Ацетофенон: свойства и применение¶

Ацетофенон (метилфенилкетон, C₈H₈O, C₆H₅COCH₃) — органическое соединение класса ароматических кетонов, простейший представитель этого ряда. Представляет собой бесцветную или слегка желтоватую жидкость с характерным сладковатым запахом, напоминающим запах горького миндаля, апельсиновых цветов или жасмина. Ацетофенон используется в органическом синтезе, в производстве парфюмерных композиций и как растворитель. В природе встречается в некоторых эфирных маслах, например в масле померанца (нероли) и в чае.

¶Физические свойства

Ацетофенон — это высококипящая жидкость с температурой плавления 19,6 °C и температурой кипения 202 °C (при нормальном давлении). При комнатной температуре он часто находится в переохлаждённом жидком состоянии, так как кристаллизуется при охлаждении ниже 19 °C. Плотность ацетофенона составляет около 1,028 г/см³. Показатель преломления — примерно 1,534. Соединение плохо растворимо в воде (около 5,5 г/л при 25 °C), но хорошо смешивается с большинством органических растворителей: спиртами, эфирами, хлороформом, бензолом. Ацетофенон обладает высокой температурой вспышки (около 82 °C в закрытом тигле) и умеренной летучестью, что делает его относительно безопасным в обращении по сравнению с низкомолекулярными кетонами.

¶Химические свойства

Как типичный ароматический кетон, ацетофенон вступает в реакции, характерные для карбонильной группы, однако его активность ниже, чем у алифатических кетонов, из-за сопряжения карбонильной группы с бензольным кольцом. Основные химические реакции:

• Восстановление: при действии восстановителей (например, алюмогидрида лития или боргидрида натрия) ацетофенон превращается в 1-фенилэтанол (метилфенилкарбинол).
• Окисление: жёсткое окисление (например, перманганатом калия в щелочной среде) приводит к разрыву связи C–C и образованию бензойной кислоты.
• Нуклеофильное присоединение: ацетофенон реагирует с циановодородом с образованием циангидрина, с гидросульфитом натрия — даёт бисульфитное соединение.
• Конденсации: вступает в альдольную конденсацию, в реакции Кневенагеля, а также в реакцию с анилином с образованием оснований Шиффа. В реакции с ацетоном в присутствии щелочи образует бензальацетон.
• Галогенирование: при хлорировании или бромировании в кислой среде замещается атом водорода в метильной группе с образованием фенацилгалогенидов (например, фенацилхлорида, C₆H₅COCH₂Cl).
• Восстановление по Клемменсену (амальгамой цинка в соляной кислоте) или по Кижнеру — Вольфу (гидразином в щелочной среде) восстанавливает карбонильную группу до метиленовой с образованием этилбензола.

Электрофильное замещение в бензольном кольце ацетофенона протекает труднее, чем у бензола, поскольку ацетильная группа является электроноакцепторным заместителем, ориентирующим атаку преимущественно в мета-положение. Так, при нитровании ацетофенона образуется преимущественно 3-нитроацетофенон.

¶Способы получения

В промышленности ацетофенон получают несколькими основными методами:

• Окисление этилбензола кислородом воздуха в жидкой фазе в присутствии катализаторов (солей кобальта или марганца). Этот процесс является побочным при промышленном производстве стирола и гидропероксида этилбензола. Выход ацетофенона может достигать 20–25 % от массы исходного углеводорода.
• Реакция Фриделя — Крафтса: ацетилирование бензола хлористым ацетилом или уксусным ангидридом в присутствии хлорида алюминия. Этот метод удобен для лабораторного синтеза и даёт высокий выход продукта.
• Дегидрирование 1-фенилэтанола (метилфенилкарбинола) над медными или цинковыми катализаторами при повышенной температуре.
• Окисление стирола или гидратация фенилацетилена с последующим окислением.

В лабораторных условиях ацетофенон также можно получить окислением вторичного спирта — 1-фенилэтанола — бихроматом калия в серной кислоте или реакцией бензола с уксусным ангидридом.

¶Применение

Основные области использования ацетофенона связаны с его химическими свойствами и запахом:

• Органический синтез: ацетофенон является исходным веществом для получения многих соединений. Из него синтезируют фенацилбромид и фенацилхлорид, используемые для идентификации карбоновых кислот (образование фенациловых эфиров), а также в синтезе гетероциклических соединений. Ацетофенон применяется для получения 1-фенилэтанола, стирола (через восстановление и дегидратацию), бензойной кислоты, ацетофеноноксима.
• Производство фармацевтических препаратов: соединение используется как полупродукт в синтезе некоторых лекарственных средств, например, в производстве противовоспалительных и анальгетических препаратов (в частности, ибупрофена и напроксена), а также снотворных средств.
• Парфюмерия и косметика: благодаря приятному цветочно-миндальному запаху ацетофенон используется как компонент парфюмерных композиций, придающий нотам жасмина, апельсинового цвета и миндаля стойкость. Он также применяется как фиксатор запаха в мылах и косметических средствах. В пищевой промышленности ацетофенон (как ароматизатор) иногда используется для придания вкуса миндаля и вишни, однако его применение ограничено из-за токсичности в больших концентрациях.
• Растворитель: ацетофенон применяется как высококипящий растворитель для нитроцеллюлозы, смол, жиров и масел. Он также используется в составе чернил и пестицидных композиций.
• Учебный процесс: благодаря доступности и характерным реакциям ацетофенон часто используется в лабораторных практикумах для демонстрации реакций карбонильных соединений.

¶Безопасность

Ацетофенон относится к умеренно опасным веществам (3-й класс опасности). При вдыхании паров может вызывать раздражение слизистых оболочек, головную боль и сонливость. При попадании на кожу оказывает раздражающее действие. В больших дозах ацетофенон обладает наркотическим действием. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны составляет около 5 мг/м³. Работа с ацетофеноном требует использования средств индивидуальной защиты и обеспечения хорошей вентиляции. Соединение горюче, однако его температура вспышки достаточно высока, что снижает пожарную опасность. При разложении в пламени выделяются оксиды углерода и едкие дымы.

¶Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.
• Кнунянц И. Л. (ред.) Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1961.
• Органикум: практикум по органической химии / пер. с нем. — М.: Мир, 1979.
• Патентная и техническая литература по процессам окисления этилбензола.