방향족 화합물에 대한 종합 정보

방향족 화합물은 벤젠 고리 구조를 가진 화합물의 일종으로 구조가 안정적이고 분해가 어렵고 독성이 강하며 환경에 심각한 오염을 일으킬 수 있으며 인체에 매우 해롭습니다. . 역사적으로 식물 검에서 얻은 방향족 물질을 방향족 화합물이라고 불렀습니다. 고등학교에서 방향족 화합물은 일반적으로 비편재화된 결합을 갖는 벤젠 고리를 하나 이상 포함하는 탄화수소 분자를 지칭하지만, 벤젠 고리를 포함하지 않는 현대 방향족 화합물의 예도 있습니다. 방향족 화합물은 모두 "방향족"입니다. 기본 소개 중국어 이름: 방향족 화합물 외국 이름: 방향족 화합물? 별칭: 방향족 화합물 약어: 방향족 [방향족] 탄화수소 분류: 벤젠 및 다환 방향족 탄화수소 속성: 방향족 대표적인 대표자: 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 소개 및 그 파생물 , 분류, 성질, 방향성, 치환반응, 산화반응, 분해경로, 단환방향족탄화수소, 다환방향족탄화수소, 산소효소, 서론 현대 방향족은 적어도 하나의 밴드를 포함하는 탄화수소 분자를 말한다. 비편재화된 벤젠고리는 독특한 성질을 갖는 화합물의 일종이다. 열린 사슬 화합물이나 지환족 탄화수소와는 다른 특성(방향족성이라고 함)입니다. 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 및 그 유도체 등. 벤젠은 가장 단순하고 가장 대표적인 대표물질이다. 친전자성 치환 반응을 일으키기 쉽고 열에 비교적 안정적이며 주로 석유와 콜타르에서 파생됩니다. 벤젠 고리를 포함하지 않지만 벤젠과 유사한 방향족 특성을 갖는 일부 분자를 풀소금, 아줄렌 등과 같은 비벤젠 방향족 화합물이라고 합니다. 분자 내에 벤젠 고리를 포함하는 유기 화합물을 방향족 화합물이라고 합니다. 여기에는 할로겐화 방향족 탄화수소, 방향족 니트로 화합물, 방향족 알코올, 방향족 산, 스테로이드 등과 같은 방향족 탄화수소 및 그 파생물이 포함됩니다. 벤젠고리란 원래 분자 내에 벤젠고리를 포함하고 있는 화합물을 말합니다. 19세기 중반에 화학자들은 상당수의 유기 화합물이 분자식에서 탄소 원자에 대한 수소 원자의 비율이 1보다 작은 경우가 많지만 그 화학적 성질은 일반적인 불포화 화합물과 같지 않다는 사실을 발견했습니다. 예를 들면 첨가반응은 잘 일어나지 않지만 치환반응은 잘 일어나는데, 이들 화합물 중 상당수는 방향족 냄새를 갖고 있고, 일부는 향신료에서 추출되었기 때문에 당시에는 방향족 화합물이라고 불렀다. 나중에 방향족 화합물은 벤젠 분자의 하나 이상의 수소 원자가 다른 원자 또는 원자 그룹으로 대체된 유도체라는 사실이 밝혀졌습니다. 일부 화합물은 2개 이상의 탄소 원자로 연결된 벤젠으로 구성된 다환식 시스템으로 간주될 수 있으며, 나프탈렌 및 안트라센과 같은 방향족 화합물이기도 합니다. 1930년대 이후에는 방향족 화합물의 의미가 더욱 발전했습니다. 