| |||
![]() | |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК Толуол [2] | |||
Систематическое название ИЮПАК Метилбензол | |||
Другие имена Метилбензол [1] Метилциклогекса-1,3,5-триен Бензилан Фенилметан Толуол Анизен | |||
Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) |
| ||
Сокращения | PhMe MePh BnH Tol | ||
ЧЭБИ | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
Информационная карта ECHA | 100.003.297 | ||
| |||
КЕГГ | |||
CID PubChem |
| ||
Номер RTECS |
| ||
УНИИ | |||
Номер ООН | 1294 | ||
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
Характеристики | |||
С6Н5СН3 | |||
Молярная масса | 92,141 г·моль −1 | ||
Появление | Бесцветная жидкость [3] | ||
Запах | сладкий, острый, бензоловый [ 4] | ||
Плотность | 0,8623 г/мл (25 °C) [1] | ||
Температура плавления | −95,0 °C (−139,0 °F; 178,2 К) [1] | ||
Точка кипения | 110,60 °C (231,08 °F; 383,75 К) [1] | ||
0,54 г/л (5 °C) 0,519 г/л (25 °C) 0,63 г/л (45 °C) 1,2 г/л (90 °C) [5] | |||
лог P | 2.73 [6] | ||
Давление пара | 2,8 кПа (20 °C) [4] | ||
−66,1·10 −6 см 3 /моль [7] | |||
Теплопроводность | 0,1310 Вт/(м·К) (25 °C) [8] | ||
Показатель преломления ( nD ) | 1,4941 (25 °С) [1] | ||
Вязкость | 0,560 мПа·с (25 °C) [9] | ||
Структура | |||
0,375 Д [10] | |||
Термохимия [11] | |||
Теплоемкость ( С ) | 157,3 Дж/(моль·К) | ||
Стандартная энтальпия образования (Δ f H ⦵ 298 ) | 12,4 кДж/моль | ||
Стандартная энтальпия сгорания (Δ c H ⦵ 298 ) | 3,910 МДж/моль | ||
Опасности | |||
Охрана труда и техника безопасности (OHS/OSH): | |||
Основные опасности | легковоспламеняющийся | ||
Маркировка СГС : | |||
![]() ![]() ![]() | |||
Опасность | |||
Н225 , Н304 , Н315 , Н336 , Н361д , Н373 | |||
Р210 , Р240 , Р301+Р310 , Р302+Р352 , Р308+Р313 , Р314 , Р403+Р233 | |||
NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
точка возгорания | 4 °C (39 °F; 277 К) [12] | ||
480 [12] °С (896 °F; 753 К) | |||
Пределы взрывоопасности | 1,1–7,1% [12] | ||
50 мл/м 3 , 190 мг/м 3 | |||
Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК): | |||
LC 50 ( средняя концентрация ) | >26700 ppm (крыса, 1 ч ) 400 ppm (мышь, 24 ч) [13] | ||
LC Lo ( самый низкий опубликованный ) | 55 000 ppm (кролик, 40 мин) [13] | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (допустимый) | TWA 200 ppm C 300 ppm 500 ppm (максимальный пик в течение 10 минут) [4] | ||
РЕЛ (рекомендуется) | TWA 100 ppm (375 мг/м 3 ) ST 150 ppm (560 мг/м 3 ) [4] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 500 частей на миллион [4] | ||
Паспорт безопасности (SDS) | SIRI.org | ||
Родственные соединения | |||
Родственные ароматические углеводороды | бензол ксилол нафталин | ||
Родственные соединения | метилциклогексан метилциклогексен | ||
Страница дополнительных данных | |||
Толуол (страница данных) | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Толуол ( / ˈ t ɒ l . j u iː n / ), также известный как толуол ( / ˈ t ɒ l . j u . ɒ l , - ɔː l , - oʊ l / ), представляет собой замещенный ароматический углеводород [15] с химической формулой C 6 H 5 CH 3 , часто сокращенно обозначаемой как PhCH 3 , где Ph обозначает фенильную группу. Это бесцветная, нерастворимая в воде жидкость с запахом, связанным с разбавителями для красок . Это монозамещенное производное бензола , состоящее из метильной группы (CH 3 ), присоединенной к фенильной группе одинарной связью . Таким образом, его систематическое название по ИЮПАК — метилбензол . Толуол в основном используется в качестве промышленного сырья и растворителя .
