Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Три возможных изомера ксилола: о- ксилол , м- ксилол и п- ксилол.

Ксилол (от греческого ξύλο , ксил , «дерево»), ксилолы или ксилол представляет собой любое одно из трех изомеров из диметилбензола, или их сочетание. В формуле (CH 3 ) 2 C 6 H 4 каждое из трех соединений имеет центральное бензольное кольцо с двумя метильными группами, присоединенными к заместителям . Все они представляют собой бесцветные легковоспламеняющиеся жидкости, некоторые из которых имеют большое промышленное значение. Смесь упоминается как ксилол, так и, точнее, ксилолы.

Возникновение и производство [ править ]

Ксилолы являются важным нефтехимическим продуктом, получаемым путем каталитического риформинга, а также путем карбонизации угля при производстве коксового топлива . Они также встречаются в сырой нефти в концентрациях около 0,5–1% в зависимости от источника. В небольших количествах содержится в бензине и авиационном топливе .

Ксилолы образуются в основном как часть BTX ароматических соединений ( бензол , толуол и ксилолы) , экстрагированных из продукта каталитического риформинга , известных как риформата . Смесь ксилолов представляет собой слегка жирную бесцветную жидкость, обычно используемую в качестве растворителя .

Ежегодно производится несколько миллионов тонн. [1] В 2011 году глобальный консорциум начал строительство одного из крупнейших в мире заводов по производству ксилола в Сингапуре . [2]

История [ править ]

Ксилол был впервые выделен и назван в 1850 году французским химиком Огюстом Кауром (1813–1891), будучи обнаруженным как составная часть древесной смолы . [3]

Изомеры [ править ]

Ксилол существует в трех изомерных формах. Изомеры можно различить по обозначениям орто - ( о -), мета - ( м -) и пара - ( р -), которые указывают, к каким атомам углерода ( бензольного кольца ) присоединены две метильные группы . Путем подсчета атомов углерода вокруг кольца, начиная с одного из атомов углерода кольца, связанных с метильной группой, и считая в сторону второй метильной группы, о- изомер имеет название IUPAC 1,2-диметилбензол, m- изомерпредставляет собой 1,3-диметилбензол, а п- изомер представляет собой 1,4-диметилбензол. Из трех изомеров п- изомер является наиболее востребованным в промышленности, поскольку он может окисляться до терефталевой кислоты . [1]

Промышленное производство [ править ]

Ксилолы получают путем метилирования из толуола и бензола . [1] [4] Производимый ксилол промышленного или лабораторного качества обычно содержит около 40-65% м- ксилола и до 20% каждого из о- ксилола , п- ксилола и этилбензола . [5] [6] [7] Соотношение изомеров может быть изменено в пользу высокоценного п- ксилола с помощью запатентованного процесса UOP- Isomar [8] или трансалкилирования.ксилола или триметилбензола. Эти превращения катализируются цеолитами . [1]

ZSM-5 используется для облегчения некоторых реакций изомеризации, ведущих к массовому производству современных пластиков.

Свойства [ править ]

Химические и физические свойства ксилола различаются в зависимости от соответствующих изомеров. Температура плавления колеблется от -47,87 ° C (-54,17 ° F) ( м- ксилол) до 13,26 ° C (55,87 ° F) ( п- ксилол) - как обычно, температура плавления пара-изомера намного выше, поскольку он содержит больше легко в кристаллической структуре. Температура кипения каждого изомера составляет около 140 ° C (284 ° F). Плотность каждого изомера составляет около 0,87 г / мл (7,26  фунта / галлон США или 8,72 фунта / имп галлон ), и поэтому он менее плотен, чем вода . Ксилол в воздухе ощущается при концентрациях от 0,08 до 3,7 частей на миллион (частей ксилола на миллион частей воздуха), а в воде можно почувствовать запах от 0,53 до 1,8 частей на миллион. [6]