일부 화합물은 벤젠 고리를 포함하지 않지만 방향족 화합물의 특정 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어 페놀, 페로센 등은 비벤젠 방향족 화합물입니다. 다른 화합물은 Huckel의 법칙에 따라 방향족이라고 판단할 수 있습니다. 구체적인 표현은 완전히 ***-요크, 단환식, 평면형 다중 이중 결합 물질의 경우 (4n+2) 비편재화된 π 전자(여기서 n은 0보다 크거나 같은 정수)를 가진 분자가 특별한 방향족 안정성을 가질 수 있다는 것입니다. 따라서 피리딘과 같은 헤테로고리형 물질은 방향족입니다. 그들의 파생물은 또한 방향족 화합물입니다. 분류: 방향족 벤젠 고리 또는 헤테로고리 고리를 가진 모든 탄화수소에 대한 일반적인 용어입니다. 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다: ① 벤젠 탄화수소 또는 모노벤젠 방향족 탄화수소, 벤젠 고리를 가진 화합물 및 그 유도체. 벤젠, 페놀, 할로겐화 벤젠, 톨루엔 등; ② 다환 방향족 탄화수소(PAH), 벤젠 고리 또는 헤테로고리 고리와 고리 가장자리만 있는 다환 탄화수소. 나프탈렌, 안트라센, β, 페릴렌, 벤조피렌 등 예를 들어, 두 개 이상의 벤젠 고리와 고리 가장자리가 하나인 헤테로고리 고리로 형성된 다환 화합물은 인돌, 퀴놀린, 플루오렌 등과 같은 벤젠 융합 헤테로고리 화합물이라고 합니다. 코킹, 석유화학, 염료, 의약품, 살충제, 페인트 등의 산업에서 배출되는 배출물과 화석 연료의 연소는 환경에 존재하는 방향족 탄화수소의 주요 인위적 배출원입니다. 자연계의 일부 식물과 박테리아도 유제놀, 윈터그린 오일 등과 같은 화합물을 생성할 수 있습니다. 많은 방향족 탄화수소는 환경에 유해한 물질입니다. 특히 다환 방향족 탄화수소의 오염은 돌연변이 유발 및 발암을 일으킬 수 있어 전 세계적으로 주목을 받고 있습니다. 특성 방향족성 (1) 평면 또는 거의 평면에 가까운 고리 구조를 가집니다. (2) 결합 길이가 평균화되는 경향이 있습니다. (3) 높은 C/H 비율을 가집니다. (4) 방향족 화합물의 방향족 고리는 일반적으로 산화하기 어렵습니다. (5) 방향족 고리 외부의 수소의 화학적 이동은 NMR 스펙트럼의 낮은 장에 있는 반면 고리의 수소는 NMR 스펙트럼의 낮은 장에 있는 것과 같은 몇 가지 특별한 스펙트럼 특성을 가지고 있습니다. 높은 들판. 대부분의 방향족 화합물은 하나 이상의 방향족 고리(또는 방향족 핵)를 포함합니다. 방향족 화합물은 자연계에 널리 분포되어 있으며, 그 중 상당수가 방향족 냄새를 갖고 있습니다. 주요 산업 자원은 석유와 콜타르입니다. 치환반응은 대부분의 방향족 화합물의 중요한 반응 중 하나이다. 치환반응을 통해 단순한 방향족 화합물로부터 보다 복잡한 화합물을 합성할 수 있다. 기계적으로 말하면, 방향족 핵에 대한 치환 반응에는 친전자성 치환, 친핵성 치환, 라디칼 치환의 세 가지 유형이 있습니다. 이들 중 가장 흔한 것은 할로겐화, 질화, 술폰화, 알킬화, 아실화 등과 같은 친전자성 치환입니다. 방향족 화합물은 유기 합성 산업에서 중요한 용도로 사용됩니다.

