N-метиланилин, общая характеристика, применение, промышленные и лабораторные способы получения

Курсовая работа

 

N-метиланилин, общая характеристика, применение, промышленные и лабораторные способы получения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1	Общая характеристика N-метиланилина	3
1.1	Физические свойства и применение N-метиланилина	3
1.2	Технические характеристики N-метиланилина	4
1.3	Экологические аспекты  использования N-метиланилина	6
2	Теоретические основы синтеза  ароматических аминов	7
2.1	Аминирование бензольного  кольца	8
2.1.1	Замещение галогена аминогруппой	8
2.1.2	Замещение гидроксила аминогруппой	10
2.1.3	Аммонолиз простых и  сложных эфиров	11
2.1.4	Арилирование первичных  и вторичных аминов	11
2.2	Реакции ароматических  аминов	12
2.2.1	Алкилирование ароматических  аминов	13
2.2.2	Особенности N-Алкилирования анилина	14
2.2.3	Алкилирование спиртами	14
2.2.4	Алкилирование алкилгалогенидами	16
2.2.5	Алкилирование эфирами	16
2.2.6	Реакция анилина с альдегидами	16
2.2.7	Алкилирование первичных  и вторичных аминов	17
2.3	Расщепление аминов	18
2.4	Восстановительное аминирование	19
3	Методы  получения N-метиланилина	21
3.1	Лабораторные  методы получения N-метиланилина	21
3.2	Промышленные методы получения N-метиланилина	24
3.3	Научные разработки в области синтеза  N-метиланилина	28
	Список использованных источников	33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая характеристика N-метиланилина

 

1.1 Физические свойства и применение N-метиланилина

 

Амины – соединения, являющиеся производными аммиака, отличающиеся от него тем, что один, два или все три атома водорода заменяются  алкильными  или  арильными  заместителями, что  соответствует  первичным,  вторичным  или  третичным  аминам.  Простейшие амины – газы, хорошо растворимые в воде и обладающие специфическим запахом, похожим на запах рыбы.

N-алкиланилины (N-алкиламинобензолы), соединения общей формулы C₆H₅NRR', где R-H или алкил, R'-алкил. Бесцветные жидкости с резким характерным запахом, темнеющие на свету и воздухе; практически не растворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях. Алкиланилины - несколько более сильные основания, чем анилин. Алкиланилины - промежуточные продукты в производстве взрывчатых веществ, азокрасителей, ди- и трифенилметановых красителей, а также С-алкиланилинов (монозамещенные А.) и алифатических вторичных аминов (дизамещенные). А.

N-метиланилин. Синонимы: N-монометиланилин, N-метиламинобензол, N- метилфениламин, N-метилбензоламин, (Метиламино)бензол.

N-Метиланилин, по химической природе пример простейших жирно-ароматических вторичных аминов. Маслянистая прозрачная жидкость желтого цвета, темнеющая под воздействием кислорода воздуха до светло-коричневого, с неприятным выраженным стойким запахом ароматических аминосоединений. Легко растворяется в органических растворителях, жирах, бензине, спирте, бензоле, ацетоне, эфире, хлороформе. Плохо в воде (таблица 1).

N-метиланилин используется в качестве сырья промежуточного органического синтеза и промежуточного продукта для красителей, полимеров, гербицидов, в качестве растворителя, для синтеза медицинских препаратов, стабилизаторов пироксилиновых порохов, изготовления многофункциональной композиции  присадок к бензинам (для повышения октанового числа). Нитрованием N-метиланилина нитрующей смесью получают тетрил – бризантное взрывчатое вещество для капсюлей-детонаторов и промежуточных детонаторов.

Согласно ТУ 2471-269-00204168-96 -антидетонационная добавка (антидетонатор, модификатор воспламенения) к автомобильным бензинам, позволяет получать неэтилированный бензин процессом смешивания прямогонного бензина с метиланилином, с улучшенными эксплуатационными свойствами. Используется в производстве  с целью получения детонационной стойкости и повышения октанового числа. При соблюдении норм добавления  метиланилина, можно с легкостью получить бензин, соответствующего ГОСТу. Метиланилин также служит сырьём промежуточного органического синтеза и для улучшения экологических, эксплуатационных свойств автомобильных бензинов и снижения содержания в них ароматических углеводородов.

