Бензол

БЕНЗОЛ

Бензол

БЕНЗОЛ (C6H6) — простейший представитель ароматических углеводородов; ценное сырье в производстве красителей, лекарственных препаратов и др. Бесцветная летучая жидкость со специфическим запахом. Плотность 0,879 г/см3; t°кип 80,1°; застывает на холоду в кристаллическую массу, которая плавится при t° 5,5°.

Коэффициент растворимости паров бензола в воде 3,73 при t° 22°; Бензол хорошо растворяется в органических растворителях, а также в жирах и липидах. Под действием ряда реагентов бензол легко замещает водород бензольного кольца на галоген (галоидирование), нитрогруппу (нитрование), сульфогруппу (сульфирование). Соответствующие производные широко применяются в химической промышленности.

Так, нитробензол C6H5NO2) представляет собой желтоватую жидкость с запахом горького миндаля. Для организма токсичен; является исходным продуктом при получении анилина (см. Нитробензол). Технический бензол содержит значительные примеси тиофена, толуола, ксилола. Важнейшим источником промышленного получения бензола и других ароматических углеводородов является каменный уголь.

В больших количествах бензол получают также путем пиролиза нефтяных дистиллятов (керосина, мазута) при t° 500—600° (пиробензол). Сырой бензол подвергается очистке и ректификации, так как в нем содержатся высшие гомологи, непредельные соединения, фенолы, крезолы, сероуглерод, сернистые соединения и др.

Пиробензол — бесцветная, прозрачная жидкость, содержащая около 60% бензола, 15% ксилола и 25% бензина (смесь нафтеновых, парафиновых и непредельных углеводородов).

Бензол находит широкое применение в промышленности как хороший растворитель каучука, смол, различных красок и алкалоидов, как наполнитель (или разбавитель) при изготовлении нитролаков, как исходный продукт для получения различных красителей, химико-фармакологических препаратов, взрывчатых веществ и других продуктов химического синтеза.

См. также Углеводороды.

Профессиональные вредности

Бензол является промышленным ядом политропного действия.

Встречается в производственных условиях при пол учении из каменного угля (коксобензольные заводы), нефти; входит в состав некоторых видов нефти, моторного топлива; в небольших количествах может содержаться в светильном газе, нефтяном газе и т. п.

В производственных условиях может вызвать острое и хроническое отравление путем проникновения в организм через дыхательные пути или (реже) через неповрежденную кожу при попадании на нее. Выводится в неизмененном виде через легкие, в виде фенола, диоксибензола, пирокатехина — с мочой.

Действие высоких концентраций паров бензола сказывается главным образом на центральной нервной системе (наркотическое, отчасти судорожное действие).

При очень высоких концентрациях наступает почти мгновенная потеря сознания и смерть от паралича дыхательного центра в течение нескольких минут.

Цвет лица у пострадавших бледно-розовый или землисто-синюшный. Слизистые оболочки часто вишнево-красного цвета.

Хроническое отравление возникает при длительном воздействии низких концентраций паров бензола, протекает с преимущественным поражением крови и кроветворной системы с развитием гипоаплазии.

Кроветворная функция костного мозга нарушается, как правило, в определенной последовательности (лейкопоэз, тромбоцитопоэз, эритропоэз), хотя возможны и отклонения от установленной закономерности.

В патогенезе бензольных цитопений играет роль также образование аутоантител против различных элементов крови. Помимо гипоаплазий, длительное воздействие бензола может вызвать гиперпластическую реакцию вплоть до развития истинных лейкозов.

Нервная система вовлекается в процесс как непосредственно под влиянием бензола, так и опосредованно — при наличии значительного поражения системы крови.

Длительное воздействие бензола вызывает нарушение деятельности органов пищеварения, печени, сердечно-сосудистой системы, функционального состояния свертывающей системы крови и сосудистой стенки. Наблюдаются расстройства функций органов внутренней секреции, нарушения витаминного баланса. Отмечены неспецифические проявления этой интоксикации — частая заболеваемость гриппом, ангиной, активация туберкулезного процесса.

Различают легкую, средней тяжести и тяжелую формы хронического отравления бензолом.

В легких случаях преобладает неврастенический синдром с дисфункцией вегетативной нервной системы или астено-вегетативный синдром на гиперреактивном фоне; наблюдаются признаки гипотонии. Нерезко выражен геморрагический синдром.

Отмечается расстройство секреторной функции желудка в виде гиперсекреции желудочного сока натощак с низкой кислотностью и переваривающей силой, реже с высоким содержанием свободной соляной к-ты.

В периферической крови — лабильность количества лейкоцитов: вначале лейкоцитоз, затем лейкопения, иногда транзиторная; часто нейтропения с относительным лимфоцитозом. Возможно сочетание лейкопении с нерезкой тромбоцитопенией.