산화 반응 분자에 산소를 추가하거나 수소를 잃거나 원소나 이온이 전자를 잃도록 하는 모든 반응을 총칭하여 산화 반응이라고 합니다. 산화 반응은 방향족 화합물을 알데히드, 케톤, 카르복실산, 퀴논, 에폭사이드, 과산화물 등으로 변환하는 데 사용될 수 있습니다. 이러한 생성물은 유기 합성을 위한 중요한 중간체 및 원료이며, 이들 중 다수는 의약품 및 살충제에 널리 사용되었습니다. , 염료, 향료, 각종 첨가제, 엔지니어링 플라스틱 및 기능성 폴리머를 생산합니다. 융합 고리 방향족 화합물은 전자가 풍부한 구조로 인해 산화 반응이 일어나기 쉽습니다. 벤젠 유도체의 산화 p-Hydroxybenzaldehyde는 약물, 향신료 및 살충제 합성의 중간체입니다. 전통적인 제조 방법은 균질한 조건에서 p-크레졸을 산화시키는 것이며 수율과 선택성이 이상적이지 않습니다. 문헌 보고에 따르면 활성탄이나 분자체에 담지된 Co(OAc) 2 · 4H 2 O는 p-크레졸의 액상 산화를 위한 주촉매로 Cu(OAc) 2 ·4H 2 O는 조촉매로 사용됩니다. 전환율은 99.4%, 선택도는 99.0%, 수율은 98.4%에 이릅니다. O-니트로벤조산은 인디고 및 직접염료 제조에 중요한 원료로, 그 합성방법은 o-니트로톨루엔을 산화시키는 방법이 많지만, 그 중 공기촉매산화법은 가격이 저렴하고 촉매 후처리 문제가 없다. .현재 가장 매력적인 방법이 되어보세요. 3,4-디메톡시벤조산은 항진균 및 항혈소판 응집 효과가 있으며 약물 에토프릴(Etopril)의 합성에 중요한 중간체입니다. 문헌에 보고된 산화제로는 과아세트산, 페닐트리메틸암모늄삼브롬화물, 과붕산나트륨 등이 있으나 가격이 상대적으로 높다. 나프탈렌 및 그 유도체의 산화 나프탈렌은 가장 단순한 축합 고리 방향족 탄화수소입니다. 나프탈렌과 그 동족체는 콜타르, 석유 분해 및 개질 디젤에서 상대적으로 함량이 높은 성분입니다. 나프탈렌의 산화 생성물 및 산소 함유 유도체는 가소제, 알키드 수지, 합성 섬유, 염료, 약물, 다양한 화학 첨가제 및 기능성 고분자 재료의 단량체 생산에 널리 사용됩니다. 무수프탈산은 나프탈렌의 산화 생성물이며, 1가 알코올과 에스테르화 반응하여 생성되는 프탈산 디부틸, 디옥틸 에스테르, 노닐시클로헥실 프탈레이트는 폴리염화비닐 플라스틱의 가소제이며, 불포화 1가 알코올과 같은 축합 중합체로 사용됩니다. 또는 포화 2가 알코올을 사용하여 알키드 수지를 합성하여 페인트 등을 생산할 수 있습니다. 또한 직접 염료, 황 염료 및 안트라퀴논 염료와 같은 다양한 염료를 합성할 수 있으며 그 중 가장 중요한 것은 가벼운 염료입니다. 빠른 에메랄드 블루, 형광 노란색, 하이창 노란색 및 황화물 밝은 노란색 등. 나프탈렌을 산화시켜 무수프탈산을 제조하기 위해서는 다공성 기체-고체상 촉매 V 2 O 5 ·K 2 SO 4 /SiO 2 가 흔히 사용된다. 공급 혼합물의 나프탈렌 함량을 증가시키면 무수프탈산의 수율이 증가할 수 있습니다. 가스 크로마토그래피 분석에서는 2단계 반응을 통해 무수프탈산이 생성되는 것으로 나타났습니다. 1,2,3,4-테트라히드로-1-나프토산 또는 그 메틸 에스테르와 1,2-에틸렌디아민으로부터 합성된 테트라히드로이미다졸 유도체는 일반적으로 항교감신경 이완제 및 코 충혈 완화제로 사용됩니다. 2-프로필-2-나프토에이트와 2-나프토산에서 제조된 그 에스테르는 매우 효과적인 살충제입니다. 2-나프토산 및 그 아연염을 현상액으로 사용한 감열성 기록 재료는 가소제 및 용제에 대한 저항성이 우수하고 형성된 이미지가 선명하며 2-나프토산 유도체인 2-하이드록시-2 -hydroxy-2-naphthoic acid로부터 합성된 -naphthoamide 유도체는 우수한 감광성 물질입니다. 