 
Таблица 1. Физические свойства N-метиланилина.

 

Температура плавления:	минус 57 °С
Температура вспышки (℃)	78
Температура кипения (℃):	196,2
Плотность г/см :	0,98-0,99
Относительная плотность (вода=1):	0,99
Относительная плотность пара (воздух = 1)	3,70
Показатель  преломления (для D-линии натрия):	1,5714 (20°C)
Давление  паров (в мм.рт.ст.):	0,73                        (20 °С) 0,9                         (40 °С). 10 (79,2°C)  15 (86°C)  25                            (95°C)
Плотность пара (при 20 °С)	3,7 г/см3
рН:	7,6
растворимость в воде при 20 град.С:	0,5624 (25°C) в 100 г
смешиваемость (вещество-вода):	1000 мг/л
Показатели  диссоциации:	pKBH+ (1) = 4,82 (25°C, вода)
Диэлектрическая проницаемость:	5,97 (22°C)
Дипольный момент молекулы (в дебаях):	1,64 (20°C)
Динамическая  вязкость жидкостей и газов (в  мПа·с):	2,02 (25°C)
Поверхностное натяжение (в мН/м):	39,6 (20°C)
Теплота сгорания (кДж/моль):	4073,1
Критическая температура (в °C):	428,6
Критическое давление (в МПа):	5,2
ПДК N-метиланилина	З мг/м3

 

1.2 Технические  характеристики N-метиланилина

 

При добавлении N- монометиланилина, октановое число смеси изооктана, взятых в соотношении 70:30 по объему, возрастает, а максимальная эффективность достигается при взаимодействии N-метиланилина и фракционного состава бензина, являясь комплексными, улучшают свойства бензина и позволяет:             

- Снижает токсичность отработанных газов автомобилей. Введение присадки в состав бензинов позволяет при использовании их обеспечивать снижение содержания токсичных углеводородов (CH) на 8% и окиси углерода (CO) на 30% в отработанных газах автомобилей.

- Снижает  затраты на техническое обслуживание автомобиля.

- Благодаря высоким  моющим, антиобледенительным и антикоррозийным свойствам бензин с присадкой обеспечивает защиту от коррозии и чистоту металлических поверхностей топливного бака и системы подачи топлива автомобиля. 
- Снижает затраты на антикоррозийное обслуживание ёмкостей для хранения бензина. 
- Снижает расход бензина на 5 -7%

- Повышает стабильность  качества бензина при транспортировании  и хранении. 
- Снижает интенсивность нагарообразования в камере сгорания и на днище поршня на 15- 20%.

- Увеличивает индукционный  период бензина.

- Повышает антиокислительные свойства бензина и снижает образование смол в условиях хранения бензина.

 

Таблица 2. Типовые характеристики технического N-метиланилина

 

Внешний вид	Маслянистая прозрачная жидкость желтого цвета. Допускается красноватый оттенок
Массовая доля N-метиланилина, %,	не менее 98,0
Массовая доля анилина, %,	не более 0,5
Массовая доля воды, %,	не более 0,2
Массовая доля диметиланилина, %,	не более 1,3
Плотность при 20°С, г/л,	не менее 975

 

Метил-анилин получают метилированием анилина путем нагревания последнего в автоклаве в присутствии  минеральных кислот с метиловым спиртом (таблица 2). В России крупнейшими продуцентами метил-анилина можно назвать ОАО "Волжский Оргсинтез". (мощность производства метил-анилина (ММА) составляет 4 500 тн/мес.); ОАО "Пигмент" (Тамбов). В 2011 году в РФ было произведено около 70 тыс. тонн монометиланилина, что на 6,4% выше уровня 2010г. Доля ОАО "Волжский Оргсинтез" в структуре предложения монометиланилина на российском рынке - более 66%. В странах СНГ и ЕС производство метил-анилина отсутствует. Импорт метил-анилина в Россию в 2009-2011гг осуществлялся в незначительных объемах. Основной объем импорта завозится в Россию из Китая и Индии.

