苯胺
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苯胺 | |||
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别名 | 氨基苯、阿尼林油 | ||
识别 | |||
CAS号 | 62-53-3 ![]() 142-04-1((盐酸盐)) ![]() | ||
PubChem | 6115 8870((HCl)) | ||
ChemSpider | 5889 | ||
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYAP | ||
ChEBI | 17296 | ||
DrugBank | DB06728 | ||
KEGG | C00292 | ||
性质 | |||
化学式 | C6H7N | ||
摩尔质量 | 93.126 g·mol⁻¹ | ||
外观 | 无色液体 | ||
密度 | 1.0217 g/ml(液) | ||
熔点 | −6.3 °C | ||
沸点 | 184.13 °C | ||
溶解性(水) | 3.6 g/100 mL,20 °C | ||
pKa | 27(共轭酸的pKa = 4.87) | ||
pKb | 9.40 | ||
黏度 | 3.71 cP(25 °C) | ||
热力学 | |||
ΔcHm⦵ | -3394 kJ/mol | ||
危险性 | |||
欧盟危险性符号 | |||
警示术语 | R:R23/24/25-R40-R41-R43-R48/23/24/25-R68-R50 | ||
安全术语 | S:S1/2-S26-S27-S36/37/39-S45-S46-S61-S63 | ||
NFPA 704 | |||
相关物质 | |||
相关芳香胺 | 1-萘胺、2-萘胺 | ||
相关化学品 | 苯肼、亚硝基苯、硝基苯 | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
苯胺(英语:Aniline)又称阿尼林油、氨基苯,分子式:C
6H
7N(结构简式:C
6H
5NH
2),分子量:93.128,CAS编号:62-53-3。苯胺是最重要的芳香族胺之一,腐鱼味,燃烧的火焰会生烟。
苯胺是最重要的胺类物质之一。主要用于制造染料、药物、树脂,还可以用作橡胶硫化促进剂等。它本身也可作为黑色染料使用。其衍生物甲基橙可作为酸碱滴定用的指示剂。
结构
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fb/Aniline-from-xtal-3D-balls.png/180px-Aniline-from-xtal-3D-balls.png)
苯胺的氨基是有轻微三角锥化的立体结构,氮的杂化程度介于sp2和sp3之间。结果便是,氮的孤对电子处于具有较多p特性的spx杂化轨道中。由于孤对电子与苯环的离域,苯胺中的氨基相比于脂肪胺中氨基的更平坦(即,H-N-H平面与苯环平面的二面角更大)。这样的几何结构反映了两个互相影响的因素:1)氮孤在s占比更大的轨道中稳定化,倾向于三角锥形(通常s轨的能量更低),而2)氮的孤对电子在芳环上的离域又有利于分子的平面化(当为纯p轨与苯环π键轨道重合面积最大)。[1]
同样的,给电子基团取代的苯胺衍生物的氨基立体结构更加三角锥化,而吸电子基取代的则更加平面化。苯胺中大约有12%的孤对电子是s轨特征,对应为sp7.3杂化。[1] (作为参考,烷基胺上氮的孤对电子杂化方式接近于sp3。)
C-N键与H-N-H角平分线的夹角为142.5°。[2](作为参考,sp3杂化的甲胺的该夹角约为125°,sp2杂化的甲酰胺的该夹角为180°。)
C-N键键长也相应地变短,在苯胺中C-N键长为1.41Å,[3]在环己胺中为1.47Å,[4],确认了氮与碳间存在的离域效应。[5]
制备
[编辑]工业上制取苯胺涉及以下两步。首先,苯在 50~60 °C 在浓硫酸和浓硝酸的混合物硝化,得到硝基苯;后者再被催化加氢还原(反应温度通常在 200~300 °C 之间)。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Aniline_from_Nitrobenzene.svg/400px-Aniline_from_Nitrobenzene.svg.png)
商业上,有三档纯度不同的苯胺通过标牌区分:蓝色标牌的阿尼林油(高纯苯胺);红色标牌的阿尼林油(混有一定量的甲基苯胺);以及制取番红用的苯胺,通常是从品红中蒸馏出的。[来源请求]
物理性质
[编辑]- 外观与性状:无色或微黄色油状液体,有强烈气味。
- 熔点(℃):-6.2
- 相对密度(水=1):1.02
- 沸点(℃):184.4
- 相对蒸气密度(空气=1):3.22
- 分子式:C6H7N
- 分子量:93.128
- 粘度,CP 3.71(25℃)
- CAS号62-53-3
- 饱和蒸气压(kPa):2.00(77℃)
- 燃烧热(kJ/mol):3389.8
- 临界温度(℃):425.6
- 临界压力(MPa):5.30
- 辛醇/水分配系数的对数值:0.94
- 折光率1.5863
- 闪点(℃):70
- 爆炸上限%(V/V):11.0
- 爆炸下限%(V/V):1.3
- 溶解性:微溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯。
化学性质
[编辑]弱碱性,由于苯环稳定了氮上的孤对电子,使其碱性较脂肪族胺类低了许多。苯胺能与盐酸化合生成盐酸盐,与硫酸化合成硫酸盐。能起卤化、乙酰化、重氮化等作用。遇明火、可燃。
碱性
[编辑]氮上孤对电子与苯环上π电子相互构成一个大的共轭系统而变得稳定,与此同时离域也降低了氮上电子云的密度,减弱了其质子化的能力,因此苯胺的碱性比环己胺弱103倍(杂化时含有较多的s成分时对氮孤的控制更强)。 苯胺会与强酸反应形成苯铵阳离子(C6H5-NH3 +),也会与锌、铝、铁(III)离子形成盐类沉淀,加热其盐类会释放氨气。[来源请求]
化学活性
[编辑]氨基是活化基团,它能使苯环活化。苯胺更容易进行亲电取代反应,如和溴水作用,立刻形成2,4,6-三溴苯胺。如果要得到一溴产物,则需要用乙酸酐对氨基保护,形成乙酰苯胺,然后再和溴反应,水解之后得到对溴苯胺。[8]
