Wikipedie

Wikipedista:Petr Velíšek/Naftalen

Naftalen (též naftalín) je bílá, krystalická, aromatická látka, známá jako hlavní přísada kuliček proti molům (naftalínu). Je to těkavá, hořlavá, zdraví škodlivá látka se slabě narkotickými účinky[zdroj?]. Jeho molekula se skládá ze dvou kondensovaných benzenových jader (kruhů). Naftalen je nejjednodušším polycyklickým uhlovodíkem. Získává se z černouhelného dehtu. Převádí se na ftalanhydrid, který se dále používá při výrobě plastů, barviv a organických rozpouštědel. Používá se též jako dezinfekce a insekticid, hlavně proti molům[1][2]. Jako náhražka naftalínových kuliček se dnes spíše používá p-dichlorbenzen. Naftalen snadno sublimuje.


nadpis Historie

V letech 1819–1820 oznámili dva chemici objev bílé krystalické látky se štiplavým zápachem. Látka byla objevena při destilaci černouhelného dehtu. V roce 1821 John Kidd popsal další vlastnosti této neznámé látky a způsoby její produkce a navrhl název naftalín. Empirický vzorec naftalenu (C5H4) objevil v roce 1826 Michael Faraday. Strukturu dvou spojených benzenových jader navrhl Emil Erlenmeyer v roce 1866 a o tři roky později ji potvrdil Carl Graebe[3][4]-neověřeno!.


nadpis Vzhled a vlastnosti

Naftalen tvoří bílé krystaly charakteristického zápachu. Má schopnost sublimace, což zvyšuje jeho těkavost. Rovněž destiluje s vodní párou. Je nerozpustný ve vodě a rozpustný v ethanolu, benzenu, chloroformu a etheru[1]. Bod tání naftalenu se pohybuje mezi 79 a 83 °C. Hustota je 1,14 g/cm³. Naftalen je člověku i přírodě škodlivý.


nadpis Struktura

Molekula naftalenu se skládá ze dvou spojených benzenových jader. Podle toho je klasifikován jako polyjaderný aromatický uhlovodík (PAH). Naftalen má tři rezonanční struktury a dva druhy rovnocenných vodíků. Typ alfa se nachází v polohách 1, 4, 5 a 8, typ beta v polohách 2, 3, 6 a 7. Na rozdíl od benzenu nejsou vazby mezi jednotlivými uhlíky stejně dlouhé. To lze očekávat i z resonančních struktur, kde vazby mezi C1–C2, C3–C4, C5–C6 a C7–C8 jsou dvojné ve dvou ze tří struktur. Rentgenovou difrakcí byly určeny délky jednotlivých vazeb: vazba mezi C1–C2, C3–C4, C5–C6 a C7–C8 měří 1,36 Å, vazby mezi ostatními uhlíky jsou dlouhé 1,42 Å [5].

Rezonanční stavy naftalenu


nadpis Reaktivita

Stejně jako benzen podléhá naftalen elektrofilní aromatické substituci (SEAr). Pro některé SEAr je naftalen reaktivnější než benzen. Na rozdíl od benzenu nejsou všechny polohy v molekule naftalenu rovnocenné. Reakce mohou probíhat do polohy α či β. Poloha α (1,4,5,8) je obecně reaktivnější (vzniká tzv. kinetický produkt), deriváty substituované v poloze β (2,3,6,7) jsou termodynamicky stabilnější (tzv. termodynamický produkt). Ve většině případů vzniká přednostně isomer α.

Chlorace a bromace naftalenu, probíhající bez katalysatoru, vedou k 1-chlornaftalenu a 1-bromnaftalenu, stejně jako nitrací zředěnou kyselinou dusičnou vzniká výlučně 1-nitroderivát[6].


Naproti tomu sulfonace i Friedel-Craftsova alkylace a acylace jsou reakce vratné a v případě naftalenu mohou vznikat oba možné produkty. α- i β-. Složení je závislé na podmínkách reakce. Navíc Friedel-Craftsova alkylace probíhá i s alkeny a alkoholy za katalysy kyselinou sírovou. Při nižší teplotě a za kratší čas převládá 1-alkylnaftalen či 1-acylnaftalen, zatímco při vyšší teplotě a za dostatečně dlouhou dobu vznikají termodynamicky stabilnější produkty substituované v poloze 2[6].

obr.: Friedel-Craftsova alkylace a acylace naftalenu

Stejná situace je u prakticky mnohem důležitější sulfonace. Lze připravit obě naftalensulfonové kyseliny. Reakce při zhruba 60°C vede k derivátu α, reakcí při 160°C připravíme β-derivát [6].