Изомеры ксилола
Общий
Распространенное имяКсилоло- ксилолм- ксилолп- ксилол
Систематическое названиеДиметилбензол1,2-диметилбензол1,3-диметилбензол1,4-диметилбензол
Другие именаКсилоло- ксилол;
Ортоксилол		м- ксилол;
Метаксилол		п- ксилол;
Параксилол
Молекулярная формулаС 8 Н 10
УлыбкиCc1c (C) cccc1Cc1cc (К) ccc1Cc1ccc (К) cc1
Молярная масса106,16 г / моль
ВнешностьПрозрачная бесцветная жидкость
Количество CAS[1330-20-7][95-47-6][108-38-3][106-42-3]
Характеристики
Плотность и фаза0,864 г / мл, жидкость0,88 г / мл, жидкость0,86 г / мл, жидкость0,86 г / мл, жидкость
Растворимость в водеПрактически нерастворим
Растворим в неполярных растворителях, таких как ароматические углеводороды.
Температура плавления-47,4 ° С (-53,3 ° F, 226 К)-25 ° С (-13 ° F, 248 К)-48 ° С (-54 ° F, 225 К)13 ° С (55 ° F, 286 К)
Точка кипения138,5 ° С (281,3 ° F, 412 К)144 ° С (291 ° F, 417 К)139 ° С (282 ° F, 412 К)138 ° С (280 ° F, 411 К)
Вязкость0,812 c P при 20 ° C (68 ° F)0,62 c P в 20 ° C (68 ° F)0,34 c P при 30 ° C (86 ° F)
Опасности
SDSКсилолы [9]о- ксилолм- ксилолп- ксилол
Классификация ЕСВредно ( Xn )
NFPA 704
Flammability code 3: Liquids and solids that can be ignited under almost all ambient temperature conditions. Flash point between 23 and 38 °C (73 and 100 °F). E.g. gasolineHealth code 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g. chloroformReactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no codeNFPA 704 четырехцветный алмаз
3
2
0
точка возгорания30 ° С (86 ° F)17 ° С (63 ° F)25 ° С (77 ° F)25 ° С (77 ° F)
Заявление о R / SR10 , R20 / 21 , R38 : (S2) , S25
RTECS номерZE2450000ZE2275000ZE2625000
Родственные соединения
Родственные ароматические
углеводороды		Толуол , мезитилен , бензол , этилбензол
Родственные соединенияКсиленолы - виды фенолов
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25  ° C, 100  кПа).
Заявление об ограничении ответственности и ссылки.

Ксилолы образуют азеотропы с водой и различными спиртами. С водой азеотроп состоит из 60% ксилолов и кипит при 94,5 ° C. [1] Как и многие соединения алкилбензола , ксилолы образуют комплексы с различными галогенуглеродами . [10] Комплексы различных изомеров часто имеют совершенно разные свойства друг от друга. [11]

Приложения [ править ]

Терефталевая кислота и родственные производные [ править ]

п- Ксилол является основным предшественником терефталевой кислоты и диметилтерефталата , оба мономера используются в производстве пластиковых бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ) и одежды из полиэстера . 98% производимого п- ксилола и половина всех произведенных ксилолов потребляется таким образом. [7] [12] о- Ксилол является важным предшественником фталевого ангидрида . Спрос на изофталевую кислоту относительно невелик, поэтому м- ксилол редко ищут (и, следовательно, полезность его превращения в о- и п- изомеры).

Применение растворителей и промышленные цели [ править ]

Ксилол используется как растворитель. В этой заявке на смесь изомеров ее часто называют ксилолами или ксилолом . Ксилол-растворитель часто содержит небольшой процент этилбензола . Как и отдельные изомеры, смесь бесцветна, имеет сладкий запах и легко воспламеняется. Области применения включают полиграфическую , резиновую и кожевенную промышленность. Это обычный компонент чернил, резины и клеев . [13] При разбавлении красок и лаков он может быть заменен толуолом.там, где требуется более медленное высыхание, и поэтому используется консерваторами предметов искусства при тестировании растворимости. [14] Точно так же это чистящее средство , например, для стали , кремниевых пластин и интегральных схем . В стоматологии ксилол можно использовать для растворения гуттаперчи , материала, используемого в эндодонтии (лечение корневых каналов). В нефтяной промышленности ксилол также является частым компонентом парафиновых растворителей, используемых, когда трубки забиваются парафином. По тем же причинам он часто является активным ингредиентом в коммерческих продуктах для удаления ушной серы (серы). (1)