나프틸아민은 아질산나트륨으로 디아조화되고 나프틸메틸아민으로 대체됩니다. 이를 빙초산, 물 및 진한 황산의 혼합물과 함께 115~120°C의 오일 배스에서 15시간 동안 배양한 다음 생성물을 동일한 용액으로 희석합니다. 흡인여과하고 중성이 될 때까지 물로 세척한 후 여과케이크를 Na2CO3 수용액으로 녹이고 뜨거울 때 가열하여 여과한 후 과량의 묽은황산용액으로 산성화하여 순도 2-나프토산을 얻는다. 100%. 안트라센의 산화 안트라퀴논의 발견은 염료화학공업 발전사에서 중요한 이정표가 됩니다. 안트라퀴논 염료는 배트 염료, 반응성 염료, 직접 염료, 산성 염료 및 분산 염료를 포함하여 가장 많고 널리 사용되는 염료입니다. 안트라퀴논은 주로 안트라센의 산화에 의해 생성됩니다. 안트라퀴논을 생산하기 위한 안트라센의 기체-고체상 촉매 산화에 관한 많은 특허 문서가 있으며, 모두 V 2 O 5 를 주요 활성 성분으로 사용하고 온도는 일반적으로 약 400°C입니다. MnO2는 안트라퀴논 중간체의 산화를 촉진할 수 있는 것으로 보고되었습니다. 온화한 산화가 필요한 경우 과립형, 분말형 또는 전해 생성된 MnO2를 촉매로 사용할 수 있습니다. 안트라센으로부터 안트라퀴논을 생성하기 위한 비담지 촉매 V 2 O 5 Fe 2 O 3 에 황산염을 도핑하면 촉매 표면의 산 중심이 변화되어 반응 선택성을 향상시킬 수 있습니다. K 2 SO 4 및 CaSO 4 를 도핑하면 안트라센의 선택성이 향상됩니다. 각각 57%에서 89%, 97%로 증가했습니다. AcOH와 Ac 2 O에서는 바나드산암모늄과 질산희토류가 존재하면 안트라센은 O 2 로 산화되며 안트라퀴논의 수율은 77.1%이다. 합성수지의 중요한 원료. 안트라센, RuCl3, NaClO 및 NaOH를 아세토니트릴에 혼합하고 30°C에서 16시간 동안 반응하면 피로멜리트산의 수율이 43%에 도달할 수 있습니다. 최근에는 안트라센 유도체의 산화에 관한 연구도 진행되고 있다. 페난트렌의 산화: 페난트렌을 산화시켜 얻은 9,10-페난트렌퀴논은 곡류병 및 목화묘병을 예방하기 위한 살충제로 자주 사용되며, 염료 중간체 벤젠 및 펄프 방부제 제조의 원료로도 사용될 수 있습니다.

페난트렌의 심층 산화 생성물인 비페닐 디카르복실산은 폴리에스테르 수지, 알키드 수지 및 플라스틱 가소제의 원료입니다. CH 2 Cl 2 매체에서 페난트렌은 퀴놀린 플루오로크로메이트를 사용하여 9,10-디페난트렌퀴논으로 쉽게 산화될 수 있습니다. 산화 과정에서 산소가 전달됩니다. Yatabe 등은 소량의 Bu3SnCl과 디옥산 수용액 존재 하에서 페난트렌을 NaBrO2로 산화시킨 후 상온에서 24시간 반응시켜 페난트렌퀴논을 고수율로 얻었다. 페난트렌은 NOx가 있는 상태에서 기체상 산화 반응을 겪습니다. 이 반응은 처음에 OH 라디칼을 생성한 다음 산화를 시작합니다. 생성물에는 플루오레논, 2,2'-디포르밀비페닐, 1,4 및 2,10-페난트렌퀴논이 포함됩니다. 10-페난트렌퀴논, 디벤조피론, 페난트렌 케톤 등 페난트렌은 셀레늄 디히드록시페닐벤젠 설포네이트 존재 하에서 반응하며 주로 끓는 디옥산 수계에서 페난트렌퀴논을 생성하고 메탄올에서 9-메톡시페난트렌을 생성합니다. RuO 4 NaClO 및 4차 암모늄 염의 존재 하에서 3~4시간 동안 페난트렌의 상 전이 촉매 산화를 통해 85% 이상의 수율과 99% 이상의 제품 순도로 2,2-비페닐트리카르복실산을 생산할 수 있습니다. Sarma 등은 페난트렌을 산화시키기 위해 퀴놀린 중크롬산염을 사용했습니다. 