Další sulfonace probíhá do druhého, nesubstituovaného jádra. Vznikají tak kyseliny naftalendisulfonové. Všechny mono- i disulfonové kyseliny slouží k výrobě barviv. Z obou monosulfonových kyselin se rovněž vyrábí alkalickým tavením α-naftol a β-naftol, které se rovněž využívají především v barvářském průmyslu[2][6].

Zvláštním případem je tzv. Twitchellovo činidlo, směs alkylnaftalensulfonových kyselin. Vyrábí se sulfonací naftalenu v přítomnosti mastných kyselin. Toto činidlo slouží mj. jako emulgátor při výrobě vyšších mastných kyselin hydrolysou tuků[7] nebo v čistících prostředcích.

Naftalen může být za vysokého tlaku hydrogenován na 1,2,3,4-tetrahydronaftalen, prodávaný pod názvem tetralin, další hydrogenací vzniká dekalin (též bicyklo[4.4.0]dekan). Obě látky jsou používany jako rozpouštědla[6].

Oxidací naftalenu lze dle podmínek získat dvě různé látky. Především se jedná o ftalanhydrid, který se vyrábí katalytickou oxidací naftalenu vzduchem na oxidu vanadičném nebo molybdenovém[6][7]. Ftalanhydrid lze též získat oxidací naftalenu dichromanem či manganistanem alkalického kovu.

Pokud se jako oxidační činidlo použije oxid chromový v kyselině octové, vzniká naftochinon (1,4-naftochinon). Prakticky důležitý je 2-methyl-1,4-naftochinon, který má podobné vlastnosti jako vitamin K1 (fylochinon) [7].

Další deriváty naftalenu zahrnují např. karbaryly (1-naftyl-N-alkylkarbamáty) používané jako insekticidy, naftalenové jádro je základem také mnoha léčiv (naproxen, propranolol, nadoxolol apod.).


nadpis Produkce

Nejvíce naftalenu se získá z černouhelného dehtu. V letech 1960–1990 se naftalen získával také frakční destilací ropy.

Naftalen je nejhojnější samostatná složka černouhelného dehtu. Složení černouhelného dehtu závisí na uhlí, ze kterého se získává. Obsah naftalenu bývá kolem 10 %. Destilací dehtu se získá olej, který obsahuje až 50 % naftalenu. Tento olej se promývá kapalným hydroxidem sodným, aby se z něj odstranily kyselé složky, především fenoly a následně kyselinou sírovou pro odstranění zásaditých složek. Ze zbytku se frakční destilací isoluje naftalen. Výsledkem celého procesu je surový naftalen o čistotě 95 %. Hlavní vedlejší složkou (nečistotou) je thionaftalen. Naftalen získaný z ropy je obvykle čistší než z černouhelného dehtu. Pokud není naftalen dostatečně čistý, může se dočistit rekrystalizací z organických rozpouštědel. [8]-neověřeno!

Hlavním výrobcem naftalenu v České republice je firma DEZA ve Valašském Meziříčí.

Naftalen je produkován též v živých organismech, jmenovitě byla prokázána produkce naftalenu endofytickou houbou Muscodor vitigenus z čeledi dřevnavkovitých (Xylariaceae), žijící v tropické liáně Paullinia paullinioides z peruánských deštných pralesů. Vzniklý naftalen pravděpodobně chrání rostlinu před poškozením hmyzem[9] . Stopové množství naftalenu je produkováno též magnoliemi[10] a termity druhu Coptotermes formosanus[11], kteří jím chrání svá hnízda před mravenci. Naftalen byl též zjištěn ve výpotku mazových žláz jelenů druhu Odocoileus virginianus[12]


nadpis Použití

Velké množství naftalenu se používá jako výchozí látka pro výrobu dalších chemických látek. Především se jedná o výrobu ftalanhydridu, používaného jako změkčovadlo plastických hmot a jako surovina pro výrobu dalších látek. Mezi další produkty z naftalenu patří alkylované sulfonované naftaleny, sloužící jako detergenty a emulgátory, sulfonované naftoly a naftylaminy, které jsou významnými meziprodukty při výrobě barviv a slouží také jako suroviny pro výrobu mnohých léčiv a pesticidů. V některých reakcích slouží naftalen i jako rozpouštědlo s extremně vysokým bodem varu[13]. Hydrogenované formy (dekalin a tetralin) jsou vysokovroucí rozpouštědla. V domácnostech se naftalen nejvíce používal jako vykuřovací prostředek nebo jako pevné kuličky proti molům[1][2] . Naftalenové výpary zabíjí larvy molů, které ničí oblečení. Z důvodu nebezpečnosti par naftalenu se dnes k tomuto účelu používají jiné, bezpečnější látky V minulosti byl naftalen také podáván dobytku, aby zahubil různé parazitující červy[zdroj?].