Лабораторное использование [ править ]

Ксилол используется в лаборатории для приготовления ванн с сухим льдом для охлаждения реакционных сосудов [15] и в качестве растворителя для удаления синтетического иммерсионного масла с объектива микроскопа в световой микроскопии . [16] В гистологии наиболее широко используемым очищающим агентом является ксилол. [17] Ксилол используется для удаления парафина с высушенных предметных стекол перед окрашиванием. После окрашивания предметные стекла помещают в ксилол перед закрытием покровного стекла.

Предшественник других соединений [ править ]

Хотя преобразование в терефталевую кислоту является доминирующим химическим преобразованием, ксилолы являются предшественниками других химических соединений. Например, хлорирование обеих метильных групп дает соответствующие дихлориды ксилола (бис (хлорметил) бензолы), в то время как монобромирование дает ксилилбромид , агент слезоточивого газа, используемый во время Первой мировой войны .

Здоровье и безопасность [ править ]

Ксилол легко воспламеняется, но обладает умеренной острой токсичностью, при этом LD 50 составляет от 200 до 5000 мг / кг для животных. Пероральная ЛД 50 для крыс составляет 4300 мг / кг. Главный механизм детоксикации - окисление до метилбензойной кислоты и гидроксилирование до гидроксилола. [1]

Основным эффектом вдыхания паров ксилола является угнетение центральной нервной системы (ЦНС) с такими симптомами, как головная боль, головокружение, тошнота и рвота. При экспозиции 100 ppm может возникнуть тошнота или головная боль. При воздействии от 200 до 500 частей на миллион симптомы могут включать чувство «кайфа», головокружение, слабость, раздражительность, рвоту и замедление времени реакции. [18] [19]

Побочные эффекты воздействия низких концентраций ксилола ( <200 ppm ) обратимы и не вызывают необратимых повреждений. Длительное воздействие может вызвать головные боли, раздражительность, депрессию, бессонницу, возбуждение, сильную усталость, тремор, потерю слуха, нарушение концентрации внимания и кратковременную потерю памяти. [20] [ требуется разъяснение ] Состояние, называемое хронической энцефалопатией , вызванной растворителями , широко известное как «синдром органических растворителей», связано с воздействием ксилола. Имеется очень мало информации, которая изолирует ксилол от воздействия других растворителей при изучении этих эффектов. [18]

Нарушения слуха также были связаны с воздействием ксилола, как в исследованиях на экспериментальных животных [21] [22], так и в клинических исследованиях. [23] [24] [25]

Ксилол также раздражает кожу и очищает кожу от масел, делая ее более проницаемой для других химических веществ. Рекомендуется использование непроницаемых перчаток и масок, а также респираторов, где это необходимо, во избежание проблем со здоровьем в результате воздействия ксилола. [18]

Ксилолы метаболизируются до метилгиппуровой кислоты . [26] [27] Присутствие метилгиппуровой кислоты можно использовать в качестве биомаркера для определения воздействия ксилола. [27] [28]

См. Также [ править ]

  • о- ксилол
  • м- ксилол
  • п- ксилол
  • Ксилол цианол
  • Гидродеалкилирование
  • Трансалкилирование
  • Алкилбензол

