1,4-Бе́нзохино́н (хинон, п -бензохинон) — органическое соединение с химической формулой C ₆ H ₄ O ₂ , представитель класса хинонов , один из двух известных изомеров бензохинона. Применяется в производстве гидрохинона , красителей и как дубильное вещество.

История

1,4-Бензохинон впервые получен А.А. Воскресенским в 1838 году путём окисления хинной кислоты диоксидом марганца в серной кислоте . Эффект дубления хиноном желатина был обнаружен братьями Люмьер в 1907 году .

Физические свойства

Золотисто-жёлтые кристаллы с резким запахом. Молярная масса — 108,10 г/моль. Имеет температуру плавления = 115,7 °C, относительную плотность ${\displaystyle d_{4}^{20}}$ = 1,320, легко возгоняется и перегоняется с паром. Окислительно-восстановительный потенциал хинона E _Ox/Red = −0,711 В ( бензол , 25 °C). Легко растворим в спирте, эфире, горячем лигроине , щелочных растворах. Растворимость в воде: 0,705 г/100 мл (5 °C), 1,523 г/100 мл (30 °C) .

Молекула 1,4-бензохинона обладает рядом признаков ароматических соединений. Она имеет плоское строение, при этом все атомы углерода и кислорода имеют sp ² -гибридизацию . Шесть ${\displaystyle \pi }$ -электронов плоского цикла распределены в сопряжённой системе шести атомов углерода, но длины одиночной связи в кольце (0,149 нм) и двойной (0,132 нм) сильно отличаются друг от друга и от длины ароматической связи в бензоле (0,140 нм), что даёт основания рассматривать это соединение не как ароматическое, а как циклический α,β-ненасыщенный дикетон .

Химические свойства

1,4-Бензохинон обладает хорошей восстанавливаемостью, при этом процесс восстановления легко обратим. Восстановление можно провести при помощи водорода (с применением катализатора из двуокиси платины ), гидразином или двуокисью серы. Процесс восстановления идёт с образованием гидрохинона по следующей схеме :

${\displaystyle {\ce {<=>[+e^-]}}}$ ${\displaystyle {\ce {<=>[+e^-]}}}$ ${\displaystyle {\ce {<=>[+2H^+]}}}$

Может образовывать устойчивые анион-радикалы, называемые семихинонами . С бензолом, толуолом, нафталином, антраценом и гидрохиноном эти комплексы образуются в соотношении 1:1, с фенолом — в соотношениях 1:1 и 1:2 .

При взаимодействии 1,4-бензохинона с первичными аминами образуются монохинонимины, с гидроксиламином — п-хинонмонооксим и п-хинондиоксим. При взаимодействии с реактивами Гриньяра хинон превращается в хинолы, которые перегруппировываются в алкилгидрохиноны. С метанолом хинон образует 2,5-диметокси-1,4-бензохинон, с анилином — 2,5-дианилино-1,4-бензохинон. В реакции Дильса — Альдера хинон выступает как диенофил. В щелочной среде хинон реагирует с перекисью водорода с образованием эпоксигидрохинона, который в кислой среде превращается в гидроксихинон .

Задубливает коллаген и желатин , образуя поперечную сшивку между белковыми структурами, но из-за окраски хинона и образования красных пятен продуктов окисления это свойство находит лишь ограниченное применение . Степень дубления зависит от значения pH . Действие малозаметно при pH < 5, становится заметным при pH = 5, быстро растёт до значения pH = 8, после чего рост замедляется . По аналогии с более простыми исследованными соединениями предполагается, что процесс задубливания проходит по следующему механизму :

${\displaystyle 2Gel-NH_{2}+2}$ ${\displaystyle \longrightarrow }$ ${\displaystyle +}$

Получение

В лаборатории может быть получен:

• из анилина путём окисления при помощи дихромата калия с последующей экстракцией бензолом ;
• из гидрохинона, также путём окисления дихроматом калия в среде серной кислоты .

В промышленности получают путём окисления анилина двуокисью марганца в серной кислоте при 3—10 °C, также применяют способ с окислением дихроматом натрия в серной кислоте при 20 °C .

Применение

Участвует в производстве гидрохинона как промежуточный продукт. Также используется в производстве красителей, применяется как дубитель .

Безопасность

При попадании в организм вызывает превращение гемоглобина в метгемоглобин , что приводит к анемии . При наружном взаимодействии вызывает раздражение кожи. ПДК составляет 0,05 мг/м ³ .

Примечания

Литература

• Джеймс Т. Теория фотографического процесса = The theory of the photographic process / пер. 4-го американского изд. под ред. . — 2-е русское изд. — Л. : «Химия». Ленинградское отделение., 1980. — 672 с.
• Карпова Н. Б. Бензохиноны : статья // Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия , 1988. — Т. 1: А—Дарзана. — С. 278—279. — 623 с.
• Прянишников Н. Д. Практикум по органической химии. — М. : Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1956. — 244 с.
• Травень В. Ф. Органическая химия. — 4-е издание (электронное). — М. : Бином. Лаборатория знаний, 2015. — Т. 2. — 550 с.
• Mees, C. E. K. (англ.) . — 1st edition. — New York: The Macmillan Company, 1942.