生成重氮盐
[编辑]用处
[编辑]苯胺主要用于生产4,4'-二氨基二苯甲烷。这个二胺之后会和光气反应,生成聚氨酯的前体二苯基甲烷二异氰酸酯。[7]
大部分苯胺都用于生产聚氨酯的前体4,4'-二氨基二苯甲烷。
苯胺的其它用处包括生产橡胶加工化学品(9%)、除草剂(2%)和染料(2%)。[9]它还可以合成像是对乙酰氨基酚的药物,而苯胺在染料工业中最主要的用途是生产靛蓝。[7]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Indigo_cake.jpg/220px-Indigo_cake.jpg)
生化特性
[编辑]- 健康危害:该品主要引起高铁血红蛋白血症、溶血性贫血和肝、肾损害。易经皮肤吸收。急性中毒:患者口唇、指端、耳廓紫绀,有头痛、头晕、恶心、呕吐、手指发麻、精神恍惚等;重度中毒时,皮肤、粘膜严重青紫,呼吸困难,抽搐,甚至昏迷,休克。出现溶血性黄疸、中毒性肝炎及肾损害。可有化学性膀胱炎。眼接触引起结膜角膜炎。慢性中毒:患者有神经衰弱综合征表现,伴有轻度紫绀、贫血和肝、脾肿大。皮肤接触可引起湿疹。
- 环境危害:对环境有危害,对水体可造成污染。
- 燃爆危险:该品可燃,有毒。
- 毒理:苯胺经呼吸道、消化道、皮肤进入人体。生产中经皮肤吸入为主要途径。温度、湿度增加,吸收增加。入血后经氧化作用形成对氨基酚由尿排出。尿中对氨基酚量与高铁血红蛋白量平行关系。呼吸道吸入的少量苯胺以原形有呼吸道排出。苯胺的毒性主要与其代谢产物苯胲有关,苯基羟胺很强的高铁血红蛋白形成能力,使血红蛋白失去携氧能力,机体缺氧、溶血,引起中枢神经系统、心血管系统和其他脏器损伤。
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Alabugin, Igor V. (Professor). Stereoelectronic effects : a bridge between structure and reactivity. Chichester, UK. 2016. ISBN 978-1-118-90637-8. OCLC 957525299.
- ^ 1937-, Carey, Francis A. Organic chemistry 7th. Boston: McGraw-Hill Higher Education. 2008. ISBN 9780073047874. OCLC 71790138.
- ^ Zhang, Huaiyu; Jiang, Xiaoyu; Wu, Wei; Mo, Yirong. Electron conjugation versus π-π repulsion in substituted benzenes: why the carbon-nitrogen bond in nitrobenzene is longer than in aniline. Physical Chemistry Chemical Physics. April 28, 2016, 18 (17): 11821–11828 [2021-11-08]. Bibcode:2016PCCP...1811821Z. ISSN 1463-9084. PMID 26852720. doi:10.1039/c6cp00471g. (原始内容存档于2021-12-18).
- ^ Raczyńska, Ewa D.; Hallman, Małgorzata; Kolczyńska, Katarzyna; Stępniewski, Tomasz M. On the Harmonic Oscillator Model of Electron Delocalization (HOMED) Index and its Application to Heteroatomic π-Electron Systems. Symmetry. 2010-07-12, 2 (3): 1485–1509. Bibcode:2010Symm....2.1485R. ISSN 2073-8994. doi:10.3390/sym2031485
(英语).
- ^ G. M. Wójcik "Structural Chemistry of Anilines" in Anilines (Patai's Chemistry of Functional Groups), S. Patai, Ed. 2007, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/9780470682531.pat0385.
- ^ Caskey, Douglas C.; Chapman, Douglas W., Process for the preparation of arylhydroxylamines, Apr 24, 1985 [2016-06-16], (原始内容存档于2016-10-20)
- ^ 7.0 7.1 7.2 Kahl, Thomas; Schröder, K. W.; Lawrence, F. R.; Elvers, Barbara; Höke, Hartmut; Pfefferkorn, R.; Marshall, W. J. Aniline. Ullmann, Fritz (编). Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry. Wiley: New York. 2007 [2022-08-08]. ISBN 978-3-527-20138-9. OCLC 11469727. doi:10.1002/14356007.a02_303. (原始内容存档于2022-11-18).
- ^ 天津大学有机化学教研室. 《有机化学》第五版. 高等教育出版社, 2014. pp 491-492. ISBN 978-7-04-039598-3
- ^ Aniline. The Chemical Market Reporter. [2007-12-21]. (原始内容存档于2002-02-19).
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