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е Фабри, Йорг; Грэзер, Ульрих; Симо, Томас А. (2000). «Ксилолы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a28_433 . ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Трембле, Жан-Франсуа (2011). «Изготовление ароматических углеводородов в Сингапуре». Архив новостей химии и машиностроения . 89 (38): 18–19. DOI : 10.1021 / СЕН-v089n038.p018 .
  3. ^ Cahours, Огюст (1850) «Recherches сюр ле Huiles légéres obtenues йапз ла дистилляции Дюбуа» (Исследования светлых нефтепродуктовполученных путем перегонки древесины), Конт Rendus , 30  : 319-323; особенно см. стр. 321. Из стр. 321: «Je le désignerai sous le nomme xylène ». (Яназову его ксилолом .) Примечание: эмпирическая формула Кагура для ксилола неверна, потому что химики в то время использовали неправильную атомную массу для углерода (6 вместо 12).
  4. ^ Мартиндейл, Дэвид К. и Кучар, Пол Дж., Производство ксилолов из легких алифатических углеводородов посредством дегидроциклодимеризации и метилирования , Патент США № 5043502, 1991-8-27. Проверено 2012-4-28.
  5. ^ «Ксилол (смешанные изомеры), сводка по опасностям отравления воздухом)» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 8 февраля 2015 года .
  6. ^ а б Кандьяла, Рина; Raghavendra, Sumanth Phani C .; Раджасекхаран, Сарасвати Т. (2010). «Ксилол: обзор опасностей для здоровья и превентивных мер» . J Oral Maxillofac Pathol . 14 (1): 1–5. DOI : 10.4103 / 0973-029X.64299 . PMC 2996004 . PMID 21180450 .  
  7. ^ a b Ксилол. Архивировано 11 августа 2011 г. в Wayback Machine , Шведское химическое агентство, apps.kemi.se, 2010. Проверено 2012-4-28.
  8. ^ " Использование возможностей для производства пара- ксилола" . ЮОП, компания Honeywell . Проверено 8 февраля 2015 года .
  9. ^ SIRI, Паспорт безопасности ксилоловых материалов , MSDS № X2000, Vermont Safety Information Resources, Inc., 1997-9-8. Проверено 2012-4-27.
  10. ^ Кларк JE; Люти, Р. (1955). «Разделение ксилолов». Ind. Eng. Chem . 47 (2): 250–253. DOI : 10.1021 / ie50542a028 .
  11. ^ Стивенсон, Шерил D; Макэлхени, Дэниел Дж; Каге, Дэвид Э; Чишевский, Джеймс Т; Райтер, Ричард С (1998). «Разделение близко кипящих изомеров и идентично кипящих изотопомеров посредством экстракции с переносом электрона». Аналитическая химия . 70 (18): 3880. DOI : 10.1021 / ac980221b .
  12. ^ ICIS, Параксилол-Ортоксилол | Цены, новости и анализ рынка , icis.com, 2012. Проверено 2012-4-28.
  13. ^ Bostik, Паспорт безопасности Blu-Tack архивации 11 сентября 2011, в Wayback Machine , № 13135, Bostik Corp., 2007-6. Проверено 2012-4-28.
  14. ^ Самет, Венди, (сост.), Приложение I, Каталог Сохранения Живописей, Американский Институт Сохранения Исторических и Художественных произведений ,servation-wiki.com, 1997-9. Проверено 2012-4-28.
  15. ^ "Охлаждающие ванны" . UC Davis Chem Wiki. 2013-10-02 . Проверено 8 февраля 2015 года .
  16. ^ Каргилль, Джон (1985) [1964], «Иммерсионное масло и микроскоп» , Ежегодник Нью-Йоркского микроскопического общества , заархивировано из оригинала 11 сентября 2011 г. , извлечено 10 марта 2011 г.
  17. ^ Карсон, Фрейда; Хладик, Криста (2009). Гистотехнология: текст для самообучения (3-е изд.). Американское общество клинической патологии Press. п. 35. ISBN 9780891895817.
