БЕНЗИЛХЛОРИД

Бензилхлорид

Введение
• 1 Свойства
• 2 Получение
• 3 Применение и реакции
  • 3.1 Бензилирование гетероатомных функциональных групп
  • 3.2 Бензилирование метиленактивных соединений
• 4 Безопасность

Бензилхлорид(α-хлортолуол), хлористый бензил — органическое соединение с формулой C6H5CH2Cl.

Хлорорганическое вещество, часто используемый билдинг блок.

1. Свойства

Бесцветная жидкость с резким запахом; tкun 179,3 °C. Бензилхлорид в воде не растворяется; смешивается со спиртом, хлороформом и др. органическими растворителями. При нагревании с водой бензилхлорид постепенно гидролизуется с образованием бензилового спирта.

2. Получение

• В промышленности бензилхлорид получают пропусканием хлора в нагретый до 90—100 °C толуол, содержащим 1 % PCI3.

C6H5CH3 + Cl2 → C6H5CH2Cl + HCl

Таким способом получают около 100,000 тонн бензилхлорида в год. Процесс включает образование свободных радикалов, включая атомы хлора[1] Побочными продуктами являются бензаль хлорид и бензотрихлорид (C6H5CHCl2 и C6H5CCl3).

Кроме хлорирования при высокой температуре, реакция прекрасно протекает и при комнатной в отсутствии катализаторов при простом пропускании хлора в толуол, находящийся по возможности в высоком сосуде для более эффективного растворения газа, на солнечном свету(предпочтительно) или при искусственном освещении.

При данном способе хлорирования, содержание влаги в толуоле и хлоре не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на скорость реакции.

Образующийся хлор эффективно экстрагируется находящимся на поверхности слоем толуола(достаточно толщины слоя в 3-4 см) и при освещении этого слоя быстро происходит реакция. Реакция проводится также при комнатной температуре.

• Хлорметилировыние по Бланку бензола.

• В лаборатории получают реакцией бензилового спирта с концентрированной соляной кислотой

3. Применение и реакции

• Бензилхлорид применяют для получения бензилового спирта и особенно бензилцеллюлозы (см. Целлюлоза), широко используемой в производстве пластических масс, плёнок, электроизоляционных покрытий и лаков.
• В промышленности, бензил хлорид является прекурсором к бензиловым эфирам, которые используются как пластификаторы, ароматизаторы и парфюмерия.
• Фенилуксусная кислота, прекурсор к фармацевтическим препаратам, получают через бензилцианид, который образуется при обработке бензил хлорида цианидом натрия.

C6H5CH2Cl+ NaCN → C6H5CH2CN → C6H5CH2COOH

• Четвертичные аммониевые соли, используемые в качестве поверхностно-активных веществ, легко образуются алкилированием третичного амина бензил хлоридом.

NR3 + C6H5CH2Cl → C6H5CH2NR3+Cl−

• В органическом синтезе, бензил хлорид используется для введения бензильной защитной группы, получая соответствующий бензиловые эфир. Снимается данная группа гидрированием на палладии.

C6H5CH2Cl + ROH → C6H5CH2R → [H2,Pd] ROH + C6H5CH3

• С карбоновыми кислотами, даёт соответствующие бензильные сложные эфиры.[2]
• Бензойная кислота (C6H5COOH) может быть получена окислением бензил хлорида щелочным раствором перманганата калия (KMnO4).

C6H5CH2Cl + 2 KOH + 2 [O] → C6H5COOK + KCl + H2O

• Он может быть использован в синтезе наркотиков класса амфетаминов, и по этим причинам продажи бензилхлорида мониторят в США List II
• Бензил хлорид также легко реагирует с металлическим магнием давая Гриньяра реагент. Он предпочтительнее чем бензил бромид для получения реагента Гриньяра, так как бромид даёт в качестве продукта также продукт сочетания по Вюрцу — 1,2-дифенилэтан.

3.1. Бензилирование гетероатомных функциональных групп

Бензил хлорид удобный бензилирующий агент для гетероатомных функциональных групп и наиболее часто используется для введения этой защитной группы[3].