Иногда изолированная легко выраженная тромбоцитопения, небольшой ретикулоцитоз. В костном мозге имеет место активация репаративных процессов: гиперплазия эритроидного ростка, ретикулоцитоз, увеличение молодых форм гранулоцитарного ряда.

Хроническое отравление средней степени тяжести бензолом проявляется астено-вегетативным синдромом с повышенной возбудимостью вегетативной нервной системы или вегетативной гипореактивностью. Нередко наблюдается вегетативный полиневрит, геморрагический синдром (кожные геморрагии, носовые кровотечения , меноррагии), положительные симптомы щипка и манжетки.

Удлинено время кровотечения, снижена тромбопластическая активность, усилен фибринолиз, нарушена ретракция кровяного сгустка. Умеренно выражена дистрофия миокарда, гипотония. Нарушение функции желудка в сторону гипосекреции, пониженной кислотности желудочного сока, низкой переваривающей силы. Печень умеренно увеличена, функция ее нарушена.

Нерезко увеличено количество гамма-глобулинов, иногда бета-глобулинов. Снижен адьбумин-глобулиновый коэффициент. Наиболее характерны и постоянны изменения периферической крови: лейкопения различной степени выраженности, нейтропения, относительный лимфоцитоз, палочкоядерный сдвиг. Умеренная тромбоцитопения и анемия, ретикулоцитоз, ускорение РОЭ.

В костном мозге — различные проявления легкой формы гипопластического состояния с усилением пролиферативной активности.

При тяжелой форме отравления значительно выражены явления кровоточивости, резко положительны симптомы щипка и манжетки, баночная проба II—III степени. Изменение всех фаз образования тромбина и фибрина, а также стадии фибринолиза. Резко нарушена ретракция кровяного сгустка.

Выраженное астеническое состояние или (режем астено-органический синдром (токсическая энцефалопатия). Вегетативный полиневрит. Дистрофия миокарда, гипотония. Резкое снижение всех показателей желудочной секреции.

Токсическое поражение печени, гипергаммаглобулинемия, уменьшение альбуминов, резкое уменьшение белкового показателя. В периферической крови глубокая панцитопения, ретикулоцитопения, ускорение РОЭ.

Костномозговой пунктат беден клеточными элементами, наблюдается задержка созревания клеток всех трех ростков, признаки их дегенеративных изменений, увеличение недифференцированных и плазматических клеток.

Основой диагноза хронической интоксикации бензола и одним из самых достоверных и характерных ее признаков являются изменения в клеточном составе периферической крови. Дифференциальный диагноз проводится с лейкопеническими состояниями различной этиологии, пернициозной анемией, болезнью Верльгофа, хлорозом.

Следует иметь в виду заболевания, сопровождающиеся гиперспленизмом, и некоторые коллагеновые болезни, при которых в периферической крови определяется цитопения. Определение бензола в крови для диагностики отравления спорно, так как он может отсутствовать у больных и обнаруживаться у практически здоровых лиц.

Определение в моче сульфатов и фенолов (продуктов превращений бензола) может быть полезно в тех случаях, когда концентрация бензола в воздухе значительно превышает допустимую.

При решении вопросов врачебнотрудовой экспертизы следует иметь в виду, что любая степень выраженности хронической бензольной интоксикации служит противопоказанием к дальнейшему контакту с бензолом.

Установление группы инвалидности, а также определение сроков ее сохранения требует индивидуального подхода с учетом степени выраженности отравления, характера течения процесса, возраста больного, профессии, а также сопутствующей общей патологии.

Для клинической картины острого отравления характерны: головная боль, головокружение, чувство опьянения, тошнота, рвота, общая слабость. Возможна кратковременная потеря сознания.

В более тяжелых случаях — длительная потеря сознания, коматозное состояние, клонические судороги, коллапс. Морфологические изменения при остром отравлении: полнокровие вещества мозга и его оболочек, внутренних органов и точечные кровоизлияния в них.

Лечение острого отравления симптоматическое — искусственное дыхание, кислородная терапия,- лобелин, сердечно-сосудистые средства.

Лечение больных хронических интоксикаций бензолом проводится дифференцированно в зависимости от степени нарушения той или иной функции кроветворния, а также характера тех расстройств, которые возникают при воздействии бензола. В легких случаях применение гемостимуляторов нецелесообразно.

Наиболее эффективны витамины группы В. При более выраженном отравлении — комплексная терапия, включающая гемотерапевтические и гемостатические средства, а также кортикостероидные гормоны.

Профилактика отравлений бензолом. Герметизация оборудования, вентиляция. Количество бензола, входящего в состав растворителей, не должно превышать 10%. Замена бензола менее токсичными растворителями. Так, в частности, в СССР в производстве эфироцеллюлозных лаков, эмалей и растворителей к ним бензол не применяется.