  18. ^ a b c Кандьяла, Рина; Raghavendra, Sumanth Phani C .; Раджасекхаран, Сарасвати Т. (01.01.2010). «Ксилол: обзор опасностей для здоровья и превентивных мер» . Журнал оральной и челюстно-лицевой патологии . 14 (1): 1–5. DOI : 10.4103 / 0973-029X.64299 . ISSN 0973-029X . PMC 2996004 . PMID 21180450 .   
  19. ^ «СОДЕРЖАНИЕ ОСТРОЙ ТОКСИЧНОСТИ: КСИЛОЛЫ» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 22 октября 2015 года.
  20. ^ "Ксилолы (EHC 190, 1997)" .
  21. ^ Gagnaire, F .; Marignac, B .; Langlais, C .; Бонне П. (июль 2001 г.). «Ототоксичность у крыс, подвергшихся воздействию паров орто-, мета- и пара-ксилола в течение 13 недель». Фармакология и токсикология . 89 (1): 6–14. DOI : 10.1034 / j.1600-0773.2001.d01-129.x . ISSN 0901-9928 . PMID 11484912 .  
  22. ^ Gagnaire, F .; Marignac, B .; Blachère, V .; Grossmann, S .; Ланглейс, К. (2007-03-07). «Роль токсикокинетики в ототоксичности, вызванной ксилолом у крыс и морских свинок». Токсикология . 231 (2–3): 147–158. DOI : 10.1016 / j.tox.2006.11.075 . ISSN 0300-483X . PMID 17210216 .  
  23. ^ Фуэнте, Адриан; Макферсон, Брэдли; Кардемиль, Фелипе (сентябрь 2013 г.). «Ксилол-индуцированная слуховая дисфункция у людей». Ухо и слух . 34 (5): 651–660. DOI : 10.1097 / AUD.0b013e31828d27d7 . ISSN 1538-4667 . PMID 23598724 . S2CID 45206975 .   
  24. ^ Дрейпер, THJ; Бамиу, Д.-Э. (Апрель 2009 г.). «Слуховая невропатия у пациента, подвергшегося воздействию ксилола: клинический случай» (PDF) . Журнал ларингологии и отологии . 123 (4): 462–465. DOI : 10.1017 / S0022215108002399 . ISSN 1748-5460 . PMID 18439334 .   
  25. ^ Фуэнте, Адриан; Макферсон, Брэдли; Худ, Линда Дж. (Ноябрь 2012 г.). «Потеря слуха, связанная с воздействием ксилола у лабораторного работника». Журнал Американской академии аудиологии . 23 (10): 824–830. DOI : 10.3766 / jaaa.23.10.7 . ЛВП : 10533/137495 . ISSN 1050-0545 . PMID 23169198 .  
  26. ^ «ГИППУРОВАЯ и МЕТИЛГИППУРОВАЯ КИСЛОТЫ в моче» (PDF) . Руководство по аналитическим методам NIOSH (NMAM) (четвертое издание).
  27. ^ а б Иноуэ, О .; Сейджи, К .; Kawai, T .; Watanabe, T .; Jin, C .; Цай, SX; Chen, Z .; Qu, QS; Zhang, T .; Икеда, М. (1993). «Экскреция метилгиппуровой кислоты с мочой рабочих, подвергшихся воздействию смеси ксилола: сравнение трех изомеров ксилола и толуола». Международный архив гигиены труда и окружающей среды . 64 (7): 533–539. DOI : 10.1007 / bf00381104 . PMID 8482596 . S2CID 21534640 .  
  28. ^ Кира С. (1977). «Измерение с помощью газовой хроматографии гиппуровой кислоты и метилгиппуровой кислоты в моче как показателей воздействия толуола и ксилола» . Медицина труда и окружающей среды . 34 (305–309): 305–309. DOI : 10.1136 / oem.34.4.305 . PMC 1008281 . PMID 588486 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Чисхолм, Хью, изд. (1911). «Ксилол»  . Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
  • Карманный справочник NIOSH по химической опасности ( о- ксилол)
  • Карманный справочник NIOSH по химической опасности ( м- ксилол)
  • Карманный справочник NIOSH по химической опасности ( п- ксилол)
  • Ксилол, сводка опасностей (EPA) (смешанные изомеры)
  • The Ear Poisons , The Synergist , Американская ассоциация промышленной гигиены , ноябрь 2018 г.