Бензилирование спиртов этим реагентом достигается в условиях катализа сильным основанием таким как KOH, и в спиртовых растворителях [4] и в условиях фазового переноса с n-Bu4NHSO4[5] Оксид серебра в ДМФА также эффективен [6] Фенолы могут также быть бензилированы в условиях основного катализа [7]

Амино группы легко бензилируются при обработке бензилхлоридом в присутствии карбоната или гидроксида[8] при этом дибензилирование является конкурентной реакцией [9]. Тиолы бензилируются в присутствии гидроксида натрия или цезия карбоната и полярных растворителях, таких как этанол или ДМФА[10].

Амиды могут быть N-бензилированы бензилхлоридом при действии сильных оснований таких как метал гидриды[11] 11

3.2. Бензилирование метиленактивных соединений

Анионы и дианионы β-кетоэфиров,[12], замещённые малоновые эфиры,[13] β-кетоальдегиды,[14] β-дикетоны,[15] β-кетоамиды,[16] и β-кетонитрилы [17] все эффективно реагируют давая С-бензилированные продукты.

Когда генерируется дианион из β-кетоамида, β-кетоэфир или β-дикетоне бензилируется менее кислотное положение.

Нитрил стабилизированные карбанионы легко бензилируются в эфирных растворителях, аммиаке или ДМСО[18] Бензилхлорид также реагирует с карбанионами генерированными из кетонов,[19] эфиров [20], иминов (металлоенаминов) и гидразонов[21], оксимы [22].

4. Безопасность

Бензилхлорид является алкилирующим агентом. Индикацией его высокой реакционной способности, относительно алкилхлоридов, бензилхлорид реагирует с водой, гидролизуясь до бензилового спирта и хлороводорода.

Так как бензил хлорид достаточно летуч при комнатной температуре, он може лекго достичь слизистых оболочек где происходит гидролиз. Это объясняем почему бензилхлорид является лакриматором и поэтому он был использован как отравляющее вещество. Он также достаточно сильно раздражает кожу.

скачать
Данный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии. Синхронизация выполнена 13.07.11 23:30:57
Категории: Хлорорганические соединения, Ароматические соединения.
Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareA.

Хлористый бензил: формула, свойства, получение

Хлористый бензил – важное органическое вещество, производные которого применяются в фармацевтической, косметической и химической отрасли. Получить его можно несколькими способами, основным из которых служит хлорирование толуола. Данное вещество является токсичным и вызывает раздражение слизистых и кожи, поэтому при работе с ним требуется осторожность.

Описание

Хлористый бензил (другие названия – бензилхлорид, хлорметилбензол, альфа-хлортоулол) – это хлорорганическое соединение, производное бензола. В химической промышленности используется для замещения бензильными группами в других веществах. В этой области находит широкое применение.

Химическая формула хлористого бензила имеет вид: C6H5CH2CI.

Структурное строение соединения показано на рисунке ниже.

Химические свойства

Вещество обладает следующими химическими свойствами:

• смешивается с органическими растворителями, спиртами;
• обладает высокой реакционной способностью;
• не растворимо в воде;
• реакция среды – нейтральная;
• в присутствии некоторых металлов (Fe, Zn, Sn, бронза, латунь) – осмоляется.

Гидролиз хлористого бензила с его нагревом приводит к образованию бензилового спирта. Этот процесс проводят в реакторе, куда добавляют 15%-ный водный раствор Na₂CO₃.

Для транспортировки вещество упаковывают в стеклянную или полиэтиленовую тару, освинцованные цистерны.

Физические характеристики

Для хлористого бензила характерны следующие свойства:

• легкая воспламеняемость;
• плотность (при 25 °C) – 1100 кг/м3;
• молярная масса – 126,58 г/моль;
• температура плавления – 234,2 К;
• температура кипения – 452,5 К;
• температура вспышки – 426,2 К;
• предел взрываемости паров – 1,1% (по объему).

У вещества имеется склонность к самоконденсации. Ее устраняют путем добавления углеводородов, смол и фенолов.

По внешнему виду это соединение представляет собой бесцветную жидкость.

Хлористый бензил: получение

Основным промышленным способом синтеза данного вещества является хлорирование толуола при температуре 90-100 °C. Принципиальная технологическая схема этого процесса изображена на рисунке ниже.