Нельзя допускать к работе с бензолом беременных и кормящих женщин, подростков до 18 лет. Необходимы предварительные и периодические (раз в 6 месяцев) медосмотры работников с проведением анализа крови.

См. также Отравления, Яды промышленные

Бензол в судебно-медицинском отношении

Объектами судебно-медицинских исследований служат внутренние органы трупов людей, иногда одежда, а так же воздух производственных помещений. Отравления бензолом возможны при попадании его в организм через дыхательные пути, а иногда и при приеме внутрь. При исследовании трупа отмечается сладковато-кислый запах.

При вскрытии: мелкоточечные кровоизлияния в мозгу и мозговых оболочках, в легких, дыхательных путях и желудочно-кишечном тракте.

В затянувшихся случаях — некробиотические изменения с последующей септикопиемией и поражением костного мозга; выраженное полнокровие внутренних органов, дыхательных путей, резкий отек и полнокровие мозга.

Бензол и его метаболиты (фенол и др.) при судебно-химическом исследовании определяются в головном мозге, печени, крови и моче. Бензол извлекают перегонкой и переводят в динитробензол. Качественное определение последнего проводят с помощью ацетона и едкого натра (появляется синефиолетовое окрашивание). Количественное определение производится колориметрически.

Библиография: Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева, ч. 1, с. 90, Л., 1971; Драгина Э. А., Зорина Л. А. и Грибова И. А.

Клиника и прогнозы изменений нервной системы при хронической интоксикации бензолом, Гиг. труда и проф. заболев., № 5, с. 18, 1971; Профессиональные болезни, под ред. А. А. Летавета, с. 283, М., 1973; Р а-шевская А. М. и Зорина Л. А.

Профессиональные заболевания системы крови химической этиологии, с. 65, М., 1968.

Л. А. Зорина; С. Я. Смусин (суд.), М. К. Чельцова (биохим.).

Источник: https://xn--90aw5c.xn--c1avg/index.php/%D0%91%D0%95%D0%9D%D0%97%D0%9E%D0%9B

Острое и хроническое отравление бензолом

Бензол

Современное производство невозможно представить без такого вещества, как бензол. Он вошёл в нашу жизнь в 1825 году и с тех пор его можно встретить во многих областях, в том числе и человеческом быту.

 Широкое использование бензола в промышленности не может исключить техногенных аварий, которые существовали в истории. Например, аварии на предприятиях в Китае, Липецке и других регионах привели к утечке этого углеводорода.

Никто не застрахован против отравления, тем более это касается людей, работающих с этим веществом и длительно с ним контактирующих.

Бензол — что это за вещество, где оно применяется и как действует на человека? Как оказать первую помощь при остром отравлении, в чём заключается лечение хронической интоксикации?

Что представляет собой бензол и где применяется

Бензол — это алифатическое углеводородное соединение, представляющее собой жидкость без цвета, с характерным ароматом. Бензол хорошо преломляет свет и быстро испаряется при комнатной температуре.

Кипит при 80,5 ºC, замерзая, превращается в кристаллическую субстанцию. Пары бензола при смешивании с воздухом образуют легковоспламеняющуюся смесь. Хорошо растворим во всех растворителях (хлороформе, этаноле, эфире), кроме воды.

Является растворителем для масел, жиров, смолы, серы, алкалоидов, йода, фосфора.

Бензол получают из ацетилена. Катализатором этой реакции является никель. Способы получения бензола:

  • коксование угля (используется всё реже, получаемый таким образом бензол имеет примеси);
  • переработка бензиновых фракций нефти (половина бензола производится этим способом);
  • из ацетилена при высокой температуре в присутствии активированного угля.

Где применяется бензол? Это самый распространённый ароматический углеводород, применяемый в производстве.

Он входит в состав:

  • пластмасс;
  • каучука;
  • резины;
  • синтетических волокон;
  • моторного топлива;
  • растворителей лаков и красок.

В химической промышленности он используется как растворитель. Основное его применение в настоящий момент заключается в синтезе этилбензола, кумола, циклогексана. Из этих веществ в дальнейшем производят лекарства, красители.

Действие бензола на организм человека

Риск бензольной интоксикации имеют следующие категории населения:

  • люди, непосредственно занимающиеся его производством, хранением, перевозкой;
  • лица, осуществляющие мойку цистерн, транспортирующих бензол;
  • работники нефтеперерабатывающих заводов;
  • лаборанты, принимающие участие в перегонке нефти;
  • ремонтники насосов;
  • маляры;
  • пострадавшие при пожаре от горения пластмассы, каучука, резины.

