Нитротолуолы

Нитротолуо́лы — органические соединения, нитропроизводные толуола, с общей формулой СН3С6Н5-n(NO2)n, где n = 1, 2, 3.

Содержание

  • 1 Номенклатура
  • 2 Получение
  • 3 Физические свойства
  • 4 Химические свойства
  • 5 Применение
  • 6 Токсичность
  • 7 Примечания
  • 8 Литература

Номенклатура

  • Мононитротолуолы — три изомера по положению заместителя — нитрогруппы:
  • 2-нитротолуол
    (о-нитротолуол, орто-)

  • 3-нитротолуол
    (м-нитротолуол, мета-)

  • 4-нитротолуол
    (п-нитротолуол, пара-)

  • Динитротолуолы — шесть изомеров по положению заместителей — нитрогрупп:
  • 2,3-динитротолуол

  • 2,4-динитротолуол

  • 2,5-динитротолуол

  • 2,6-динитротолуол

  • 3,4-динитротолуол

  • 3,5-динитротолуол

  • Тринитротолуолы — шесть изомеров по положению заместителей — нитрогрупп:
  • 2,3,4-тринитротолуол

  • 2,3,5-тринитротолуол

  • 2,3,6-тринитротолуол

  • 2,4,5-тринитротолуол

  • 2,4,6-тринитротолуол

  • 3,4,5-тринитротолуол

  • Тетранитротолуол имеет 3 изомера.

Получение

  • Прямым нитрованием толуола можно присоединить одну, две или три нитрогруппы. Тетранитротолуолы можно получить лишь непрямыми способами. Присутствие метильной группы существенно облегчает процесс нитрования по сравнению с бензолом[1].
  • В промышленности нитротолуолы получают жидкофазным нитрованием толуола нитрующей смесью (55-66 % H2SO4, 28-32 % HNO3 и 12-20 % Н2О) по непрерывной технологии. Продукт нитрования содержит обычно 55-60 % 2-нитротолуола, 3-4 % 3-нитротолуола и 35-40 % 4-нитротолуола, которые выделяют после отгонки с паром избытка толуола и высушивании остатка. 4-Нитротолуол вымораживают, а 2- и 3-нитротолуолы разделяют перегонкой в вакууме.
  • Технический динитротолуол получают нитрованием технического мононитротолуола нитрующей смесью при 70-80°С. Продукт состоит из 2,4- и 2,6-изомеров (соотв. 75 и 20 %). Обычно их используют без разделения изомеров для получения тринитротолуола.
  • Из тринитротолуолов практический интерес представляет 2,4,6-тринитротолуол — широко используемое взрывчатое вещество. Впервые был получен в 1863 году Юлиусом Вильбрандом. В 1891 году началось промышленное производство в Германии. В промышленности получают непрерывным противоточным нитрованием. От несимметричных изомеров, динитропроизводных, следов тетранитрометана очищают обработкой водным раствором сульфита натрия Na2SO3 или перекристаллизацией из горячего спирта (1:3) или толуола.

Физические свойства

Физические свойства некоторых нитротолуолов
Изомер Молекулярная
масса,
г/моль
Внешний вид Тплав.
°С
Ткип.
°С
Плотность,
г/см³
Растворимость,
г/100 г р-рителя
2-нитротолуол 137,15 желтоватая жидкость -10,6; -9,55метаст.;
-4,1; -3,85
219-219,5; 222-223 1,1629 Бесконечно в этаноле и эфире
3-нитротолуол желтоватая жидкость 15,5-16 231 1,1571 Легко растворим в этаноле и эфире
4-нитротолуол бесцветные ромбические иглы 51,4; 54,5 238 1,2860 Легко растворим в этаноле и эфире
2,3-динитротолуол 182,14 иглы 63
2,4-динитротолуол желтые иглы 69,5-70,5 300разл. 1,521 в эфире 9,4
2,5-динитротолуол иглы 50,5; 52,5 1,282 Легко растворим в этаноле
2,6-динитротолуол ромбические иглы 61; 66 1,283 Растворим в этаноле
3,4-динитротолуол желтые иглы 59,8 1,259 Растворим в этаноле и эфире
3,5-динитротолуол желтые иглы 93 возгоняется 1,277 Растворим в этаноле и эфире
2,3,4-тринитротолуол 227,14 призмы 112 290-310взрыв. 1,620 Легко растворим в эфире
2,3,5-тринитротолуол 92.5 1,620
2,3,6-тринитротолуол 109.8 1,620
2,4,5-тринитротолуол желтые ромбические пластинки 104 290-310взрыв. 1,620 Легко растворим в эфире
2,4,6-тринитротолуол бесцветные многогранники 80,7 240взрыв. 1,654 в эфире 3,33; в ацетоне 109
3,4,5-тринитротолуол 132.0 313разл. 1,620
Смотреть:
Вилючинск

