Nitrobenzen

Nitrobenzen
Nitrobenzen
Nazivi
	Drugi nazivi Nitrobenzol ; Nitritbenzen ; Ulje mirbana
Identifikacija
CAS broj	98-95-3 ;
3D model (Jmol)	interaktivna slika;
ChEBI	CHEBI:27798 ;
ChemSpider	7138 ;
ECHA InfoCard	100.002.469
KEGG	C06813 ;
PubChem C ID	7416;
UNII	E57JCN6SSY ;
	SMILES [O-][N+](=O)c1ccccc1; ; ; ; ; ;
Svojstva
Hemijska formula	C6H5NO2
Molarna masa	123,109
Agregatno stanje	žućkasta, uljasta tečnos
Miris	opor, poput paste, lak za cipele do poput badema
Gustina	1,199 g/cm 3
Tačka topljenja	57 °C (135 °F; 330 K)
Tačka ključanja	2.109 °C (3.828 °F; 2.382 K)
Rastvorljivost u vodi	0.19 g/100 ml at 20 °C
Napon pare	0.3 mmHg (25°C)
Magnetna susceptibilnost (χ)	-61.80·10−6 cm3/mol
Viskoznost	1.8112 mPa·s
Opasnosti
GHS grafikoni
GHS signalna reč	Opasnost
GHS opis opasnosti	H301, H311, H331, H351, H360, H372, H412
GHS mere predostrožnosti	P201, P202, P260, P261, P264, P270, P271, P273, P280, P281, P301+310, P302+352, P304+340, P308+313
NFPA 704	2 3 1
Tačka paljenja	88 °C (190 °F; 361 K)
Tačka spontanog; paljenja	480 °C (896 °F; 753 K)
Eksplozivni limiti	1.8%-?
	Letalna doza ili koncentracija (LD, LC):
LD50 (LD50)	780 mg/kg (pacov, oralno); 600 mg/kg (pacov, oralno); 590 mg/kg (miš, oralno);
LDLo (LDLo)	750 mg/kg (pas, oralno)
	SAD zdravstvene granice izlaganja (NIOSH):
PEL (dozvoljivo)	TWA 1 ppm (5 mg/m3) [skin]
REL (preporučeno)	TWA 1 ppm (5 mg/m3) [skin]
IDLH (neposredna opasnost)	200 ppm
Srodna jedinjenja
Srodna jedinjenja	Anilin; Benzendiazonijum hlorid; Nitrozobenzen
	Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
	verifikuj (šta je ?)
	Reference infokutije

Nitrobenzen je organsko jedinjenje, koje sadrži 6 atoma ugljenika i ima molekulsku masu od 123,109 Da.

Nitrobenzen je najjednostavniji od nitrobenzena, sa hemijskom formulom C₆H₅ NO₂. To je bledo žuto ulje nerastvorljivo u vodi sa mirisom poput badema. Zamrzava se i daje zelenkasto-žute kristale. Proizvodi se u velikim količinama od benzena kao preteče anilina. U laboratoriji se povremeno koristi kao rastvarač, posebno za elektrofilne reagense.

Istorija

Nitrobenzen je prvi izolovao Mičerlih 1834. godine i ima važnu ulogu u industriji. Komercijalno se prodaje kao veštačko ulje gorkih badema pod imenom mirban ulje.^[7]

Godine 1847., britanski hemičar Čarls Mensfild (1819-1855) prvi ga je patentirao i komercijalno proizveo za proizvodnju parfema pod imenom Ulje od smirne. Zbog svojih aromatičnih svojstava i mirisa nalik na badem, postao je jeftin esencijalni proizvod koji se koristi u kozmetičkim proizvodima kao što su kreme za ruke i lice i sapuni za domaćinstvo, pa čak i u slatkišima, marcipanima i likerima.^[8]

Proizvodnja

Nitrobenzen se dobija nitrovanjem benzena mešavinom koncentrovane sumporne kiseline, vode i azotne kiseline. Ova mešavina se ponekad naziva "mešana kiselina". Proizvodnja nitrobenzena je jedan od najopasnijih procesa koji se odvija u hemijskoj industriji zbog egzotermnosti reakcije (Δ H = −117 kJ/mol).^[9]

+

H⁺

Svetski kapacitet za nitrobenzen je 1985. iznosio oko 1.700.000 t (3,7×10⁹ lb)^[9]

Proces nitracije uključuje formiranje nitronijum jona (NO₂⁺), nakon čega sledi reakcija njegove elektrofilne aromatske supstitucije sa benzenom. Nitronijum jon se stvara reakcijom azotne kiseline i kiselog sredstva za dehidrataciju, a to je obično sumporna kiselina:

HNO₃ + H⁺ ⇌ NO₂⁺ + H₂O

Nitrobenzen se proizvodi nitracijom benzena, prateći reakcioni mehanizam opisan na sledećoj slici.