Бензол проникает в человеческий организм со вдыхаемым воздухом в виде паров. Проникновение через органы дыхания является ведущим путём попадания этого вещества. На втором месте является чрескожный путь. Но он имеет меньшее значение, по сравнению с воздушным.

Чем вреден бензол? При кратковременном вдыхании паров бензола отравление не возникает. При длительных контактах или при воздействии высоких доз этого ядовитого вещества, он проникает в кровь и начинает циркулировать в организме. Затем выводится в основном через дыхательные пути, частично почками. При грудном вскармливании он выделяется и с молоком.

При контакте с кожей бензол вызывает её сухость, появляются трещины, зуд, краснота, отёчность, пузырьковые высыпи.

Бензол оказывает токсическое действие на все органы и системы организма. Отравление бывает острым и хроническим. При остром отравлении сильнее страдают дыхательная система, сосуды, головной мозг, надпочечники и печень, а при хроническом в основном кроветворная система.

Токсичной дозой для отравления парами бензола считается 319 мг/м³. Смертельная доза при вдыхании равна 63803 мг/м³ в течение 5 минут. При употреблении внутрь для смертельного исхода достаточно 10–20 мл. Систематическое воздействие дозой 0,12–0,19 мг/л приводит к хроническому отравлению.

При систематической интоксикации бензолом на организм оказывается следующее действие:

  • мутагенное влияние на ДНКканцерогенное;
  • мутагенное;
  • вредное влияние на эмбрион и плод;
  • негативное влияние на органы размножения.

Дополнительные эффекты бензола:

  • наркотический;
  • судорожный;
  • нарушение баланса витаминов группы B;

Острое отравление бензолом встречается редко, в отличие от хронического.

Острое отравление

Острое отравление бензолом может возникнуть вследствие несчастного случая, техногенной аварии, нарушения правил на производстве, токсикомании. При этом в организм попадает одномоментно или в течение короткого периода времени большая доза вещества.

Первой реагирует нервная система:

  • появляется головокружение;
  • слабость;
  • шум в ушах;
  • эйфорическое состояние, которое сменяется головной болью, тошнотой, рвотой, нарушением координации движений.

Если интоксикация была лёгкой, то отравление ограничится вышеперечисленными симптомами и через некоторое время пройдёт бесследно.

При средней степени отравления поведение человека становится неадекватным, беспокойным, кожа бледнеет, температура тела падает, дыхание учащается, а пульс начинает слабеть.

Если помощь не оказана вовремя, ситуация может осложниться судорогами и комой.

Такое отравление может пройти бесследно, а может оставить после себя астено-вегетативный синдром (нарушение передачи нервных импульсов к тканям).

При тяжёлой интоксикации человек мгновенно теряет сознание, наступает токсическая кома, возможна остановка дыхания из-за паралича дыхательной мускулатуры. В большинстве случаев исходом тяжёлой интоксикации является смерть.

Какие ещё симптомы острого отравления бензолом можно заметить?

  1. симптом проблем с печенью — жёлтые белки

    В крови образуется метгемоглобин. Он не связывается с кислородом и не переносит его к тканям. Следствием является клеточное кислородное голодание. Сильнее всего страдают клетки сердечной мышцы и нервные.

  2. Бензол оказывает разрушающее действие на эритроциты. Отравление сопровождается анемией.
  3. О поражении печени может сигнализировать желтуха.
  4. Повреждение сосудов вызывает образование кровоизлияний и язвочек на коже и слизистых оболочках.
  5. Некоторые соединения бензола раздражают дыхательные пути, вызывая кашель, першение, чихание.
  6. Кровь в моче может свидетельствовать о поражении мочеполовой системы. Чаще всего развивается цистит с кровоизлияниями и язвами в мочевом пузыре.

Симптомы, в зависимости от тяжести отравления, могут проявляться через несколько минут или часов после попадания вещества в организм.

Первая помощь и лечение при остром отравлении

Первая помощь при отравлении бензолом сводится к следующим действиям.

  1. Прекращение контакта с бензолом. Пострадавшему нужно обеспечить приток свежего воздуха — вынести из помещения, открыть форточку. При попадании едкого вещества на кожу и слизистые — промыть 1% раствором гидрокарбоната натрия (пищевая сода).

  2. В тяжёлых случаях — проведение искусственного дыхания и непрямого массажа сердца.
  3. Вызвать бригаду скорой помощи.

Лечение острого отравления заключается в поддержании, восстановлении функций органов и систем:

  • метаболическая и антиоксидантная, кислородная терапия;
  • дезинтоксикация;
  • устранение нарушений сердечного ритма;
  • устранение проявлений судорог;
  • восстановление нормального ритма дыхания.

