Бензотриазол¶

Бензотриазол — гетероциклическое органическое соединение, состоящее из бензольного кольца, конденсированного с триазольным циклом. Представляет собой белое или светло-кремовое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в полярных органических растворителях (спиртах, ацетоне, хлороформе) и ограниченно — в воде. Относится к классу азолов и является важным промышленным реагентом, используемым в качестве ингибитора коррозии, фотографического стабилизатора и промежуточного продукта в органическом синтезе.

¶Физико-химические свойства

Бензотриазол (формула C₆H₅N₃, молекулярная масса 119,12 г/моль) существует в виде двух таутомерных форм — 1H- и 2H-бензотриазола, причём в кристаллическом состоянии и в растворах преобладает 1H-форма. Соединение плавится при температуре 98–100 °C, кипит при 204 °C (при давлении 15 мм рт. ст.), обладает слабым характерным запахом. Бензотриазол проявляет слабокислотные свойства (pKa ≈ 8,2) и способен образовывать соли с металлами, что определяет его защитные свойства.

Вещество стабильно при нагревании до 300 °C, устойчиво к действию кислот и оснований, однако при длительном контакте с сильными окислителями может разлагаться. В водных растворах бензотриазол гидролизуется незначительно, сохраняя активность в широком диапазоне pH.

¶История открытия

Впервые бензотриазол был синтезирован в 1884 году немецким химиком Карлом Ауэрбахом при исследовании реакций о-фенилендиамина с азотистой кислотой. Промышленное значение соединение приобрело в середине XX века, когда были обнаружены его высокие ингибирующие свойства по отношению к коррозии меди и её сплавов. С 1960-х годов бензотриазол стал массово применяться в системах охлаждения, теплообменниках и антифризах.

¶Способы получения

Основной промышленный метод синтеза бензотриазола — реакция диазотирования о-фенилендиамина. Процесс проводят действием нитрита натрия в кислой среде при пониженной температуре: сначала образуется соль диазония, которая затем циклизуется с отщеплением воды и образованием триазольного кольца. Выход целевого продукта достигает 90–95 %.

Альтернативные лабораторные методики включают восстановление о-нитрофенилгидразина или взаимодействие о-фенилендиамина с азотистой кислотой в присутствии солей меди. Очистку технического продукта осуществляют перекристаллизацией из этанола или вакуумной перегонкой.

¶Применение

¶Ингибиторы коррозии

Основная область использования бензотриазола — защита меди, латуни и бронзы от коррозии. Молекулы соединения хемосорбируются на поверхности металла, образуя тонкую полимерную плёнку (комплекс Cu-бензотриазол), которая блокирует доступ кислорода и агрессивных ионов. Ингибитор добавляют в водные охлаждающие жидкости, антифризы, тормозные жидкости, составы для обработки металлов и средства для полировки. Концентрация бензотриазола в рабочих растворах обычно составляет 0,1–1 %.

¶Фотография

В фотографической промышленности бензотриазол применяется как стабилизатор и противовуалирующая добавка в проявителях. Он предотвращает образование дихроичной вуали и повышает стабильность серебряно-галогенидных эмульсий.

¶Органический синтез

Соединение служит исходным веществом для получения:

• 1H-бензотриазол-1-илокситрис(диметиламино)фосфония (реагент для пептидного синтеза);
• бензотриазол-1-илокситетраметилмочевины (активатор карбоксильных групп);
• N-замещённых бензотриазолов — предшественников азокрасителей, фармацевтических субстанций и фотостабилизаторов полимеров.

¶Прочие области

Бензотриазол используют как компонент антиобледенительных жидкостей, ингибитор коррозии в нефтегазовой отрасли, стабилизатор хлорированных растворителей, а также в качестве реагента для защиты функциональных групп в тонком органическом синтезе. Производные бензотриазола входят в состав некоторых противогрибковых и противосудорожных лекарственных препаратов.

¶Экологические аспекты

Бензотриазол относится к стойким органическим загрязнителям: он слабо разлагается в окружающей среде и обнаруживается в сточных водах, реках и грунтовых водах в концентрациях до нескольких микрограммов на литр. Соединение обладает умеренной токсичностью для водных организмов (LC₅₀ для дафний — около 90 мг/л) и способно к биоаккумуляции. Для очистки промышленных стоков от бензотриазола применяют методы озонирования, адсорбции на активированном угле и биологической деградации с использованием специализированных штаммов микроорганизмов.

¶Литература

• Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th ed., Vol. 4, Wiley, 2004.
• Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 7th ed., Wiley-VCH, 2011.
• Finnegan R.A., Henry R.A. The Chemistry of Benzotriazole // Journal of Organic Chemistry, 1959.
• Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1988.