В качестве растворителя в некоторых типах разбавителей для краски , перманентных маркерах , контактном клее и некоторых типах клея толуол иногда используется в качестве рекреационного ингалятора [16] и может вызвать серьезные неврологические нарушения. [17] [18]
Соединение было впервые выделено в 1837 году путем перегонки соснового масла Пьером Жозефом Пеллетье и Филиппом Нериушем Вальтером , которые назвали его ретиннафтом . [19] [20] В 1841 году Анри Этьен Сент-Клер Девиль выделил углеводород из бальзама Толу (ароматический экстракт из тропического колумбийского дерева Myroxylon balsamum ), который Девиль признал похожим на ретиннафт Вальтера и на бензол; поэтому он назвал новый углеводород бензоэном . [21] [22] [23] В 1843 году Йенс Якоб Берцелиус рекомендовал название толуин . [24] В 1850 году французский химик Огюст Каур выделил из дистиллята древесины углеводород, который он признал похожим на бензоен Девиля и который Каур назвал толуеном . [25] [26]
Расстояние между атомами углерода в толуольном кольце составляет 0,1399 нм. Связь C-CH 3 длиннее на 0,1524 нм, тогда как средняя длина связи CH составляет 0,111 нм. [27]
Толуол реагирует как обычный ароматический углеводород в электрофильном ароматическом замещении . [28] [29] [30] Поскольку метильная группа обладает большими электрон-высвобождающими свойствами, чем атом водорода в том же положении, толуол более реактивен, чем бензол по отношению к электрофилам. Он подвергается сульфированию с образованием п -толуолсульфокислоты и хлорированию Cl 2 в присутствии FeCl 3 с образованием орто- и пара - изомеров хлортолуола .
Нитрация толуола дает моно-, ди- и тринитротолуолы, все из которых широко используются. Динитротолуол является предшественником толуолдиизоцианата , предшественника полиуретановой пены. Тринитротолуол (ТНТ) является взрывчатым веществом.
Полное гидрирование толуола дает метилциклогексан . Реакция требует высокого давления водорода и катализатора .
Связи CH метильной группы в толуоле являются бензильными , поэтому они слабее, чем связи CH в более простых алканах. Отражая эту слабость, метильная группа в толуоле подвергается различным свободнорадикальным реакциям. Например, при нагревании с N -бромсукцинимидом (NBS) в присутствии AIBN толуол превращается в бензилбромид . Такое же превращение можно осуществить с элементарным бромом в присутствии УФ-излучения или даже солнечного света.
Толуол также можно бромировать, обрабатывая его HBr и H 2 O 2 в присутствии света. [31]
Бензойная кислота и бензальдегид производятся в коммерческих целях путем частичного окисления толуола кислородом . Типичные катализаторы включают нафтенаты кобальта или марганца . [32] Связанные, но лабораторные окисления включают использование перманганата калия для получения бензойной кислоты и хромилхлорида для получения бензальдегида ( реакция Этара ).
Метильная группа в толуоле подвергается депротонированию только с очень сильными основаниями; ее p K a оценивается с использованием тенденций кислотности и составляет приблизительно 43 в диметилсульфоксиде (ДМСО) [33] [34] , а ее кислотность ионной пары экстраполируется до 41,2 в циклогексиламине (циклогексиламиде цезия) с использованием корреляции Бренстеда. [35] [36]
Толуол смешивается (растворим во всех пропорциях) с этанолом , бензолом , диэтиловым эфиром , ацетоном , хлороформом , ледяной уксусной кислотой и сероуглеродом , но не смешивается с водой. [37]
Толуол встречается в природе в небольших количествах в сырой нефти и является побочным продуктом при производстве бензина с помощью каталитического риформинга или этиленового крекинга . Он также является побочным продуктом при производстве кокса из угля . Окончательное разделение и очистка осуществляются любым из процессов дистилляции или экстракции растворителем, используемых для ароматических соединений BTX (изомеры бензола, толуола и ксилола). [15]
Толуол можно получить различными способами. Например, бензол реагирует с метанолом в присутствии твердой кислоты , давая толуол и воду: [15]
Толуол является одним из наиболее широко производимых химикатов. Его основные применения: (1) как предшественник бензола и ксилолов , (2) как растворитель для разбавителей, красок, лаков , клеев и (3) как добавка к бензину. [15]
Толуол преобразуется в бензол путем гидродеалкилирования :
Его трансалкилирование дает смесь бензола и ксилолов .