Хроническое отравление

Это состояние развивается в результате длительного контакта с небольшими, но токсичными дозами. Хроническая интоксикация бензолом в отличие от острой развивается медленно. Заподозрить её можно случайно или при целенаправленном поиске. Поражается кроветворная система, а именно — костный мозг. Вслед за кроветворением страдает нервная система.

Пациента со временем начинают беспокоить:

  • утомляемость;
  • слабость;
  • недомогание;
  • раздражительность;
  • головокружение;
  • бессонница;
  • головная боль;
  • шум в голове и ушах;
  • учащение ритма сердца.

Затем присоединяется тошнота, рвота, боли в костях. Повышенная кровоточивость проявляется носовыми, маточными кровотечениями, появлением крови при чистке зубов, кровоизлияний при незначительных ушибах. Анемия проявляется бледностью, выпадением волос, ломкостью ногтей, снижением физической и умственной работоспособности.

В запущенных случаях можно увидеть следующие признаки хронического отравления бензолом:

  • мышечные подёргивания, дрожание рук, нарушение речи и координации движений;
  • боли в ногах, нарушение чувствительности;
  • боли в области печени и увеличение её размеров, венозный рисунок на животе вокруг пупка при развитии цирроза;
  • нарушения со стороны пищеварения: недостаточность ферментов, повышенная кислотность желудка, гастрит, язва;
  • гипертония, увеличение размеров сердца, высокая частота сердечных сокращений;
  • у женщин — нарушения менструального цикла, бесплодие, хроническое невынашивание.

Бензол — это канцероген. Он вызывает мутации и приводит к появлению атипичных клеток в крови. Лейкоз при хроническом отравлении может развиться через 5–10 лет. Прекращение контакта с бензолом не является гарантией защиты от лейкоза. Если хроническое отравление уже существует, то риску подвержены все — как работающие, так и покинувшие производство сотрудники.

Хроническое отравление также может вызвать апластическую анемию, миелодиспластический синдром и заболевания костного мозга.

Лечение хронического отравления

При хроническом отравлении бензолом проводятся следующие мероприятия:

  • прекращение контакта с веществом;
  • стимуляция кроветворения;
  • переливание плазмы и введение препаратов крови;
  • витаминотерапия (группы B и PP);
  • назначаются препараты, улучшающие мозговой и сердечный кровоток;
  • метаболическая терапия для мозга и сердца;
  • антиоксидантная терапия;
  • показаны препараты, защищающие печень, эссенциальные кислоты.

Бензол — это высокотоксичное, канцерогенное вещество, которое при высоких концентрациях вызывает острое отравление, часто сопровождающееся потерей сознания и возможным летальным исходом. Тяжёлые случаи отравления и хронические интоксикации вызывают длительное расстройство здоровья.

Источник: https://otravleniya.net/ximicheskie-otravleniya/otravlenie-benzolom.html

Бензол

Бензол

Бензол является важным органическим химическим соединением с химической формулой C6H6 . Молекула бензола состоит из 6 атомов углерода, соединенных в кольцо с 1 атомом водорода, присоединенным к каждому из них. Поскольку он содержит только атомы углерода и водорода, бензол классифицируется как углеводород.

Бензол является естественным компонентом сырой нефти и является одним из элементарных нефтехимических продуктов . Из-за циклической непрерывной связи pi между атомами углерода бензол классифицируется как ароматический углеводород , второй [n] -annulene (-анулен). Это иногда сокращенно Ph -H.

Бензол — бесцветная и легковоспламеняющаяся жидкость со сладким запахом и отвечает за аромат вокруг бензозаправочных станций. Он используется в основном в качестве предшественника при производстве химикатов с более сложной структурой, таких как этилбензол и кумол , из которых производятся миллиарды килограммов.

Поскольку бензол имеет высокое октановое число , он является важным компонентом бензина.

Поскольку бензол является канцерогенным веществом человека, большинство непромышленных применений ограничены.

Структура бензола

Рентгеновская дифракция показывает , что все шесть углерод- углеродных связей в бензоле имеют одинаковую длину, при 140 пикометров (pm). Длина связей C-C больше, чем двойная связь (135 мкм), но короче, чем простая связь (147 мкм).

Это промежуточное расстояние согласуется с делокализацией электронов : электроны для связи С-С распределены поровну между каждым из шести атомов углерода. Бензол имеет 6 атомов водорода — меньше, чем соответствующий исходный алкан , гексан . Молекула плоская.

Описание МО включает в себя образование трех делокализованных π- орбиталей, охватывающих все шесть атомов углерода, в то время как описание VB включает суперпозицию резонансных структур. Вполне вероятно, что эта стабильность способствует особым молекулярным и химическим свойствам, известным как ароматичность.

Для точного отражения природы связи бензол часто изображается с кругом внутри гексагональной структуры атомов углерода.