Экспорт метил-анилина  из России в 2010 – 2011гг. демонстрирует  восходящую динамику, в 2011г. объемов  экспорта метил-анилина увеличился более чем в 2,5 раза по сравнению  с 2010г. Крупнейшая страна-направление  российского экспорта метил-анилина - Казахстан - 80% от общего объема поставок. Емкость российского рынка метил-анилина в 2011г. сократилась на 5% по отношению к уровню 2010г.

Основными потребителями  высокооктановых присадок различного типа, в том числе и метил-анилина, являются крупные нефтеперерабатывающие заводы, производящие подавляющее большинство товарных топлив. Анализ потребительского рынка бензиновых присадок России и стран СНГ выявил растущую приоритетность использования высокооктановых присадок МТБЭ и других (в частности, ТАМЭ) взамен метил-анилина.

В странах ЕС использование  топливных присадок на основе метил-анилина  запрещено. Кроме того, запрещен экспорт  в европейские страны и США  всех видов бензина с использованием топливных присадок на основе метил-анилина.

Цену на метил-анилин формирует ценовая ситуация на рынке основной сырьевой составляющей - анилина (нитробензола). Рост цен на сырьевые составляющие способствует росту цен и на N-метиланилин.

По мнению экспертов, в ближайшей перспективе 2012-2013гг на российском рынке монометиланалина будет наблюдаться стабильность, т.е. предлагаемый продуцентами монометиланилин будет использоваться в полном объеме, в том числе и за счет экспортных поставок в страны СНГ. Однако в перспективе 2015-2016гг спрос на монометиланалин на российском рынке и рынках СНГ будет снижаться.

 

3.  Экологические аспекты использования N-метиланилина

 

Влияние N-метиланилина на окружающую среду. Изменяет органолептические свойства воздуха и воды, а также изменяет санитарный режим водоемов, загрязняет почву.      Причина появления неприятного стойкого запаха ароматических аминосоединений в атмосферном воздухе, запаха в воде водоемов. Горючее вещество. При утечке может быть причиной пожаров.

Опасность N-метиланилина для человека. Высокотоксичное вещество 2 класса опасности. Воздействует на систему крови, центральную и периферическую нервную, сосудистую и дыхательную системы. Метгемоглобинообразователь. Обладает кожнорезорбтивным действием. Эффекты воздействия могут проявиться не сразу.

Может влиять на центральную нервную систему. Может вызвать раздражение глаз и кожи. Опасен для печени и почек. Опасен при проглатывании, вдыхании или попадании на кожу. Может вызвать аномалию в крови. Может вызвать раздражение глаз.  Может вызвать раздражение кожи, опасен при проникновении через кожу. Опасен при проглатывании. Может вызвать раздражение желудочно-кишечного тракта с тошнотой и диареей. Метгемоглобинемия проявляется головокружением, сонливостью, головной болью, затрудненным дыханием, посинением кожи, учащенным сердцебиением, шоколадно-коричневым цветом кожи. Воздействие может быть летальным. Опасен при вдыхании. Воздействие может быть летальным. Может вызвать раздражение дыхательных путей. Может вызвать метгемоглобинемию, посинение кожи, судороги, тахикардию, одышку (затрудненное дыхание) и смерть. Хронически: Может вызвать боли в печени и почках. Может вызвать метгемоглобинемию, которая характеризуется шоколадно-коричневым цветом крови, головной болью, слабостью, головокружением, затрудненным дыханием, посинением кожи из-за нехватки кислорода в крови, учащенным сердцебиением, потерей сознания, и возможно смертью. Может вызвать анемию и другие изменения в крови. Длительное и повторное воздействие может вызвать тошноту, головокружение, головную боль. Воздействие может быть летальным.