Reflist

Белешки

Надворешни врски

Предлошка:Ризница-врска

Предлошка:Нормативна контрола

  1. ↑ Предлошка:Cite web
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Предлошка:Cite book
  3. ↑ Предлошка:Cite journal
  4. ↑ Предлошка:Cite journal
  5. ↑ G. M. Wójcik "Structural Chemistry of Anilines" in Anilines (Patai's Chemistry of Functional Groups), S. Patai, Ed. 2007, Wiley-VCH, Weinheim. Предлошка:Doi.
  6. ↑ Предлошка:Cite book
  7. ↑ 7,0 7,1 Предлошка:Cite book
  8. ↑ Alabugin I. V.; Manoharan, M.; Buck, M.; Clark, R. J. Substituted Anilines: The Tug-Of-War between Pyramidalization and Resonance Inside and Outside of Crystal Cavities. THEOCHEM, 2007, 813, 21-27. http://dx.doi.org/10.1016/j.theochem.2007.02.016.
  9. ↑ Предлошка:Cite book
  10. ↑ Предлошка:Citation
  11. ↑ Предлошка:Cite web
  12. ↑ Предлошка:OrgSynth
  13. ↑ Предлошка:Cite news
  14. ↑ Предлошка:Cite journal
  15. ↑ F. F. Runge (1834) "Ueber einige Produkte der Steinkohlendestillation" (On some products of coal distillation), Annalen der Physik und Chemie, 31: 65–77 (see page 65), 513–524; and 32: 308–332 (see page 331).
  16. ↑ J. Fritzsche (1840) "Ueber das Anilin, ein neues Zersetzungsproduct des Indigo" (On aniline, a new decomposition product of indigo), Bulletin Scientifique [publié par l'Académie Impériale des Sciences de Saint-Petersbourg], 7 (12): 161–165. Reprinted in:
    • J. Fritzsche (1840) "Ueber das Anilin, ein neues Zersetzungsproduct des Indigo", Justus Liebigs Annalen der Chemie, 36 (1): 84–90.
    • J. Fritzsche (1840) "Ueber das Anilin, ein neues Zersetzungsproduct des Indigo", Journal für praktische Chemie, 20: 453–457. In a postscript to this article, Erdmann (one of the journal's editors) argues that aniline and the "cristallin", which was found by Unverdorben in 1826, are the same substance; see pages 457–459.
  17. ↑ synonym I anil, ultimately from Sanskrit "nīla", dark-blue.
  18. ↑ N. Zinin (1842). "Beschreibung einiger neuer organischer Basen, dargestellt durch die Einwirkung des Schwefelwasserstoffes auf Verbindungen der Kohlenwasserstoffe mit Untersalpetersäure" (Description of some new organic bases, produced by the action of hydrogen sulfide on compounds of hydrocarbons and hyponitric acid [H2N2O3]), Bulletin Scientifique [publié par l'Académie Impériale des Sciences de Saint-Petersbourg], 10 (18): 272–285. Reprinted in: N. Zinin (1842) "Beschreibung einiger neuer organischer Basen, dargestellt durch die Einwirkung des Schwefelwasserstoffes auf Verbindungen der Kohlenwasserstoffe mit Untersalpetersäure", Journal für praktische Chemie, 27 (1): 140–153. Benzidam is named on page 150. Fritzsche, Zinin's colleague, soon recognized that "benzidam" was actually aniline. See: Fritzsche (1842) Bulletin Scientifique, 10: 352. Reprinted as a postscript to Zinin's article in: J. Fritzsche (1842) "Bemerkung zu vorstehender Abhandlung des Hrn. Zinin" (Comment on the preceding article by Mr. Zinin), Journal für praktische Chemie, 27 (1): 153.
    See also: (Anon.) (1842) "Organische Salzbasen, aus Nitronaphtalose und Nitrobenzid mittelst Schwefelwasserstoff entstehend" (Organic bases originating from nitronaphthalene and nitrobenzene via hydrogen sulfide), Annalen der Chemie und Pharmacie, 44: 283–287.
  19. ↑ August Wilhelm Hofmann (1843) "Chemische Untersuchung der organischen Basen im Steinkohlen-Theeröl" (Chemical investigation of organic bases in coal tar oil), Annalen der Chemie und Pharmacie, 47: 37–87. On page 48, Hofmann argues that krystallin, kyanol, benzidam, and aniline are identical.
  20. ↑ A. Béchamp (1854) "De l'action des protosels de fer sur la nitronaphtaline et la nitrobenzine. Nouvelle méthode de formation des bases organiques artificielles de Zinin" (On the action of iron protosalts on nitronaphthaline and nitrobenzene. New method of forming Zinin's synthetic organic bases.), Annales de Chemie et de Physique, 3rd series, 42: 186 – 196. (Note: In the case of a metal having two or more distinct oxides (e.g., iron), a "protosalt" is an obsolete term for a salt that is obtained from the oxide containing the lowest proportion of oxygen to metal; e.g., in the case of iron, which has two oxides – iron (II) oxide (FeO) and iron (III) oxide (Fe2O3) – FeO is the "protoxide" from which protosalts can be made. See: Wiktionary: protosalt.)
  21. ↑ Perkin, William Henry. 1861-06-08. "Proceedings of Chemical Societies: Chemical Society, Thursday, May 16, 1861". The Chemical News and Journal of Industrial Science. Retrieved on 2007-09-24.
  22. ↑ Auerbach G, "Azo and naphthol dyes", Textile Colorist, 1880 May;2(17):137-9, p 138.
  23. ↑ Wilcox RW, "The treatment of influenza in adults", Medical News, 1900 Dec 15;77():931-2, p 932.
  24. ↑ 24,0 24,1 24,2 D J Th Wagener, The History of Oncology (Houten: Springer, 2009), pp 150–1.
  25. ↑ John E Lesch, The First Miracle Drugs: How the Sulfa Drugs Transformed Medicine (New York: Oxford University Press, 2007), pp 202–3.
  26. ↑ Предлошка:Cite magazine
  27. ↑ Brian Burnell. 2016. http://www.nuclear-weapons.info/cde.htm#Corporal SSM
  28. ↑ Muir, GD (ed.) 1971, Hazards in the Chemical Laboratory, The Royal Institute of Chemistry, London.
  29. ↑ The Merck Index. 10th ed. (1983), p.96, Rahway: Merck & Co.
  30. ↑ Krahl-Urban, B., Papke, H.E., Peters, K. (1988) Forest Decline: Cause-Effect Research in the United States of North America and Federal Republic of Germany. Germany: Assessment Group for Biology, Ecology and Energy of the Julich Nuclear Research Center.
  31. ↑ Basic Analytical Toxicology (1995), R. J. Flanagan, S. S. Brown, F. A. de Wolff, R. A. Braithwaite, B. Widdop: World Health Organization
  32. ↑ 32,0 32,1 Предлошка:Cite journal
Преземено од „https://mk.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=Анилин&oldid=272“