Производные бензола происходят достаточно часто в качестве компонента органических молекул, которые Юникодский консорциум выделил в Техническом блоке символ с кодом U + 232C, чтобы представить его с тремя двойными связями  и U + 23E3 для делокализованной версии.

Производные бензола

Многие важные химические соединения получают из бензола, заменяя один или несколько его атомов водорода другой функциональной группой.

Примерами простых производных бензола являются фенол, толуол и анилин , сокращенно PhOH, PhMe и PhNH2 соответственно. Связывание бензольных колец дает бифенил, C6H5 -C6H5.

Дальнейшая потеря водорода дает «конденсированные» ароматические углеводороды, такие как нафталин и антрацен . Пределом процесса слияния является водородная аллотроп углерода, графит.

В гетероциклах атомы углерода в бензольном кольце заменяются другими элементами. Наиболее важные вариации содержат азот. Замена одного CH на N дает соединение пиридина, C5H5N. Хотя бензол и пиридин структурно связаны, бензол не может быть превращен в пиридин. Замена второй связи СН с N дает, в зависимости от расположения второго N, пиридазина , пиримидина и пиразина.

Производство бензола

Четыре химических процесса способствуют промышленному производству бензола: каталитический риформинг, гидродеалкилирование толуола, диспропорционирование толуола и паровое крекинг . Согласно Токсикологическому профилю ATSDR для бензола, между 1978 и 1981 годами каталитические переформаты составляли примерно 44-50% от общего объема производства бензола в США.

Каталитический риформинг

При каталитическом риформинге смесь углеводородов с температурой кипения между 60-200 ° С смешивают с газообразным водородом, а затем подвергают воздействию бифункционального хлорида платины или хлорида хлорида рения при температуре 500-525 ° С и давлениях от 8 до 50 атм.

В этих условиях алифатические углеводороды образуют кольца и теряют водород, чтобы стать ароматическими углеводородами.

Затем ароматические продукты реакции отделяют от реакционной смеси (реформируют) экстракцией любым из нескольких растворителей, включая диэтиленгликоль или сульфолан, и затем бензол отделяют от других ароматических соединений путем дистилляции.

Стадия экстракции ароматических соединений из риформата предназначена для получения ароматических соединений с наименьшими неароматическими компонентами. Восстановление ароматических соединений, обычно называемых BTX (бензол, толуол и изомеры ксилола), включает такие стадии экстракции и дистилляции. Существует много лицензионных процессов, доступных для извлечения ароматических соединений.

Подобно этому каталитическому риформингу, UOP и BP коммерциализировали метод из СНГ (главным образом пропан и бутан) в ароматические соединения.

Толуоловое гидродеалкилирование

Толуоловое гидродеалкилирование превращает толуол в бензол.

В этом водородо-интенсивном процессе толуол смешивают с водородом, затем пропускают через катализатор на основе хрома , молибдена или оксида платины при 500-600 ° С и давлении 40-60 атм.

Иногда вместо катализатора (при аналогичном состоянии реакции) используются более высокие температуры. В этих условиях толуол подвергается деалкилированию до бензола и метана:

C 6H5CH3+H2 → C6H6 + CH4

Эта необратимая реакция сопровождается равновесной побочной реакцией, при которой получается бифенил (ака дифенил) при более высокой температуре:

2С6H6 ⇌ H2 + C6H5 — C6H5

Если поток сырья содержит много неароматических компонентов (парафинов или нафтенов), они вероятно, разлагаются на более низкие углеводороды, такие как метан, что увеличивает потребление водорода.

Типичный выход реакции превышает 95%. Иногда вместо толуола используют ксилолы и более тяжелые ароматические соединения с аналогичной эффективностью.

Это часто называют «целевой» методологией для получения бензола по сравнению с обычными процессами экстракции БТХ (бензол-толуол-ксилол).

Дисперсионация толунов

Если химический комплекс имеет аналогичные требования как для бензола, так и для ксилола , то диспропорционирование толуола ( TDP ) может быть привлекательной альтернативой гидродеалкилированию толуола. В широком смысле 2 молекулы толуола реагируют и метильные группы перегруппированы из одной молекулы толуола в другую, получая одну молекулу бензола и одну молекулу ксилола.

Учитывая, что спрос на параксилен ( п- ксилол ) существенно превышает спрос на другие изомеры ксилола, может быть использовано уточнение процесса TDP, называемого селективным TDP (STDP).

В этом процессе поток ксилола, выходящий из блока TDP, составляет приблизительно 90% параксилола.

В некоторых существующих каталитических системах даже отношение бензол к ксилолам уменьшается (больше ксилолов), когда потребность в ксилолах выше.

Паровой крекинг

Паровой крекинг представляет собой процесс получения этилена и других алкенов из алифатических углеводородов.

