Нитротолуо́лы — органические соединения, нитропроизводные толуола, с общей формулой СН3С6Н5-n(NO2)n, где n = 1, 2, 3.
Номенклатура
Тетранитротолуол имеет 3 изомера.
Получение Прямым нитрованием толуола можно присоединить одну, две или три нитрогруппы. Тетранитротолуолы можно получить лишь непрямыми способами. Присутствие метильной группы существенно облегчает процесс нитрования по сравнению с бензолом. В промышленности нитротолуолы получают жидкофазным нитрованием толуола нитрующей смесью (55-66 % H2SO4, 28-32 % HNO3 и 12-20 % Н2О) по непрерывной технологии. Продукт нитрования содержит обычно 55-60 % 2-нитротолуола, 3-4 % 3-нитротолуола и 35-40 % 4-нитротолуола, которые можно выделить после отгонки с паром избытка толуола и высушивании остатка. 4-Нитротолуол вымораживают, а 2- и 3-нитротолуолы разделяют перегонкой в вакууме. Технический ДНТ получают нитрованием технического мононитротолуола нитрующей смесью при 70-80°С. Продукт состоит из 2,4- и 2,6-изомеров (соотв. 75 и 20 %). Обычно их используют без разделения изомеров для получения ТНТ. Из тринитротолуолов практический интерес представляет 2,4,6-тринитротолуол — широко используемое взрывчатое вещество. Впервые был получен в 1863 году Юлиусом Вильбрандом. В 1891 году началось промышленное производство в Германии. В промышленности получают непрерывным противоточным нитрованием. Поскольку при производстве ТНТ разделение изомеров моно- и динитротолуола исторически не проводилось, да и сейчас производится не всегда, в тротиле-сырце обычно содержится смесь изомеров ТНТ, а также недонитрованный ДНТ и прочие примеси (прочая нитроароматика, тетранитрометан, продукты осмоления и др.). В случае использования такого тротила для снаряжения боеприпасов при длительном хранении и/или повышении температуры изомеры ДНТ образуют легкоплавкие эвтектические смеси и постепенно выходят из массы α-ТНТ в виде т. н. тротилового масла, в котором также растворена часть ТНТ и все низкоплавкие примеси. Эта жидкость может портить взрыватели или выходить в канал ствола артиллерийского орудия при выстреле, поэтому тротил-сырец перед использованием очищают различными способами: обработкой водным раствором сульфита натрия Na2SO3 или перекристаллизацией из горячего спирта (1:3), толуола или другого растворителя.
Физические свойства + Физические свойства некоторых нитротолуолов Изомер Молекулярнаямасса, г/моль Внешний вид Тплав. °С Ткип. °С Плотность,г/см³ Растворимость,г/100 г р-рителя 137,15 желтоватая жидкость-10,6; -9,55метаст.; -4,1; -3,85 219-219,5; 222-223 1,1629 Бесконечно в этаноле и эфире 3-нитротолуол желтоватая жидкость15,5-162311,1571Легко растворим в этаноле и эфире 4-нитротолуол бесцветные ромбические иглы 51,4; 54,52381,2860Легко растворим в этаноле и эфире 182,14 иглы63 2,4-динитротолуол желтые иглы69,5-70,5300разл.1,521в эфире 9,4 2,5-динитротолуол иглы50,5; 52,51,282Легко растворим в этаноле 2,6-динитротолуол ромбические иглы61; 661,283Растворим в этаноле 3,4-динитротолуол желтые иглы59,81,259Растворим в этаноле и эфире 3,5-динитротолуол желтые иглы93возгоняется1,277Растворим в этаноле и эфире (тж. β-ТНТ)227,14 призмы112290-310взрыв.1,620 Легко растворим в эфире 92.5 1,620 109.8 1,620 (тж. γ-ТНТ) желтые ромбические пластинки104290-310взрыв.1,620 Легко растворим в эфире (тж. α-ТНТ) бесцветные многогранники80,7240взрыв.1,654 в эфире 3,33; в ацетоне 109 132.0313разл.1,620
Химические свойства Мононитротолуолы при окислении КМnО4, К2Сr2О7 или МnО2 в кислой среде образуют соответствующие нитробензойные кислоты. При электрохимическом окислении (в СН3СООН или Н2SО4) — нитробензальдегиды. При кипячении с раствором КОН 2-нитротолуол диспропорционирует до 2-аминобензойной (антраниловой) кислоты. Восстановление металлами в кислой среде (для 3-нитротолуола также в нейтральной и щелочной средах) приводит к образованию толуидинов, действие Fe или Zn в щелочной среде — к азо-, азокси- и гидразосоединениям.
Применение 2- и 4-нитротолуолы применяют в синтезе толуидинов, хлорнитротолуолов, нитротолуолсульфокислот, нитротолуолсульфохлоридов, основных красителей, 2-Нитротолуол — реагент для обнаружения и фотометрического определения различных окислителей (Сl2, N03-, NO-2, Au(III), Cr(VI), Cu(II), Cu(III)), а также HCN в воздухе. 4-Нитротолуол — получение 4-нитробензойной кислоты, в производстве гербицидов и каучуков. Применяется в качестве летучего маркера пластических взрывчатых веществ для облегчения обнаружения в целях борьбы с терроризмом согласно Конвенции о маркировке пластических взрывчатых веществ. Динитротолуолы используются в органическом синтезе, красках, взрывчатых веществах, и как топливные добавки. 2,4,6-Тринитротолуол является одним из наиболее широко применяемых в военном деле и промышленности взрывчатых веществ.
Токсичность Нитротолуолы токсичны, всасываются через кожу, окисляют гемоглобин крови в метгемоглобин, вызывают анемию, отрицательно влияют на центральную нервную систему, функцию почек и печени. Для всех мононитротолуолов ПДК 3 мг/м³, ЛД50 1,46-1,68 г/кг (мыши, перорально). Для динитротолуолов ПДК 1 мг/м³, ЛД50 0,5-0,8 г/кг (мыши, перорально). При остром отравлении любым из изомеров — двигательное возбуждение, затем заторможенность, нарушение координации движений, клонико-тонические судороги, слюнотечение, акроцианоз, вздутие кишечника. Лица, контактирующие с нитротолуолом в условиях производства, жаловались на головную боль, изжогу, повышенную утомляемость, гипергидроз.
Примечания
Литература
Категория:Взрывчатые вещества Категория:Ароматические нитросоединения