Нитробензол — ароматическое нитросоединение, простейший представитель класса нитробензолов. При комнатной температуре является бледно-желтой маслянистой жидкостью с характерным запахом горького миндаля.
При замерзании нитробензол образует зеленовато-желтые кристаллы. Не растворяется в воде (0,19 % по массе при 297 K, 0,8 % при 350 K). Растворяется в концентрированных кислотах (при разведении таких растворов водой осаждается)[3]. Неограниченно смешивается с диэтиловым эфиром, бензолом, некоторыми другими органическими растворителями. Перегоняется с водяным паром. Показатель преломления (для D-линии натрия (589 нм), при 297K) 1,5562. Дипольный момент газообразных молекул (в дебаях) 4,22 D. Удельная теплоёмкость 1,51 Дж/(г·К)[4].
Получение
Основной способ получения нитробензола (как и других нитроаренов) — нитрование в условиях электрофильного замещения бензола (соответственно, аренов)[3]. Электрофильной частицей является ион нитрония NO2+[5][6]. В промышленности нитробензол получают непрерывным нитрованиембензола смесью концентрированных H2SO4 и HNO3 с выходом 96—99 %.
В лабораторных условиях нитробензол получают нитрованием бензола смесью H2SO4 (1,84 г/см3) и HNO3 (1,4 г/см3) в соотношении 1:1 при 40—60 °C (45 мин). Выход целевого продукта достигает 80 %.
Принципиально возможна (но не применяется в силу низкого выхода) реакция нитрования бензола концентрированной азотной кислотой[5]. Несколько реже (как и для получения других нитроаренов) в лабораториях используют замещение, модификацию или элиминирование заместителей, уже имеющихся при бензольном кольце[3].
Например, возможно получать нитробензол окислением анилина перокситрифторуксусной кислотой (или другими окислителями; чем менее кислая среда — тем больше доля азоксибензола в продуктах)[6].
При хлорировании нитробензола в присутствии катализатора образуется 3-нитрохлорбензол.[9]
При бромировании в присутствии железа образуется м-бромнитробензол с хорошим выходом.[10]
Нитробензол не вступает в реакцию Фриделя-Крафтса.[11] Были найдены условия, в которых нитробензол алкилируется в смеси этанола и серной кислоты, однако реакция обладает низкими выходами и имеет лишь академическую ценность.[12]
Нуклеофильное замещение
При нагревании нитробензола с твердым гидроксидом калия образуется о-нитрофенол с низким выходом.[13] Выход о-нитробензола не может быть выше 50% от теоретического, так как данная реакция представляет собой диспропорционирование нитробензола.
Большая часть (~95%) производимого нитробензола используется в качестве сырья для синтеза анилина.[9]
Реакция восстановления нитробензола в анилин под действием сульфида аммония была открыта Н. Н. Зинином ещё в 1842 году.[15] Однако в настоящее время для производства анилина из нитробензола применяется гидрирование в присутствии катализаторов (Cu/SiO2 или Pd/Al2O3). Выход анилина при каталитическом гидрировании составляет >98 %.
К продуктами частичного восстановления нитробензола можно отнести следующие вещества:
Производные нитробензола используются в качестве взрывчатых веществ и как компоненты ракетных топлив. В парфюмерии — в качестве душистых или фиксирующих запах веществ, в том числе — искусственных мускусов. Сам нитробензол ранее выпускали под названием «горько-миндального» или «мирабанового» масла. Некоторые производные нитробензола используются в составе лаков и красок. Некоторые применяются в медицине[3][5].
Биологическая роль и токсичность
Нитробензол токсичен: относится ко второму классу опасности и в больших концентрациях может вызывать гемолиз.
Впитывается через кожу, оказывает сильное действие на ЦНС, нарушает обмен веществ, вызывает заболевания печени, окисляет гемоглобин в метгемоглобин.