nadpis Zdravotní rizika

Do těla vstupuje vdechováním, hlavně u dětí je možnou cestou kontakt s pokožkou nebo tkáněmi oka. Způsobuje bolesti hlavy, zvracení a zvýšené pocení, případně křeče či průjmy. Naftalen také způsobuje rozklad červených krvinek (hemolýza) a nekrózu jater, které doprovází chudokrevnost, horečka, zvýšení počtu bílých krvinek (leukocytóza), žloutenka a porucha funkce jater. Největší nebezpečí hrozí u těhotných žen a kojenců, neboť látka prochází placentou a proniká i do mateřského mléka[14].

nadpis Havárie

Koncem října 2008 uniklo asi 20 tun naftalenu z podniku DEZA Valašské Meziříčí, ale firma problém zamlčela. Problém se začal řešit, až když si obyvatelé v okolí stěžovali na silný zápach. Uniklý naftalen zčásti ztuhl v kanalizaci, kterou ucpal. Vedení města Valašské Meziříčí je situací znepokojeno, i proto s podnikem uzavřelo dohodu zahrnující povinnost vzájemně se informovat[15].


nadpis Reference

  1. ↑ a b c ANDRLÍK, Karel. Přehled chemie a chemické technologie 2.díl. Praha: Práce, 1955. 
  2. ↑ a b c KORBAŘ, Tomáš; STRÁNSKÝ, Antonín. Technický naučný slovník. Praha: SNTL, 1963. ISBN 04-001-62. 
  3. ↑ ERLENMEYER, Emil. Studien über die s. g. aromatischen Säuren [online]. 1866. S. 327-359. DOI 10.1002/jlac.18661370309. 
  4. ↑ GRAEBE, C. Ueber die Constitution des Naphthalins [online]. 1869. S. 20-28. 
  5. ↑ CRUICKSHANK, D.W.; SPARKS, R.A. Experimental and Theoretical Determinations of Bond Lengths in Naphthalene, Anthracene and Other Hydrocarbons [online]. 1960 [cit. 2018-04-11]. S. 270-285. DOI 10.1098/rspa.1960.0187. 
  6. ↑ a b c d e f ČERVINKA, Otakar. Chemie organických sloučenin, 1. díl. Praha: SNTL, 1985. 
  7. ↑ a b c ETTEL, Viktor. Organická technologie. Praha: SNTL, 1955. 
  8. ↑ COLLIN, Gerd; HÖKE, Hartmut; GREIM, Helmut. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry - Naphthalene and Hydronaphthalenes. Weinheim: Wiley-VCH, 2003. ISBN 10.1002/14356007.a17_001.pub2. 
  9. ↑ DAISY, B.H.; STROBEL, G.A.; CASTILLO, U. Naphthalene, an insect repellent, is produced by Muscodor vitigenus, a novel endophytic fungus [online]. 2002 [cit. 2018-04-11]. S. 3737-3741. DOI 10.1099/00221287-148-11-3737. 
  10. ↑ AZUMA, H.; TOYOTA, M.; ASAKAWA, Y.; KAWANO, S. Naphthalene - constituent of magnolia owers [online]. 1996 [cit. 2018-04-11]. S. 999-1004. DOI 10.1099/00221287-148-11-3737. 
  11. ↑ CHEN, J.; HENDERSON, G.; GRIMM, C.; LLOYD, S.W.; LAINE, R.A. Termites fumigate their nests with naphthalene [online]. 1998 [cit. 2018-04-11]. S. 558-559. DOI 10.1038/33305. 
  12. ↑ GASSETT, W.; WIESLER, D.P.; BAKER, A.G.; OSBORN, D.A.; MILLER, K.V.; MARCHINTON, R.L.; NOVOTNY, M. Volatile Compounds from the Forehead Region of Male White-Tailed Deer (Odocoileus virginianus) [online]. Březen 1997. S. 569–578. DOI 10.1023/B:JOEC.0000006397.63647.5b. 
  13. ↑ KOMATSUA, Koichi; MURATAA, Yasujiro; SUGITAA, Nobuyuki; TAKEUCHIB, Ken'ichi; WAN, Terence S.M. Use of naphthalene as a solvent for selective formation of the 1:1 diels-alder adduct of C60 with anthracene [online]. 1993 [cit. 2018-02-18]. S. 8473–8476. DOI 10.1016/S0040-4039(00)61362-X. 
  14. ↑ Naftalen (Integrovaný registr znečišťování) [online]. [cit. 2018-02-17]. Dostupné online. 
  15. ↑ Valašskomeziříčská chemička Deza tajila únik naftalenu [online]. [cit. 2008-11-08]. (ČT24) Dostupné online. 
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedista:Petr_Velíšek/Naftalen&oldid=18762984“