联苯
有机化合物
联苯(英文名:Biphenyl)是一种有机化合物,由两个独立苯环构成,属于多环芳香烃类,分子式为C12H10,分子量约154.21。通常呈现为无色或微黄色鳞片状结晶,略带甜味,密度1.175g/cm3(24.5℃),熔点69.2℃,沸点255.2℃,比热容(75℃)为1775.2J/(kg·K),折射率(77.1℃)为1.5882。几乎不溶于水,溶于甲醇、乙醇和醚。具有良好的热稳定性,载热温度可达300~400℃。其他化学性质与苯相似,可发生卤代反应、磺化反应、硝化反应和弗-克反应,不易发生氧化反应、加成反应。
研究简史
联苯(Biphenyl)是一种有机化合物,化学式为C12H10,由两个苯环通过单键连接而成。其研究历史可追溯至19世纪中期,1862年,非蒂希(R.Fittig)将溴苯与金属钠反应首先制成联苯。1867年,贝特洛(Berthelot)证实了联苯和联三苯是苯蒸气通过热反应管后的主要产物,提供了工业生产方法。1874年,舒尔茨(Schultz)将苯蒸气通过灼热的铁管研究苯热裂解的高沸点产物,分离出联苯,间位和对位联三苯。1875年,布赫纳(Bùchner)从煤焦油中提炼出联苯。。早期研究主要集中于其结构和性质探索。进入20世纪初,联苯开始被广泛应用于工业领域,例如作为热载体在高温系统中使用,以及作为防腐剂用于水果保鲜。然而,由于后续发现其潜在毒性,在食品领域的应用逐渐减少。20世纪中后期,随着有机化学的发展,联苯在合成化学和材料科学中的角色日益重要,推动了相关科研进展。
理化性质
物理性质
联苯在常温下为白色或浅黄色片状结晶固体,具有特征性芳香气味。熔点为70.5°C,沸点为255°C(在标准大气压下)。密度在20°C时为1.04g/cm3。闪点约为113°C,属于易燃物质。水溶性较差,在25°C时溶解度仅为7.4 mg/L;但易溶于有机溶剂,如乙醇、乙醚、苯和氯仿,在乙醇中的溶解度可达50g/100mL(20°C)。蒸汽压为11.278mmHg(120°C),17.313mmHg(130°C)。其晶体结构属于单斜晶系折射率约为1.588。
化学性质
联苯化学性质相对稳定,但在特定条件下可发生多种反应。它具有芳香性,可进行亲电取代反应,例如硝化反应:在混酸(硝酸和硫酸)作用下,生成4-硝基联苯为主产物,反应式为C12H10 + HNO3 → C12H9NO2 + H2O。卤化反应如溴化,生成4-溴联苯
联苯还可发生氧化反应,在强氧化剂如高锰酸钾作用下,苯环可被破坏生成羧酸衍生物。此外,联苯具有弱酸性,pKa约为15,可与强碱如钠氨反应形成盐。在紫外光照射下,联苯可能发生光化学反应,生成自由基中间体。
计算化学数据
疏水参数计算参考值(XlogP):无
氢键供体数量:0
氢键受体数量:0
可旋转化学键数量:1
互变异构体数量:0
重原子数量:12
复杂度:100
同位素原子数量:0
确定原子立构中心数量:0
不确定原子立构中心数量:0
确定化学键立构中心数量:0
不确定化学键立构中心数量:0
共价键单元数量:1
制备方法
联苯的工业化制备主要采用苯的催化脱氢法。反应在高温(500-600°C)和催化剂(如氧化铁或铬氧化物)作用下进行,副产物包括氢气和少量多联苯(如三联苯),反应式为2C6H6 → C12H10 + H2。后处理通过蒸馏纯化,收集250-260°C馏分以获得高纯度联苯。
实验室合成常用乌耳曼(Ullmann)反应:以碘苯或溴苯为原料,在铜粉催化下耦合,反应式为2C6H5I + 2Cu → C12H10 + Cu2I2,产率可达70-80%,需通过重结晶色谱法纯化。
应用领域
在工业领域,联苯主要用作高温热载体,例如在化工生产中作为传热流体,其热稳定性良好。
在农业方面,历史上曾用作防腐剂处理水果表皮,但由于其毒性问题,现已限制使用。
在制药领域,联苯本身无直接药用价值,但作为中间体用于合成某些药物,如抗炎药或杀虫剂前体
在科研领域,联苯是研究芳香族化合物性质和反应机理的模型分子,也用作色谱分析的标准品。
安全及毒理性
安全信息
联苯易燃,遇火源可能引发火灾,健康危害包括刺激皮肤、眼睛和呼吸道,导致皮炎或呼吸困难。其对水生生物有毒,可能造成长期污染。
应急措施:火灾时使用干粉、二氧化碳或泡沫灭火器;泄漏时用吸附材料处理。
防护措施:操作时穿戴防护手套、眼镜和防毒面具,确保通风良好。
急救方法:吸入后移至新鲜空气处;皮肤接触用肥皂水清洗;误食后勿催吐, 应立即就医。
毒理性
联苯属低毒类,对人体具有生理毒性。经口摄入或吸入后,它可被胃肠道或肺部吸收,分布至肝脏和脂肪组织。在体内,联苯通过细胞色素P450酶系代谢为羟基联苯等衍生物,这些代谢物可能引起氧化损伤。中毒症状包括呕吐、腹泻、肝酶升高和中枢神经系统抑制。长期暴露可能导致肝损伤、贫血和潜在致癌性。
急性毒性数据:大鼠口服LD50为3280 mg/kg。接触限值依据美国职业安全与健康管理局(OSHA)规定的容许暴露限值(PEL)为1mg/m3(以8小时时间加权平均计)。
储存运输
储存方法:联苯应储存于阴凉、干燥、通风良好的区域,远离热源和火种,温度保持 30°C以下,避免阳光直射。使用密封容器,防止潮解和氧化。
运输方法:作为危险品运输,遵循ADR/RID规定,使用标识为易燃固体的包装,避免与氧化剂混运,运输途中防止剧烈震动和高温。
检测方法
联苯的检测常用色谱法,如气相色谱-质谱联用(GC-MS)用于定性和定量分析,检测限可达0.1μg/L。高效液相色谱(HPLC)也可用于纯度测定,使用紫外检测器在254nm波长下分析。
光谱法如红外光谱(IR)可确认官能团。杂质检测通过熔点测定(纯品熔点70.5°C)或薄层色谱(TLC)。对于环境样品,常用萃取后GC分析,计算公式基于标准曲线。
相关法规
联苯受多项法规监管。例如,在美国,联苯被列入 EPA Toxic Substances Control Act (TSCA) 现有化学物质清单。在欧洲,联苯本身未被REACH法规附件XVII限制,但多氯联苯(PCBs)、多溴联苯(PBBs)等衍生物受REACH附件 XVII管控;联苯在食品接触材料中的使用则遵循欧盟食品接触材料法规(EC)No 1935/2004 的特定迁移限量要求。在中国,根据《危险化学品安全管理条例》及《危险化学品目录(2015 版)》,联苯被分类为易燃固体,需严格管理其生产、储存、运输和使用。
参考资料
联苯.化学+.
联苯.化源网.
最新修订时间:2025-12-04 11:01
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