실험 데이터 분석에서 속도 결정 단계에는 H 전달 과정이 포함됩니다. Trapido 등은 수용액에서 페난트렌과 O 3의 산화 반응을 연구했습니다. Murray 등은 (CH 3 ) 2 = CC(CH 3 ) 2 존재 하에서 페난트렌과 O 3 의 반응을 연구했으며, 그 생성물은 페난트렌 9,10-이산화물이었습니다. 아세나프틸렌의 산화 아세나프틸렌을 산화시켜 얻은 1,8-나프탈산 무수물은 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, BG 회색염료 합성의 주요 원료입니다. 아세나프틸렌은 탈수소되어 아세나프틸렌으로 바뀌며, NBS 존재 및 빛 조건 하에서 실온에서 반응이 진행될 수 있다. 아세나프틸렌의 중합으로 생성된 폴리아세나프틸렌 수지는 페놀수지를 대체할 수 있습니다. Takeshita 등은 아세나프틸렌을 감작시켜 cis 또는 trans 1,2-diol과 그 모노에테르 유도체를 생성하기 위해 로즈 벵갈 RB를 사용했습니다. Jiang Zhiqin은 아세나프틸렌이 9,10-디시안트라센 또는 9-시아노안트라센의 감작 효과로 아세토니트릴에서 모노케톤, 디케톤, 산 무수물 및 알데히드와 같은 완전히 다른 카르보닐 함유 생성물을 생성한다는 것을 발견했습니다. 그 중 폴리아세나프틸렌 생성물은 50%입니다. 온화한 조건에서 아세나프텐의 4,5 위치에 특정 그룹을 방향성으로 도입하는 활성이 높은 촉매를 선택하고 산화 반응을 거쳐 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산(1,4,5,8-NTCA)을 합성합니다. ). 1,4,5,8-NTCA는 인단트렌 밝은 오렌지색 GR과 같은 고급 염료 합성을 위한 중간체입니다. 1,4,5,8-NTCA에서 합성된 염료는 밝은 색상, 높은 견뢰도 및 우수한 내열성을 갖습니다. 폴리이미드 수지는 1,4,5,8-NTCA로부터 합성될 수도 있으며, 이 수지는 고온, 방사선에 강하고 우수한 기계적, 전기적 절연 특성을 갖고 있어 항공우주 차량의 특수 소재로 사용될 수 있습니다. 4,5,8-NTCA는 고성능 섬유 생산을 위한 중요한 원료이기도 합니다. 플루오렌의 산화: 플루오레논의 산화 생성물인 플루오레논은 항암제와 교감신경 억제제를 생산하는 데 사용될 수 있으며 제초제로도 사용될 수 있습니다. 말린은 플루오렌, 사염화탄소, 테트라부틸암모늄 수화물을 혼합하고 30°C에서 15분간 교반하여 디클로로플루오렌을 97.26%의 수율로 얻었다. 황산으로 처리하여 얻은 디클로로플루오렌은 플루오레논을 정량적으로 얻을 수 있다. 플루오렌은 V 2 O 5 Fe 2 O 3 존재 시 산화되며 Cs 2 SO 4 도핑은 플루오레논의 선택성을 향상시킬 수 있습니다. Ando 등은 KMnO4를 사용하여 플루오렌을 산화시켰으며 초음파 조사에 의해 반응 속도가 가속화될 수 있음을 발견했습니다. Baur는 디사이클로헥실에서 플루오레논과 플루오레놀을 생성하며 플루오레논의 선택도는 98.5%에 이릅니다. Bartlett은 전자가 풍부한 그룹을 가진 9-메톡시메틸렌플루오렌이 사염화탄소에서 자유 라디칼 광산화를 겪을 수 있다고 보고했습니다. Jiang Zhiqin은 9-벤질리덴 플루오렌(BF)의 광산화 반응을 연구한 결과, 플루오레논을 생성하는 반응이 감광제인 9,10-디시아안트라센의 아세토니트릴 용액에서는 매우 빠르게 진행되지만 사염화탄소에서는 Bartlett의 보고와는 달리 매우 느리게 진행된다는 사실을 발견했습니다. 