В зависимости от исходного сырья, используемого для получения олефинов, паровое крекинг может давать обогащенный бензолом жидкий побочный продукт, называемый пиролизным бензином .

Пиролизный бензин можно смешивать с другими углеводородами в качестве бензиновой добавки или направлять в процессе экстракции для извлечения ароматических углеводородов BTX (бензола, толуола и ксилолов).

Другие методы

Несмотря на отсутствие коммерческого значения, существует много других путей к бензолу. Например, фенол и галобензолы могут быть восстановлены металлами.  Бензойную кислоту и ее соли подвергают декарбоксилированию бензолу. Через реакцию соединение диазония с анионом гипофосфорной кислоты дает бензол.  Тримеризация ацетилена дает бензол.

Реакции бензола

Наиболее распространенные реакции бензола включают замещение протона другими группами.  Электрофильное ароматическое замещение является общим методом дериватизации бензола. Бензол является достаточно нуклеофильным, что он подвергается замещению ионами ацилия и алкильными карбокатионами с получением замещенных производных.

Электрофильное ароматическое замещение бензола

Наиболее распространенным примером этой реакции является этилирование бензола.

Ацилирование Фриделя-Крафтса бензолом ацетилхлоридом

В 1999 году было произведено бензола около 24 700 000 тонн. Очень поучительным, но менее промышленным значением является алкилирование Фриделя-Крафтса  бензола (и многих других ароматических колец) с использованием алкилгалогенида в присутствии сильного катализатора кислоты Льюиса.

Аналогичным образом ацилирование Фриделя-Крафтса является родственным примером электрофильного ароматического замещения .

Реакция включает ацилирование бензола (или многих других ароматических колец) ацилхлоридом с использованием сильного катализатора кислоты Льюиса, такого как хлорид алюминия или хлорид железа (III).

Сульфонирование, хлорирование, нитрование

Используя электрофильное ароматическое замещение, многие функциональные группы вводят в структуру бензола. Сульфирование бензола связано с использованием олеума , смеси серной кислоты с триоксидом серы. Сульфированные производные бензола являются полезными детергентами .

При нитровании бензол реагирует с ионами нитрония (NO2+), который является сильным электрофилом, полученным путем объединения серной и азотной кислот. Нитробензол является предшественником анилина .

Хлорирование достигается хлором с получением хлорбензола в присутствии катализатора, такого как трихлорид алюминия.

Гидрирование

Через гидрирование бензол и его производные превращают в циклогексан и производные. Эта реакция достигается за счет использования высоких давлений водорода  при высоких температурах в присутствии мелкодисперсного никеля, который служит катализатором. В отсутствие катализатора бензол непроницаем для водорода. Эта реакция практикуется в очень больших масштабах в промышленности.

Бензол является отличным лигандом в металлоорганической химии низковалентных металлов. Важными примерами являются сэндвич-и полу-сэндвич-комплексы, соответственно Cr(C6H6)2 и [RuCl2(C6H6)]2.

Гомологический ряд бензола

ФомулаНазваниеТ пл. 0СТ кип. 0С
C6H6бензол-580
C6H5CH3толуол-95111
C6H4(CH3)2о-ксилол-25144
C6H4(CH3)2n-ксилол13138
C6H4(CH3)2м-ксилол-48139
Ароматические углевододороды с конденсированными бензольными циклами, имеющихдва или более общих углеродных атомов, входящих в состав соседних циклов.
C10H8нафталин80218
C14H10антрацен217354
C14H10фенантрен101340

Источник: http://chemistry-gid.ru/b/

Ароматические УВ. Бензол

Бензол

Ароматические УВ (арены) – это УВ, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец.

Примеры ароматических УВ:

Арены ряда бензола (моноциклические арены)

Общая формула: CnH2n-6, n≥6

Простейшим представителем ароматических УВ является бензол, его эмпирическая формула С6Н6.

Электронное строение молекулы бензола

Общая формула моноциклических аренов CnH2n-6 показывает, что они являются ненасыщенными соединениями.

В 1856 г. немецкий химик А.Ф. Кекуле предложил циклическую формулу бензола с сопряженными связями (чередуются простые и двойные связи) — циклогексатриен-1,3,5:

Такая структура молекулы бензола не объясняла многие свойства бензола:

  • для бензола характерны реакции замещения, а не реакции присоединения, свойственные ненасыщенным соединениям. Реакции присоединения возможны, но протекают труднее, чем для алкенов;
  • бензол не вступает в реакции, являющиеся качественными реакциями на непредельные УВ (с бромной водой и раствором КМnО4).

Проведенные позже электронографические исследования показали, что все связи между атомами углерода в молекуле бензола имеют одинаковую длину 0,140 нм (среднее значение между длиной простой связи С—С 0,154 нм и двойной связи С=С 0,134 нм). Угол между связями у каждого атома углерода равен 120о. Молекула представляет собой правильный плоский шестиугольник.