Химизм реакции протекает следующим образом:

Технология состоит из 3 основных стадий:

• дистилляция толуола;
• его хлорирование;
• разделение многокомпонентного продукта реакции.

В качестве инициаторов, запускающих цепные радикальные процессы, применяют ультрафиолетовое облучение или C₈H₁₂N₄ (динитрил азобисизомасляной кислоты). В конечном продукте массовая доля хлористого бензила составляет не менее 98%. Побочными веществами в смеси являются полихлориды (бензилиденхлорид), хлортолуол и толуол.

Образование соединений первого типа обусловлено электрофильным замещением атома водорода ароматического ядра на атом хлора, катализатором которого является хлористое железо.

Этому также способствует рост концентрации бензилхлорида в реакторе. По данной причине процесс хлорирования проводят не до конца. Количество исходного толуола в остатке составляет до 50%.

В этом случае содержание полихлоридов не превышает 5% от массы хлористого бензила.

На процесс хлорирования толуола оказывает большое влияние также чистота реагентов. Так, при наличии примесей железа происходит хлорирование толуола в ядро, а пары воды приводят к быстрому разрушению металла технологического оборудования.

Наиболее подходящими материалами для реакторов являются серебро и никель.

Одним из перспективных способов снижения образования побочных продуктов служит использование аминов (диметиламин, диэтиламин, диэтаноламин), которые способны связывать хлорное железо в неактивные комплексы.

Применяются и другие способы получения этого соединения, указанные на рисунке ниже.

Применение

Хлористый бензил используется для производства следующих материалов:

• бензиловый спирт (ароматизатор в пищевой промышленности и парфюмерии, добавка в составе растворителей, антисептическая обработка маслянистых лекарств, вводимых внутримышечно);
• бензилцеллюлоза (изготовление кабелей, лакокрасочной продукции, «моющихся» обоев, прессовочных и литьевых композиций);
• сложные эфиры бензойной кислоты (анестезирующие средства в медицине);
• бензальдегид (синтез других веществ, изготовление красителей, парфюмерно-косметических продуктов);
• бензиламины (производство катионных красителей и лекарственных веществ);
• пластмассы;
• четвертичные аммониевые соли (изготовление ПАВ).

В органической химии это соединение используется также для защиты аминогрупп.

Синтез производных соединений

Получение бензальдегида из хлористого бензила производится несколькими способами, которые показаны на рисунке ниже.

Бензиловый спирт синтезируют по технологической схеме, описанной на этом рисунке:

Данный процесс состоит из нескольких этапов:

• гидролиз водным раствором карбоната натрия;
• выделение спирта-сырца;
• его ректификация.

Бензиламины получают в промышленности аминированием жидкого хлористого бензила с помощью газообразного аммиака в водно-спиртовой среде. Реактор представляет собой стандартный эмалированный аппарат. Сначала загружают раствор спирта, затем насыщают его аммиаком.

После этого смесь нагревают до 40 °C, вводят под давлением бензилхлорид с азотом. Температуру доводят до 60 °C, после выдержки смесь направляют в сборник, где отгоняют остатки аммиака и растворителя, которые затем возвращают в реактор для повторного аминирования.

Получение других важных производных происходит по следующим схемам:

• α-толуиловая кислота C6H5CH2Cl+ NaCN→ C6H5CH2CN → C6H5CH2COOH;
• аммониевые соли NR3 + C6H5CH2Cl → C6H5CH2NR3+Cl−;
• бензойная кислота C6H5CH2Cl + 2 KOH + 2 [O] → C6H5COOK + KCl + H2O.

Влияние на живые организмы

Хлористый бензил является взрыво- и пожароопасным соединением. Его предельно допустимая концентрация в воздухе составляет 0,5 мг/м3. Вещество оказывает следующее негативное влияние на организм человека:

• раздражение слизистых оболочек глаз и носа;
• спазм век и сильное слезотечение;
• возникновение воспалительного процесса при попадании на кожные покровы;
• общее токсическое воздействие при высоких концентрациях.

Это вещество является достаточно летучим при нормальных условиях. Лабораторные работы с его использованием должны проводиться в шкафу, оснащенном вытяжкой. Требуется также применение индивидуальных средств защиты. Бензилхлорид способен вызывать изменение наследственных свойств, а также является канцерогеном.