분해 경로 단환 방향족 탄화수소 벤젠 분해 벤젠 분해는 30년 전에 매우 성공적으로 연구되었습니다. 그림 1(a)에 표시된 것처럼 벤젠이 분해될 때 두 가지 가지 경로가 있습니다. 벤젠 고리는 처음에 벤젠 디옥시게나제의 공격을 받아 카테콜을 형성하고, 이는 메타 또는 오르토 디옥시게나제의 작용을 통해 뮤콘성 세미알데히드 또는 뮤콘산을 추가로 생성합니다. 치환된 벤젠의 분해 치환기의 존재는 벤젠 고리의 분해에 대해 두 가지 가능성을 가져옵니다: 벤젠 고리가 먼저 분해되거나 측쇄가 먼저 분해됩니다. 2~7개의 탄소 원자를 포함하는 모노히드로카르빌 치환 벤젠의 일반적인 경로는 그림 1(b)에 나와 있습니다. C >7일 때 치환된 하이드로카빌 사슬은 먼저 β, Ω 산화를 통해 분해되고 마지막으로 벤젠 고리가 분해됩니다. 긴 탄화수소 측쇄는 미생물에게 성장을 위한 에너지를 제공할 만큼 충분히 산화되어 미생물이 벤젠 고리를 분해하지 않습니다. 비페닐의 분해 비페닐의 생분해 경로는 그림 1(c)에 나와 있습니다. 산화된 비페닐의 분해에는 두 가지 경로가 있습니다. 위치 1과 2의 산소화와 위치 3과 4의 산소화입니다. 전자가 가장 일반적입니다. 비페닐은 옥시게나제의 작용 후에 2-하이드록시-6-케토-6-페닐-2,3-헥사디에노산(HOPDA)이 형성되고, 이는 벤조산(BA)으로 더욱 분해됩니다.

비페닐과 저치환도 비페닐도 미생물 분해를 겪을 수 있으며 분해 생성물은 모노머일과 디메릴 화합물입니다. 다환방향족탄화수소(PAH)는 유기물의 불완전 연소에 의해 생성된 두 개 이상의 융합된 방향족 고리를 포함하는 화합물 종류입니다. Cai의 미생물 분해 경로는 그림 1(d)에 나와 있습니다. 다른 방향족 화합물의 분해와 유사하게, 첫 번째 단계에서 이산소 박테리아는 고리를 공격하여 1,2-mer 그룹을 형성한 다음 1번째와 9번째 탄소 원자 사이에서 분해됩니다. 산소분해효소 벤젠고리 화합물은 벤젠고리 구조 때문에 분해가 어렵습니다. 정상적인 온도와 압력에서 분해되려면 효소의 참여가 필요합니다. 벤젠 고리 화합물의 대사에 관여하는 산화효소는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 벤젠 고리 수산화 산소효소이고, 다른 하나는 벤젠 고리 절단 산소효소 ¨3'Hj입니다. 벤젠 고리 수산화 산소화 효소는 산소 분자와 NADH 또는 NADPH를 사용하여 전자를 제공하여 벤젠 고리에 두 개의 수산기를 추가합니다. 예를 들어, 톨루엔은 톨루엔 디옥시게나제와 산소 분자에 의해 촉매 작용을 받아 시스

톨루엔 디옥시게나제 하이드로디올을 형성합니다. 벤젠 고리 절단 산소효소는 산소 분자를 사용하여 벤젠 고리를 산화하고 엽니다. 예를 들어, 카테콜은 산소 분자와 효소의 작용으로 뮤콘산 또는 뮤콘산 세미알데히드를 형성합니다. 최초의 벤젠 고리 수산화 산소화 효소는 Gibson 등에 의해 Pseudomonas putida Fl로부터 분리되었습니다. 모든 효소는 복합 효소계에 속하며 2~3개의 단백질로 구성되어 있지만, 소단위 구성에 있어 상당한 차이가 있습니다. Batie et al.은 이를 ClassI, ClassII 및 ClassUl의 세 가지 범주로 나눴습니다. Clam은 2가지 성분으로 구성되어 있고, ClassII와 ClassHI는 모두 3가지 성분으로 구성되어 있습니다. 벤젠 고리 절단 산소효소는 고리 열림 반응을 수행할 때 두 가지 형태로 나눌 수 있습니다. 하나는 오르토 절단이라고도 할 수 있는 이중 수산기 내부 절단이고, 다른 하나는 이중 수산기 외부 절단일 수도 있습니다. 메타컷팅이라고 합니다.