苯胺:一种重要的芳香胺类化合物
苯胺:一种重要的芳香胺类化合物
苯胺,又称“阿尼林油”,是一种重要的芳香胺类化合物,在化学工业中具有广泛的应用。本文将详细介绍苯胺的化学性质、用途、合成方法以及安全注意事项,帮助读者全面了解这种重要的化工原料。
化学性质
苯胺是一种无色油状液体,具有特殊的焦味。其物理性质如下:
- 熔点:-6.3℃
- 沸点:184.13℃(常压)/ 68.3℃(1.333kPa)
- 相对密度:1.02173
- 折光率:1.5863
- 水溶性:1g溶于28.6ml水、15.7ml热水
- 有机溶剂:与乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂混溶
苯胺呈碱性,pKb值为9.30,0.2mol水溶液pH值为8.1。它能与酸反应生成铵盐,与碱金属或碱土金属形成盐。由于氨基的存在,苯胺作为亲核试剂能进行多种亲核反应,同时使芳环上的电子云密度增大,易于发生亲电取代反应。
化学反应
苯胺是一种弱碱,能与稀盐酸反应生成盐。苯胺分子中的氨基是强的邻对位定位基,使苯环上的电子云密度增加,尤其是邻对位电子密度较高,容易发生亲电取代反应。例如,稀的苯胺水溶液与溴水反应,可以得到2,4,6-三溴苯胺白色沉淀。
在过量强酸溶液中,苯胺与亚硝酸发生重氮化反应。苯胺容易被氧化成苯醌及一系列复杂产物。在空气中放置,苯胺会逐渐被氧化变为红褐色。用K2Cr2O7酸性溶液氧化苯胺可以得到黑色物质。硝基苯还原可以制得苯胺,常用的还原剂有Fe+HCl、Fe+H2O或催化氢化。
用途
苯胺是染料工业的重要原料,对人造染料工业的发展起到了重要作用。1856年,英国化学家潘琴从煤焦油中提炼出苯胺,意外发现了第一个人造染料——阿尼林紫。此后,苯胺被广泛用于生产各种染料,如靛蓝、碱性品红染料等。苯胺还用于制取氧化染料苯胺黑,这种染料具有耐洗、耐晒的特点。此外,苯胺还是磺胺药物的基本原料,由苯胺先经磺化制成对氨基苯磺酸,再由它衍生而制成各类磺胺药物。苯胺还是一些合成树脂的重要原料,还用作橡胶硫化促进剂等。
合成方法
目前,以硝基苯、氯苯及苯酚为原料的苯胺制造工艺已实现工业化。传统的硝基苯还原法虽然古老,但由于可以副产高价的氧化铁颜料,至今仍在使用。随着苯胺需求的增长,其制法改为硝基苯的气相氢气还原法,例如在300~475℃下使用镍或铜为基础的催化剂进行固定床加氢。
近年来,日本开发了氯苯或苯酚的氨解方法。氯苯在氯化亚铜、氯化铵存在下,与氨水在180~220℃加压反应,转化率达91%。苯酚在催化剂存在下,可进行气相氨解,以二氧化硅·氧化铝等为催化剂,在425℃和20MPa(200kgf/cm2)加压下进行反应,苯胺转化率达90%,副产二苯胺和咔唑。
危险性
苯胺具有较强的毒性,易经皮肤吸收,以及经呼吸道吸入而引起中毒。液态吸收率为每平方厘米皮肤每小时吸收苯胺0.2mg,气温升高会增加吸收量。中毒症状包括头晕、乏力、嘴唇发黑、指甲发黑、呕吐等,饮酒后更容易引起中毒,事先服用牛奶有解毒作用。在车间空气中的最高容许浓度为5ppm。大鼠口服致死中量为440mg/kg。
苯胺遇明火、强氧化剂、高温有火灾危险。其物理性质如下:
- 相对密度:1.02(20℃)
- 凝固点:-6.2℃
- 沸点:184.4℃
- 闪点:70℃
- 自燃点:615℃
- 爆炸极限:下限为1.3%
贮存时应置于阴凉通风处,搬运时要轻拿轻放,操作时需使用防护用具,污染处应用水冲洗,消防方法包括用水、泡沫、二氧化碳和砂土。中毒急救时禁用醇类制剂。工业上多用硝基苯在铁和盐酸或含有铁和少量氯化亚铁的水溶液中进行还原制得。苯胺是合成苯胺染料、磺胺药物、苯胺甲醛树脂等的中间体,也是橡胶硫化的促进剂和火箭燃料。联合国编号(UN No.)为1547/6068/6.1-02/335,国内品名编号为61746,属有机有毒品。