Современная теория для объяснения строения молекулы С6Н6 использует представление о гибридизации орбиталей атома углерода.

Атомы углерода в бензоле находятся в состоянии sp2-гибридизации. Каждый атом «С» образует три σ-связи (две с атомами углерода и одну с атомом водорода). Все σ-связи находятся в одной плоскости:

Каждый атом углерода имеет один р-электрон, который не участвует в гибридизации. Негибридизованные р-орбитали атомов углерода находятся в плоскости, перпендикулярной плоскости σ-связей.

Каждое р-облако перекрывается с двумя соседними р-облаками, и в результате образуется единая сопряженная π-система (вспомните эффект сопряжения р-электронов в молекуле бутадиена-1,3, рассмотренный в теме «Диеновые углеводороды»):

Сочетание шести σ-связей с едиой π-системой называется ароматической связью.

Цикл из шести атомов углерода, связанных ароматической связью, называется бензольным кольцом, или бензольным ядром.

В соответствии с современными представлениями об электронном строении бензола молекулу С6Н6 изображают следующим образом:

Физические свойства бензола

Бензол при обычных условиях — бесцветная жидкость; toпл= 5,5оС; toкип. = 80оС; имеет характерный запах; не смешивается с водой, хороший растворитель, сильно токсичен.

Химические свойства бензола

Ароматическая связь определяет химические свойства бензола и других ароматических УВ.

6π-электронная система является более устойчивой, чем обычные двухэлектроиные π-связи. Поэтому реакции присоединения менее характерны для ароматических УВ, чем для непредельных УВ. Наиболее характерными для аренов являются реакции замещения.

I. Реакции замещения

1.Галогенирование

2.Нитрование

Реакцию осуществляют смесью концентрированных азотной HNO3 и серной H2SO4 кислот (нитрующая смесь):

3.Сульфирование

4.Алкилирование (замещение атома «Н» на алкильную группу) – реакции Фриделя-Крафтса, образуются гомологи бензола:

Вместо галогеналканов можно использовать алкены (в присутствии катализатора – AlCl3 или неорганической кислоты):

II. Реакции присоединения

1.Гидрирование

2.Присоединение хлора

III. Реакции окисления

1. Горение

2С6Н6 + 15О2 → 12СО2 + 6Н2О

2. Неполное окисление (KMnO4 или K2Cr2O7 в кислой среде). Бензольное кольцо устойчиво к действию окислителей. Реакция не происходит.

Получение бензола

В промышленности:

1) переработка нефти и угля;

2) дегидрирование циклогексана:

3) дегидроциклизация (ароматизация) гексана:

4) тримеризация ацетилена:

В лаборатории:

Сплавление солей бензойной кислоты со щелочами:

Изомерия и номенклатура гомологов бензола

Любой гомолог бензола имеет боковую цепь, т.е. алкильные радикалы, связанные с бензольным ядром. Первый гомолог бензола представляет собой бензольное ядро, связанное с метильным радикалом:

Толуол не имеет изомеров, поскольку все положения в бензольном ядре равноценны.

Для последующих гомологов бензола возможен один вид изомерии – изомерия боковой цепи, которая может быть двух видов:

1) изомерия числа и строения заместителей;

2) изомерия положения заместителей.

Физические свойства толуола

Толуол — бесцветная жидкость с характерным запахом, не растворимая в воде, хорошо растворяется в органических растворителях. Толуол менее токсичен, чем бензол.

III.Реакции окисления

1.Горение
C6H5CH3 + 9O2 → 7CO2 + 4H2O

2. Неполное окисление

В отличие от бензола его гомологи окисляются некоторыми окислителями; при этом окислению подвергается боковая цепь, в случае толуола – метильная группа. Мягкие окислители типа MnO2 окисляют его до альдегидной группы, более сильные окислители (KMnO4) вызывают дальнейшее окисление до кислоты:

Любой гомолог бензола с одной боковой цепью окисляется сильным окислителем типа KMnO4 в бензойную кислоту, т.е. происходит разрыв боковой цепи с окислением отщепившейся части ее до СО2; например:

При наличии нескольких боковых цепей каждая из них окисляется до карбоксильной группы и в результате образуются многоосновные кислоты, например:

Получение толуола:

В промышленности:

1) переработка нефти и угля;

2) дегидрирование метилциклогексана:

3) дегидроциклизация гептана:

В лаборатории:

1) алкилирование по Фриделю-Крафтсу;

2) реакция Вюрца-Фиттига (взаимодействие натрия со смесью галогенбензола и галогеналкана):

Источник: http://al-himik.ru/aromaticheskie-uv-benzol/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть