Нафталéн, також нафталíн — найпростіший представник вуглеводнів з конденсованими ароматичними кільцями.
Нафтален | |
---|---|
![]() | |
![]() | |
Назва за IUPAC | біцикло[4.4.0]дека-1,3,5,7,9-пентен |
Інші назви | нафталін, камфорна смола, біла смола, albocarbon, antimite, moth flakes |
Ідентифікатори | |
Номер CAS | [1] 91-20-3 |
PubChem | [1] 931 |
Номер EINECS | 202-049-5 |
KEGG | C00829 |
ChEBI | 16482 |
RTECS | QJ0525000 |
SMILES | c1ccc2ccccc2c1 |
InChI | 1/C10H8/c1-2-6-10-8-4-3-7-9(10)5-1/h1-8H |
Номер Бельштейна | 1421310 |
Номер Гмеліна | 3347 |
Властивості | |
Молекулярна формула | C10H8 |
Молярна маса | 128,17 г/моль |
Зовнішній вигляд | Білі кристали або пластівці, характерний різкий запах |
Густина | 1,15 г/см³ |
Тпл | 80.26 |
Ткип | 218 |
Розчинність (вода) | 31 мг/л |
Небезпеки | |
ЛД50 | 533 мг/кг (миші, орально) |
ГГС піктограми |
|
ГГС формулювання небезпек | H228, H302, H351, H410 |
ГГС запобіжних заходів | P201, P202, P264, P270, P273, P281, P301+P312, P308+P313 , P330, P391, P405, P501 |
R-фрази | R22, R40, R50/53 |
S-фрази | S2, S36/37/39, S45, , S60, S61 |
Головні небезпеки | легкозаймистий, чутливий до удару, можливий канцероген. Пил може утворювати вибухонебезпечні суміші з повітрям |
NFPA 704 | ![]() 2 2 0 |
Температура спалаху | 80 °C |
Температура самозаймання | 540 °C |
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа) | |
Примітки картки |
Історія
Був відкритий у кам'яновугільній смолі А. Гарденом в 1819 р. Елементний склад його встановив О. А. Воскресенський у 1838 році, структурну формулу запропонував Е. Ерленмейєр у 1866 році, а К. Гребе підтвердив її хімічним шляхом у 1868 році.
Фізичні властивості
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODFMelV4TDFOMVlteHBiV0YwYVc5dVgzSmxZV04wYVc5dVgyOW1YMjVoY0doMGFHRnNaVzVsTG1wd1p5OHlNakJ3ZUMxVGRXSnNhVzFoZEdsdmJsOXlaV0ZqZEdsdmJsOXZabDl1WVhCb2RHaGhiR1Z1WlM1cWNHYz0uanBn.jpg)
Біла кристалічна речовина, дуже летка та легко сублімується.
Будова
Молекула нафталіну складається з двух конденсованих бензольних кілець. Атоми вуглецю у молекулі нафталену нумеруются наступним чином:
Атоми вуглецю, які не зв'язані з атомами водню, не нумеруються, тому що до них не може приєднатися замісник.
Будова нафталену виражається резонансними структурами:
З резонансних структур видно, що не всі зв'язки є рівними. Наприклад, у двох з трьох резонансних структур зв'язок С2-С3 є одинарним, а в одній — подвійним. А зв'язок С1-С2 у двох структурах подвійний, а в одній — одинарний, тому він є більш ненасиченим за С2-С3.
Це підтверджується довжинами зв'язків: відомо, що довжина зв'язку С1-С2 дорівнює 135,6 пм, а зв'язку C2-C3 — 142,5 пм, а чим коротший зв'язок, тим більша його ненасиченість.
Усе це свідчить про те, що нафтален є менш ароматичним, ніж бензен, деякі зв'язки є більш ненасиченими. Через це нафтален легше вступає у реакції приєднання.
Отримання
Нафтален отримують з кам'яновугільної смоли, його вміст у фракції 210–230 °C досягає 40 %.
Продукти риформінгу нафти містять багато метилнафталену. З нього нафтален можна отримати при гідродеметилюванні: приєднанні водню, коли один атом приєднується до метильної групи, утворюючи метан, а інший — до нафталенового ядра з утворенням нафталену. Реакцію проводять при температурі 750 °C у присутності каталізаторів — кобальту або молібдену.
Нафтален також утворюється при конденсації бензену та ацетилену:
Ще один спосіб отримання — дієновий синтез. При взаємодії 1,4-бензохінону з бутадієном утворюється тетрагідронафтохінон. Спочатку його дегідрують (утворюється 1,4-нафтохінон), а далі відновлюють воднем у присутності платини.
Хімічні властивості
Нафталіну найбільш притаманні реакції електрофільного заміщення.
Електрофільне заміщення
Переважно заміщується в α-положення (1,4,5,8 атоми вуглецю), оскільки так при делокалізації позитивного заряду, який утворюється при приєднанні електрофіла до ненасиченого зв'язку, ароматична структура іншого кільця не порушується. Також, у α-положеннях є надлишок електронної густини, тобто вони є нуклеофільними. При β-заміщенні позитивний заряд може переходити до іншого ядра, і його структура перетвориться на хіноїдну.
Галогенування
Галогенування проходить дуже легко. При , наприклад, утворюється α-бромонафтален, а при надлишку брому утворюється суміш 1,4- та 1,5- дибромонафталенів. Реакція галогенування проходить при 50–70°С за механізмом приєднання-відщеплення: спочатку молекула галогену приєднується (у положення 1,4), а потім відбувається дегідрогалогенування.
При застосуванні таких каталізаторів, як FeCl3, галогенування проходить за механізмом електрофільного заміщення:
При цьому у кінцевому продукті 90–95 % α-ізомеру.
Нітрування
Нітрування проводять 100 % нітратною кислотою у присутності сульфатної кислоти при 50–60 °C. Вміст β-нафталену не перевищує 5 %. Друга нітрогрупа заміщує атом водню у іншому кільці, у положеннях 5 (33 %) та 8 (67 %), оскільки нітрогрупа є електроноакцепторною і дезактивує перше кільце.
Сульфування
При сульфуванні за температури 80 °C утворюється , яка при нагріванні до 160 °C переходить у β-ізомер.
Це пов'язано з тим, що α-ізомер утворюється з більшою швидкістю, проте β-ізомер є більш стабільним. При 80 °C напрямок реакції залежить від швидкості, тобто це умови . За умов утворюється біль стійка .
Ацилювання
Ацилюється нафтален легше за бензен та толуен. Каталізатором може бути хлорид алюмінію. Який утворюється ізомер — залежить від розчинника: при застосуванні сірковуглецю утворюється α-ізомер, а при застосуванні нітробензену — β-ізомер.
Нуклеофільне заміщення
Для реакцій нуклеофільного заміщення також характерне утворення переважно α-похідних. Похідні нафталену вступають у ці реакції краще, ніж сам нафтален. Може взаємодіяти з (NaNH2), що не властиво незаміщеному бензену.
Приєднання
Внаслідок меншої ароматичності та більшої ненасиченості порівняно з бензеном, нафтален легше, ніж бензен, входить до реакцій приєднання. Водень приєднує у присутності нікелю. При 200 °C утворюється [en] (тетралін), а при 300 °C всі зв'язки насичуються.
Може також приєднувати дієнофіли.
Окиснення
Окиснюється нафтален легше, ніж бензен. Під дією хромової суміші при 25 °C утворюється 1,4-нафтохінон. При окисненні 2-метилнафталену окиснюється лише ядро, а CH3-група залишається, на відміну від толуену.
У присутності оксиду ванадію(V) утворюється фталевий ангідрид:
Застосування
Свого часу нафтален застосовували як інсектицид, зокрема, для боротьби з міллю: одяг для тривалого зберігання пересипали нафталеном. Звідси походить фразеологізм «витягти з нафталіну».
У XXI сторіччі нафтален знаходить основне застосування в хімічному синтезі як сировина для отримання фталевого ангідриду, [en], , нафтолів, тощо, в синтезі азобарвників, поверхнево-активних речовин, репелентів, пластифікаторів.
Токсичність
Нафтален подразнює очі, вдихання нафталену призводить до гемолізу. У важких випадках зв'являється (поява гемоглобіну у сечі) та метгемоглобінемія (поява великої кількості метгемоглобіну у крові).
За класифікацією IARC, належить до канцерогенів групи 2B.
Примітки
- PubChem. Naphthalene. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (англ.). Процитовано 30 серпня 2020.
- ICSC 0667 - NAPHTHALENE. ilo.org.
- Ластухін, Юрій Олександрович; Воронов, Станіслав Андрійович (2009). Органічна хімія. Львів: Центр Європи. с. 753. ISBN .
- Нейланд, О.Я. (1990). Органическая химия (російська) . Москва: Высшая школа. с. 202-206. ISBN .
- Нафталин // Химическая энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Большая Рос. энцикл., 1992. — Т. 3 : Меди сульфиды — Полимерные красители. — Стб. 371. — Библиогр. в конце ст. — .(рос.)
- Нафталін // Словник української мови : у 20 т. — К. : Наукова думка, 2010—2022.
- Collin G.; Höke H.; Greim H. (2003). Naphthalene and Hydronaphthalenes. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a17_001.pub2.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Naftalen takozh naftalin najprostishij predstavnik vuglevodniv z kondensovanimi aromatichnimi kilcyami Naftalen Nazva za IUPAC biciklo 4 4 0 deka 1 3 5 7 9 penten Inshi nazvi naftalin kamforna smola bila smola albocarbon antimite moth flakes Identifikatori Nomer CAS 1 91 20 3PubChem 1 931Nomer EINECS 202 049 5KEGG C00829ChEBI 16482RTECS QJ0525000SMILES c1ccc2ccccc2c1InChI 1 C10H8 c1 2 6 10 8 4 3 7 9 10 5 1 h1 8HNomer Belshtejna 1421310Nomer Gmelina 3347 Vlastivosti Molekulyarna formula C10H8 Molyarna masa 128 17 g mol Zovnishnij viglyad Bili kristali abo plastivci harakternij rizkij zapah Gustina 1 15 g sm Tpl 80 26 Tkip 218 Rozchinnist voda 31 mg l Nebezpeki LD50 533 mg kg mishi oralno GGS piktogrami GGS formulyuvannya nebezpek H228 H302 H351 H410 GGS zapobizhnih zahodiv P201 P202 P264 P270 P273 P281 P301 P312 P308 P313 P330 P391 P405 P501 R frazi R22 R40 R50 53 S frazi S2 S36 37 39 S45 S60 S61 Golovni nebezpeki legkozajmistij chutlivij do udaru mozhlivij kancerogen Pil mozhe utvoryuvati vibuhonebezpechni sumishi z povitryam NFPA 704 2 2 0 Temperatura spalahu 80 C Temperatura samozajmannya 540 C Yaksho ne zaznacheno inshe dani navedeno dlya rechovin u standartnomu stani za 25 C 100 kPa Instrukciya z vikoristannya shablonu Primitki kartkiIstoriyaBuv vidkritij u kam yanovugilnij smoli A Gardenom v 1819 r Elementnij sklad jogo vstanoviv O A Voskresenskij u 1838 roci strukturnu formulu zaproponuvav E Erlenmejyer u 1866 roci a K Grebe pidtverdiv yiyi himichnim shlyahom u 1868 roci Fizichni vlastivostiSublimaciya naftalenu Bila kristalichna rechovina duzhe letka ta legko sublimuyetsya BudovaMolekula naftalinu skladayetsya z dvuh kondensovanih benzolnih kilec Atomi vuglecyu u molekuli naftalenu numeruyutsya nastupnim chinom Atomi vuglecyu yaki ne zv yazani z atomami vodnyu ne numeruyutsya tomu sho do nih ne mozhe priyednatisya zamisnik Budova naftalenu virazhayetsya rezonansnimi strukturami Z rezonansnih struktur vidno sho ne vsi zv yazki ye rivnimi Napriklad u dvoh z troh rezonansnih struktur zv yazok S2 S3 ye odinarnim a v odnij podvijnim A zv yazok S1 S2 u dvoh strukturah podvijnij a v odnij odinarnij tomu vin ye bilsh nenasichenim za S2 S3 Ce pidtverdzhuyetsya dovzhinami zv yazkiv vidomo sho dovzhina zv yazku S1 S2 dorivnyuye 135 6 pm a zv yazku C2 C3 142 5 pm a chim korotshij zv yazok tim bilsha jogo nenasichenist Use ce svidchit pro te sho naftalen ye mensh aromatichnim nizh benzen deyaki zv yazki ye bilsh nenasichenimi Cherez ce naftalen legshe vstupaye u reakciyi priyednannya OtrimannyaNaftalen otrimuyut z kam yanovugilnoyi smoli jogo vmist u frakciyi 210 230 C dosyagaye 40 Produkti riformingu nafti mistyat bagato metilnaftalenu Z nogo naftalen mozhna otrimati pri gidrodemetilyuvanni priyednanni vodnyu koli odin atom priyednuyetsya do metilnoyi grupi utvoryuyuchi metan a inshij do naftalenovogo yadra z utvorennyam naftalenu Reakciyu provodyat pri temperaturi 750 C u prisutnosti katalizatoriv kobaltu abo molibdenu Naftalen takozh utvoryuyetsya pri kondensaciyi benzenu ta acetilenu C 6 H 6 2 C 2 H 2 C 10 H 8 H 2 displaystyle ce C6H6 2C2H2 gt C10H8 H2 She odin sposib otrimannya diyenovij sintez Pri vzayemodiyi 1 4 benzohinonu z butadiyenom utvoryuyetsya tetragidronaftohinon Spochatku jogo degidruyut utvoryuyetsya 1 4 naftohinon a dali vidnovlyuyut vodnem u prisutnosti platini Himichni vlastivostiNaftalinu najbilsh pritamanni reakciyi elektrofilnogo zamishennya Elektrofilne zamishennya Perevazhno zamishuyetsya v a polozhennya 1 4 5 8 atomi vuglecyu oskilki tak pri delokalizaciyi pozitivnogo zaryadu yakij utvoryuyetsya pri priyednanni elektrofila do nenasichenogo zv yazku aromatichna struktura inshogo kilcya ne porushuyetsya Takozh u a polozhennyah ye nadlishok elektronnoyi gustini tobto voni ye nukleofilnimi Pri b zamishenni pozitivnij zaryad mozhe perehoditi do inshogo yadra i jogo struktura peretvoritsya na hinoyidnu Galogenuvannya Galogenuvannya prohodit duzhe legko Pri napriklad utvoryuyetsya a bromonaftalen a pri nadlishku bromu utvoryuyetsya sumish 1 4 ta 1 5 dibromonaftaleniv Reakciya galogenuvannya prohodit pri 50 70 S za mehanizmom priyednannya vidsheplennya spochatku molekula galogenu priyednuyetsya u polozhennya 1 4 a potim vidbuvayetsya degidrogalogenuvannya Pri zastosuvanni takih katalizatoriv yak FeCl3 galogenuvannya prohodit za mehanizmom elektrofilnogo zamishennya C 10 H 7 H Cl 2 FeCl 3 C 10 H 7 HCl FeCl 4 displaystyle ce C10H7 H Cl2 FeCl3 gt C10H7 HCl FeCl4 C 10 H 7 HCl FeCl 4 C 10 H 7 Cl HCl FeCl 3 displaystyle ce C10H7 HCl FeCl4 gt C10H7 Cl HCl FeCl3 Pri comu u kincevomu produkti 90 95 a izomeru Nitruvannya Nitruvannya provodyat 100 nitratnoyu kislotoyu u prisutnosti sulfatnoyi kisloti pri 50 60 C Vmist b naftalenu ne perevishuye 5 Druga nitrogrupa zamishuye atom vodnyu u inshomu kilci u polozhennyah 5 33 ta 8 67 oskilki nitrogrupa ye elektronoakceptornoyu i dezaktivuye pershe kilce Sulfuvannya Pri sulfuvanni za temperaturi 80 C utvoryuyetsya yaka pri nagrivanni do 160 C perehodit u b izomer Ce pov yazano z tim sho a izomer utvoryuyetsya z bilshoyu shvidkistyu prote b izomer ye bilsh stabilnim Pri 80 C napryamok reakciyi zalezhit vid shvidkosti tobto ce umovi Za umov utvoryuyetsya bil stijka Acilyuvannya Acilyuyetsya naftalen legshe za benzen ta toluen Katalizatorom mozhe buti hlorid alyuminiyu Yakij utvoryuyetsya izomer zalezhit vid rozchinnika pri zastosuvanni sirkovuglecyu utvoryuyetsya a izomer a pri zastosuvanni nitrobenzenu b izomer Nukleofilne zamishennya Dlya reakcij nukleofilnogo zamishennya takozh harakterne utvorennya perevazhno a pohidnih Pohidni naftalenu vstupayut u ci reakciyi krashe nizh sam naftalen Mozhe vzayemodiyati z NaNH2 sho ne vlastivo nezamishenomu benzenu Priyednannya Vnaslidok menshoyi aromatichnosti ta bilshoyi nenasichenosti porivnyano z benzenom naftalen legshe nizh benzen vhodit do reakcij priyednannya Voden priyednuye u prisutnosti nikelyu Pri 200 C utvoryuyetsya en tetralin a pri 300 C vsi zv yazki nasichuyutsya Mozhe takozh priyednuvati diyenofili Okisnennya Okisnyuyetsya naftalen legshe nizh benzen Pid diyeyu hromovoyi sumishi pri 25 C utvoryuyetsya 1 4 naftohinon Pri okisnenni 2 metilnaftalenu okisnyuyetsya lishe yadro a CH3 grupa zalishayetsya na vidminu vid toluenu U prisutnosti oksidu vanadiyu V utvoryuyetsya ftalevij angidrid ZastosuvannyaSvogo chasu naftalen zastosovuvali yak insekticid zokrema dlya borotbi z millyu odyag dlya trivalogo zberigannya peresipali naftalenom Zvidsi pohodit frazeologizm vityagti z naftalinu U XXI storichchi naftalen znahodit osnovne zastosuvannya v himichnomu sintezi yak sirovina dlya otrimannya ftalevogo angidridu en naftoliv tosho v sintezi azobarvnikiv poverhnevo aktivnih rechovin repelentiv plastifikatoriv ToksichnistNaftalen podraznyuye ochi vdihannya naftalenu prizvodit do gemolizu U vazhkih vipadkah zv yavlyayetsya poyava gemoglobinu u sechi ta metgemoglobinemiya poyava velikoyi kilkosti metgemoglobinu u krovi Za klasifikaciyeyu IARC nalezhit do kancerogeniv grupi 2B PrimitkiPubChem Naphthalene pubchem ncbi nlm nih gov angl Procitovano 30 serpnya 2020 ICSC 0667 NAPHTHALENE ilo org Lastuhin Yurij Oleksandrovich Voronov Stanislav Andrijovich 2009 Organichna himiya Lviv Centr Yevropi s 753 ISBN 966 7022 19 6 Nejland O Ya 1990 Organicheskaya himiya rosijska Moskva Vysshaya shkola s 202 206 ISBN 5 06 001471 1 Naftalin Himicheskaya enciklopediya v 5 t gl red I L Knunyanc M Bolshaya Ros encikl 1992 T 3 Medi sulfidy Polimernye krasiteli Stb 371 Bibliogr v konce st ISBN 5 85270 039 8 ros Naftalin Slovnik ukrayinskoyi movi u 20 t K Naukova dumka 2010 2022 Collin G Hoke H Greim H 2003 Naphthalene and Hydronaphthalenes Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry doi 10 1002 14356007 a17 001 pub2