Mehanizam reakcije sinteze nitrobenzena.
1. Reaktanti (benzen i NO₂⁺) jon
2. Međustanje
3. Proizvod (nitrobenzen).

Jon NO₂⁺ neophodan za sintezu nitrobenzena može se dobiti počev od azotne kiseline, kojoj odgovara sledeća reakcija :

Da bi se dobio jon NO₂⁺, reakcija mora biti katalizovana pomoću kiseline koja ima određenu specifičnu pKa vrednost različitu od one same azotne kiseline.

Jedna od metoda proizvodnje nitrobenzena je nitracija benzola upotrebom sulfonatne kiseline. Prvi korak se sastoji od protoniranja azotne kiseline:

\mathrm {H_{2}SO_{4}+HNO_{3}\rightarrow HSO_{4}^{-}+H_{2}NO_{3}^{+}}

Ovo je nestabilno i razdvaja:

\mathrm {H_{2}NO_{3}^{+}\rightarrow H_{2}O+NO_{2}^{+}}

Dobijeni katjon nitronijuma reaguje sa benzenom elektrofilnom aromatičnom supstitucijom :

\mathrm {NO_{2}^{+}+C_{6}H_{6}\rightarrow C_{6}H_{5}NO_{2}+H^{+}}

što omogućava dobijanje nitrobenzena. Preostali H⁺ jona koji reaguje sa HSO₄⁻ − jonima dobijenim tokom prvog koraka.

Proizvodnja nitrobenzena u Sjedinjenim Državama iznosila je 617.000 tona 1991. godine.

Osobine

Osobina	Vrednost
Broj akceptora vodonika	2
Broj donora vodonika	0
Broj rotacionih veza	1
Particioni koeficijent^[10] (ALogP)	1,7
Rastvorljivost^[11] (logS, log(mol/L))	-1,8
Polarna površina^[12] (PSA, Å²)	45,8

Upotreba

Približno oko 95% industrijski proizvedenog nitrobenzena je hidrogenizovano u anilin:^[9]

C₆H₅NO₂ + 3 H₂ → C₆H₅NH₂ + 2 H₂O

Anilin je prethodnik uretanskih polimera, hemikalija za gumu, pesticida, boja (posebno azo boja), eksploziva i farmaceutskih proizvoda.

Najviše anilina se troši u proizvodnji metilendianilina, prteče poliuretana.

Specijalizovane aplikacije

Nitrobenzen se takođe koristi za maskiranje neprijatnih mirisa u cipele i sredstvima za poliranje podova, kožnim oblogama, rastvaračima za boje i drugim materijalima. Ponovnim destilovanjem, kao ulje od mirbana, nitrobenzen je korišćen kao jeftin parfem za sapune. Zamenjen je manje toksičnim hemikalijama za ovu svrhu.^[13] Značajno trgovačko tržište za nitrobenzen je njegova upotreba u proizvodnji analgetika paracetamola (takođe poznatog kao acetaminofen) (Mannsville 1991).^[14] Nitrobenzen se takođe koristi u Kerovim ćelijama, pošto ima neobično veliku Kerovu konstantu. Dokazi sugerišu njegovu upotrebu u poljoprivredi kao stimulans rasta/cvetanja biljaka.^[15]

Organske reakcije

Osim što se može pretvoriti u anilin, nitrobenzen se može selektivno redukovati u azoksibenzen,^[16] azobenzen,^[17] nitrozobenzen,^[18] hidrazobenzen,^[19] i fenilhidroksilamin.^[20] Korišćen je kao blagi oksidant u reakcijama kao što je Skraupova sinteza kinolina.^[21]

Bezbednost

Nitrobenzen je visoko toksičan (granična vrednost 5 mg/m³) i lako se apsorbuje kroz kožu.