Толуол широко используется в лакокрасочной, резиновой , химической, клеевой, полиграфической и фармацевтической промышленности в качестве растворителя. [38] Лак для ногтей, очистители для кистей и пятновыводители могут содержать толуол. Производство взрывчатых веществ (тротила) также использует его. Толуол также содержится в сигаретном дыме и выхлопных газах автомобилей. Если толуол не контактирует с воздухом, он может оставаться неизменным в почве или воде в течение длительного времени. [39]
Толуол является распространенным растворителем , например, для красок , разбавителей, силиконовых герметиков, [40] многих химических реагентов , резины , типографской краски, адгезивов (клеев), лаков , дубильных средств для кожи и дезинфицирующих средств . [15]
Толуол — это октановый усилитель в бензиновом топливе для двигателей внутреннего сгорания, а также в реактивном топливе и двигателях с турбонаддувом в Формуле-1 . [41]
В Австралии в 2003 году было обнаружено, что толуол незаконно смешивался с бензином в заправочных пунктах для продажи в качестве стандартного автомобильного топлива. Толуол не облагается акцизным налогом на топливо, в то время как другие виды топлива облагаются налогом более 40%, что обеспечивает большую прибыль поставщикам топлива. Утверждается, что степень замещения толуола составляет 60%. [42] [43]
В лаборатории толуол используется в качестве растворителя для углеродных наноматериалов, включая нанотрубки и фуллерены, а также может использоваться в качестве индикатора фуллеренов . Цвет раствора C 60 в толуоле — ярко-фиолетовый. Толуол используется в качестве цемента для тонких полистирольных наборов (путем растворения и последующего сплавления поверхностей), поскольку его можно наносить очень точно кистью, и он не содержит ни капли клея. Толуол можно использовать для разрушения эритроцитов с целью извлечения гемоглобина в биохимических экспериментах. Толуол также использовался в качестве охладителя из-за его хороших теплопередающих свойств в натриевых холодных ловушках, используемых в контурах ядерных реакторов. Толуол также использовался в процессе удаления кокаина из листьев коки при производстве сиропа кока-колы. [44]
Экологические и токсикологические эффекты толуола были тщательно изучены. [45]
Толуол раздражает глаза, кожу и дыхательные пути. Он медленно всасывается через кожу. Он может вызвать системную токсичность при вдыхании или проглатывании. Вдыхание является наиболее распространенным путем воздействия. Симптомы отравления толуолом включают эффекты центральной нервной системы (головная боль, головокружение, сонливость, атаксия , эйфория , тремор , галлюцинации , судороги и кома), химический пневмонит , угнетение дыхания, желудочковые аритмии , тошнота, рвота и электролитный дисбаланс . [38]
Вдыхание толуола в низких или умеренных концентрациях может вызвать усталость, спутанность сознания, слабость, действия, подобные пьяному, потерю памяти, тошноту, потерю аппетита, потерю слуха [46] [47] [48] и потерю цветового зрения. [49] Некоторые из этих симптомов обычно исчезают, когда воздействие прекращается. Вдыхание высоких концентраций толуола в течение короткого времени может вызвать головокружение, тошноту или сонливость, потерю сознания и даже смерть . [50] [51] Однако толуол гораздо менее токсичен, чем бензол , и, как следствие, в значительной степени заменил его в качестве ароматического растворителя в химических препаратах. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) заявляет, что канцерогенный потенциал толуола не может быть оценен из-за недостаточности информации. [52] В 2013 году мировые продажи толуола составили около 24,5 млрд долларов США. [53]
Толуол является загрязнителем воздуха в помещениях в ряде процессов, включая электрохирургию, и может быть удален из воздуха с помощью фильтра с активированным углем . [54]
Подобно многим другим растворителям, таким как 1,1,1-трихлорэтан и некоторые алкилбензолы , толуол , как было показано, действует как неконкурентный антагонист рецептора NMDA и положительный аллостерический модулятор рецептора ГАМК A. [55] Кроме того, было показано, что толуол проявляет антидепрессантоподобные эффекты у грызунов в тесте принудительного плавания (FST) и тесте подвешивания за хвост (TST), [55], вероятно, из-за его свойств антагониста NMDA.
Толуол иногда используется в качестве рекреационного ингалятора («вдыхание клея»), вероятно, из-за его эйфорического и диссоциативного эффектов. [55]
Толуол ингибирует возбуждающие ионные каналы, такие как рецептор NMDA , никотиновый ацетилхолиновый рецептор и серотониновый 5-HT 3 рецептор . Он также усиливает функцию ингибирующих ионных каналов, таких как рецепторы ГАМК A и глицина . Кроме того, толуол нарушает потенциалзависимые кальциевые каналы и АТФ-зависимые ионные каналы. [56]
Толуол используется в качестве опьяняющего ингалятора непреднамеренным для производителей способом. Люди вдыхают продукты, содержащие толуол (например, растворитель для краски , контактный клей , корректирующие ручки, клей для моделей и т. д.), из-за его опьяняющего эффекта . Хранение и использование толуола и продуктов, содержащих его, регулируются во многих юрисдикциях, по предполагаемой причине, чтобы не допустить несовершеннолетних к получению этих продуктов в рекреационных наркотических целях. По состоянию на 2007 год в 24 штатах США были законы, карающие использование, хранение с намерением использования и/или распространение таких ингаляторов. [57] В 2005 году Европейский союз запретил общую продажу продуктов, содержащих более 0,5% толуола. [58]
Несколько видов грибов, включая Cladophialophora , Exophiala , Leptodontidium ( син. Leptodontium ), Pseudeurotium zonatum и Cladosporium sphaerospermum , а также некоторые виды бактерий могут разлагать толуол, используя его в качестве источника углерода и энергии. [59]
Толуол и ксилол являются предпочтительными названиями ИЮПАК, но не являются свободно заменяемыми; толуол заменяем при определенных условиях, но только для общей номенклатуры (см. P-15.1.8 для общих правил замены для сохраненных названий).