Химические свойства

  • Мононитротолуолы при окислении КМnО4, К2Сr2О7 или МnО2 в кислой среде образуют соответствующие нитробензойные кислоты. При электрохимическом окисление (в СН3СООН или Н24) — нитробензальдегиды.
  • При кипячении с раствором КОН 2-нитротолуол диспропорционирует до 2-аминобензойной (антраниловой) кислоты.
  • Восстановление металлами в кислой среде (для 3-нитротолуола также в нейтральной и щелочной средах) приводит к образованию толуидинов, действие Fe или Zn в щелочной среде — к азо-, азокси- и гидразосоединениям.

Применение

  • 2- и 4-нитротолуолы применяют в синтезе толуидинов, хлорнитротолуолов, нитротолуолсульфокислот, нитротолуолсульфохлоридов, основных красителей,
  • 2-Нитротолуол — реагент для обнаружения и фотометрического определения различных окислителей (Сl2, N03-, NO-2, Au(III), Cr(VI), Cu(II), Cu(III)), а также HCN в воздухе.
  • 4-Нитротолуол — получение 4-нитробензойной кислоты, в производстве гербицидов и каучуков. Применяется в качестве летучего маркера пластических взрывчатых веществ для облегчения обнаружения в целях борьбы с терроризмом согласно Конвенции о маркировке пластических взрывчатых веществ[2].
  • Динитротолуолы используются в органическом синтезе, красках, взрывчатых веществах, и как топливные добавки.
  • 2,4,6-Тринитротолуол является одним из наиболее широко применяемых в военном деле и промышленности взрывчатых веществ.

Токсичность

  • Нитротолуолы токсичны, всасываются через кожу, окисляют гемоглобин крови в метгемоглобин, вызывают анемию, отрицательно влияют на центральную нервную систему, функцию почек и печени. Для всех мононитротолуолов ПДК 3 мг/м³, ЛД50 1,46-1,68 г/кг (мыши, перорально). Для динитротолуолов ПДК 1 мг/м³, ЛД50 0,5-0,8 г/кг (мыши, перорально).
  • При остром отравлении любым из изомеров — двигательное возбуждение, затем заторможенность, нарушение координации движений, клонико-тонические судороги, слюнотечение, акроцианоз, вздутие кишечника.
  • Лица, контактирующие с нитротолуолом в условиях производства, жаловались на головную боль, изжогу, повышенную утомляемость, гипергидроз.

Примечания

  1. Urbansky T. Chemistry and Technology of Explosives. Volume 1. — Pergamon Press, 1964. — P. 265. — 635 p. — ISBN 978-0080102382.
  2. Текст Конвенции на русском языке на веб-сайте ООН (неопр.). Дата обращения: 27 декабря 2014.

Литература

  • Нитротолуолы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8.
  • Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
  • Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А. Начала органической химии. В 2-х томах. — М.: «Химия», 1970. — Т. 2. — 824 с.
  • Общая органическая химия / Под ред. Бартон Д. — М.: «Химия», 1982. — Т. 3. — 738 с.
  • Орлова Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. — Изд. второе, перер. и доп. — Л.: «Химия», 1972. — 688 с.
Рассказать друзьям:

Добавить комментарий