Produžena izloženost može izazvati ozbiljna oštećenja centralnog nervnog sistema, oštetiti vid, uzrokovati oštećenje jetre ili bubrega, i izazvati anemiju i iritaciju pluća. Udisanje para može izazvati glavobolju, mučninu, umor, vrtoglavicu, cijanozu, slabost u rukama i nogama, a u retkim slučajevima može biti fatalno. Ulje se lako apsorbuje kroz kožu i može povećati broj otkucaja srca (puls), izazvati konvulzije ili retko smrt. Gutanje može na sličan način da izazove glavobolje, vrtoglavicu, mučninu, povraćanje i gastrointestinalnu iritaciju, gubitak osećaja/upotrebe u udovima i takođe izazove unutrašnje krvarenje.^[18]

Agencija za zaštitu životne sredine Sjedinjenih Država smatra nitrobenzen verovatnim kancerogenom za ljude,^[22] i IARC ga je klasifikovao kao kancerogen tipa 2B koji koji glasi: „verovatno kancerogen za ljude“.^[23] Pokazalo se da izaziva adenome i karcinome jetre, bubrega i štitne žlezde kod pacova.^[24]

Klasifikovan je kao izuzetno opasna supstanca u Sjedinjenim Državama kako je definisano u odeljku 302 američkog zakona o planiranju u vanrednim situacijama i pravu zajednice na obaveštenost (42 USC 11002), i podleže strogim zahtevima za izveštavanje od strane objekata koji je proizvode, skladište, ili ga koristiti u značajnim količinama.^[25]

Popularno korišćenje u kulturi

Kratka priča Entonija Berklija "The Avenging Chance" iz 1927. govori o savremenoj upotrebi nitrobenzena. Takođe je u središtu radnje u Berklijevom "Slučaju otrovne čokolade" iz 1929.
U detektivskom romanu Nero Volfa iz 1937. godine Crvena kutija Reksa Stouta, osoba je ubijena tako što je nitrobenzen (koji se naziva i "esencija mirbana") prosuo po njoj u automobilu.
U detektivskom romanu Tekumse Foksa iz 1941. Slomljena vaza Reksa Stouta, pokušava se ubistvo tako što je posuda sa nitrobenzenom pala na čoveka.
U priči Džulijana Sajmonsa „Klub Deda Mraza“ iz 1960. godine, osoba je ubijena nitrobenzenom.

Efekti na životnu sredinu i zdravlje

Čak i kratkotrajno izlaganje supstanci može izazvati negativne efekte u krvi, što dovodi do stvaranja methemoglobina, oblika crvene krvi koji ne učestvuju u prenosu kiseonika. Kao rezultat toga, izloženost može izazvati smanjenje nivoa svesti, čak i sa odloženim dejstvom. Dugotrajna ili ponovljena izloženost supstanci može dovesti do efekata u krvi, slezini i jetri. Nitrobenzen se može apsorbovati u telo udisanjem, kroz kožu ili gutanjem. Prema odluci Ministarstva rada 1044/91, nitrobenzen se smatra opasnošću po genetski materijal, fetus i reprodukciju. Supstanca je potencijalno opasna kancerogena jer može izazvati kancer kod ljudi.

Supstanca je takođe štetna za vodene organizme.

Vidi još

Reference

^ Joanne Wixon; Douglas Kell (2000). „Website Review: The Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes — KEGG”. Yeast. 17 (1): 48—55. doi:10.1002/(SICI)1097-0061(200004)17:1<48::AID-YEA2>3.0.CO;2-H.
^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди
^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.
^ ^а ^б ^в ^г ^д ^ђ ^е NIOSH Џепни водич хемијских хазарда. „#0450”. Nacionalni institut za bezbednost i zdravlje na radu (NIOSH).
^ Ahluwalia, R.; Wanchoo, R. K.; Sharma, S. K.; Vashisht, J. L. (1996). „Density, viscosity, and surface tension of binary liquid systems: Ethanoic acid, propanoic acid, and butanoic acid with nitrobenzene”. Journal of Solution Chemistry. 25 (9): 905—917. ISSN 0095-9782. S2CID 95126469. doi:10.1007/BF00972581.
^ ^а ^б „Nitrobenzene”. Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
^ Competition Science Vision
^ Fashion Victims: The Dangers of Dress Past and Present
^ ^а ^б ^в Booth, Gerald (2007). „Nitro Compounds, Aromatic”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (6th изд.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30385-4. doi:10.1002/14356007.a17_411.
^ Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o.
^ Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t.
^ Ertl P.; Rohde B.; Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e.
^ Hogarth CW (јануар 1912). „a case of poisoning by oil of mirbane (nitro-benzol)”. British Medical Journal. 1 (2665): 183. PMC 2344391  . PMID 20765985. doi:10.1136/bmj.1.2665.183.
^ Bhattacharya, Apurba; Purohit, Vikram C.; Suarez, Victor; Tichkule, Ritesh; Parmer, Gaurang; Rinaldi, Frank (март 2006). „One-step reductive amidation of nitro arenes: application in the synthesis of Acetaminophen”. Tetrahedron Letters. 47 (11): 1861—1864. doi:10.1016/j.tetlet.2005.09.196.
^ „Flowering stimulant composition using nitrobenzene”.
^ Bigelow, H. E.; Palmer, Albert. „Azoxybenzene”. Org. Synth. ; Coll. Vol., 2, стр. 57
^ „Azobenzene”. Org. Synth. 1955. ; Coll. Vol., 3, стр. 103
^ ^а ^б „Nitrosobenzene”. Org. Synth. ; Coll. Vol., 3, стр. 668
^ Karwa, Shrikant L.; Rajadhyaksha, Rajeev A. (јануар 1988). „Selective catalytic hydrogenation of nitrobenzene to hydrazobenzene”. Industrial & Engineering Chemistry Research (на језику: енглески). 27 (1): 21—24. ISSN 0888-5885. doi:10.1021/ie00073a005.
^ „β-Phenylhydroxylamine”. Org. Synth. ; Coll. Vol., 1, стр. 445
^ Clarke, HT; Davis, AW. „Quinoline”. Organic Syntheses. 1: 478.
^ Division, US EPA, ORD, Integrated Risk Information System. „Nitrobenzene CASRN 98-95-3 - IRIS - US EPA, ORD”. cfpub.epa.gov. Приступљено 10. 8. 2017.
^ „Agents Classified by the IARC Monographs, International Agency for Research on Cancer” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 25. 10. 2011. г. Приступљено 10. 8. 2017.
^ National Institutes of Health · U.S. Department of Health and Human Services, Nomination: Nitrobenzene Review committee, 02/02/2010
^ „40 C.F.R.: Appendix A to Part 355—The List of Extremely Hazardous Substances and Their Threshold Planning Quantities” (PDF) (July 1, 2008 изд.). Government Printing Office. Архивирано из оригинала (PDF) 25. 2. 2012. г. Приступљено 29. 10. 2011.

Bibliografija

Complete Dictionary of Scientific Biography - "Mansfield, Charles Blachford" (на језику: енглески). 2008.
Weissermel, Klaus; Hans-Jürgen Arpe; Charlet R. Lindley (2003). Industrial organic chemistry (на језику: енглески) (4 изд.). Wiley-VCH. стр. 375—376. ISBN 3-527-30578-5.

Literatura

Clayden, Jonathan; Greeves, Nick; Warren, Stuart; Wothers, Peter (2001). Organic Chemistry (I изд.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850346-0.
Smith, Michael B.; March, Jerry (2007). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th изд.). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-72091-7.
Katritzky A.R.; Pozharskii A.F. (2000). Handbook of Heterocyclic Chemistry (Second изд.). Academic Press. ISBN 0080429882.

Dodatna literatura

Aniline Production from Nitrobenzene
Encyclopedia of Chemical Processing and Design
Synthetic and Mechanistic Organic Electron Transfer Reactions
Nitrobenzenes—Advances in Research and Application
Information Technology and Agricultural Engineering
Handbook of Commercial Catalysts: Heterogeneous Catalysts
PubChem: Nitrobenzene (језик: енглески)
Human Metabolome Database (HMDB): Nitrobenzene (језик: енглески)
Toxin, Toxin Target Database (T3DB): Nitrobenzene (језик: енглески)
Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG): Nitrobenzene (језик: енглески)
ChemBlink: Nitrobenzene (језик: енглески)

Spoljašnje veze

Nitrobenzene

International Chemical Safety Card 0065
NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
IARC Monograph: "Nitrobenzene"
US EPA factsheet
https://patents.google.com/patent/US9113628
Fiche internationale de sécurité
Fiche de sécurité INRS Архивирано на сајту Wayback Machine (25. октобар 2005)

[1] Joanne Wixon; Douglas Kell (2000). „Website Review: The Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes — KEGG”. Yeast. 17 (1): 48—55. doi:10.1002/(SICI)1097-0061(200004)17:1<48::AID-YEA2>3.0.CO;2-H.

[2] Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди

[3] Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.

[PGCH-4] а ^б ^в ^г ^д ^ђ ^е NIOSH Џепни водич хемијских хазарда. „#0450”. Nacionalni institut za bezbednost i zdravlje na radu (NIOSH).

[AhluwaliaWanchoo1996-5] Ahluwalia, R.; Wanchoo, R. K.; Sharma, S. K.; Vashisht, J. L. (1996). „Density, viscosity, and surface tension of binary liquid systems: Ethanoic acid, propanoic acid, and butanoic acid with nitrobenzene”. Journal of Solution Chemistry. 25 (9): 905—917. ISSN 0095-9782. S2CID 95126469. doi:10.1007/BF00972581.

[IDLH-6] а ^б „Nitrobenzene”. Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).

[7] Competition Science Vision

[8] Fashion Victims: The Dangers of Dress Past and Present

[Booth-9] а ^б ^в Booth, Gerald (2007). „Nitro Compounds, Aromatic”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (6th изд.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30385-4. doi:10.1002/14356007.a17_411.

[10] Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o.

[11] Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t.

[12] Ertl P.; Rohde B.; Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e.

[13] Hogarth CW (јануар 1912). „a case of poisoning by oil of mirbane (nitro-benzol)”. British Medical Journal. 1 (2665): 183. PMC 2344391  . PMID 20765985. doi:10.1136/bmj.1.2665.183.

[14] Bhattacharya, Apurba; Purohit, Vikram C.; Suarez, Victor; Tichkule, Ritesh; Parmer, Gaurang; Rinaldi, Frank (март 2006). „One-step reductive amidation of nitro arenes: application in the synthesis of Acetaminophen”. Tetrahedron Letters. 47 (11): 1861—1864. doi:10.1016/j.tetlet.2005.09.196.

[15] „Flowering stimulant composition using nitrobenzene”.

[16] Bigelow, H. E.; Palmer, Albert. „Azoxybenzene”. Org. Synth. ; Coll. Vol., 2, стр. 57

[17] „Azobenzene”. Org. Synth. 1955. ; Coll. Vol., 3, стр. 103

[ReferenceA-18] а ^б „Nitrosobenzene”. Org. Synth. ; Coll. Vol., 3, стр. 668

[19] Karwa, Shrikant L.; Rajadhyaksha, Rajeev A. (јануар 1988). „Selective catalytic hydrogenation of nitrobenzene to hydrazobenzene”. Industrial & Engineering Chemistry Research (на језику: енглески). 27 (1): 21—24. ISSN 0888-5885. doi:10.1021/ie00073a005.

[20] „β-Phenylhydroxylamine”. Org. Synth. ; Coll. Vol., 1, стр. 445

[21] Clarke, HT; Davis, AW. „Quinoline”. Organic Syntheses. 1: 478.

[22] Division, US EPA, ORD, Integrated Risk Information System. „Nitrobenzene CASRN 98-95-3 - IRIS - US EPA, ORD”. cfpub.epa.gov. Приступљено 10. 8. 2017.

[23] „Agents Classified by the IARC Monographs, International Agency for Research on Cancer” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 25. 10. 2011. г. Приступљено 10. 8. 2017.

[24] National Institutes of Health · U.S. Department of Health and Human Services, Nomination: Nitrobenzene Review committee, 02/02/2010

[gov-right-know-25] „40 C.F.R.: Appendix A to Part 355—The List of Extremely Hazardous Substances and Their Threshold Planning Quantities” (PDF) (July 1, 2008 изд.). Government Printing Office. Архивирано из оригинала (PDF) 25. 2. 2012. г. Приступљено 29. 10. 2011.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]