Дифениловый эфир (13-12-9) Физические и химические свойства

Химический профиль

Дифениловый эфир

Неполярный ароматический эфир, широко используемый как растворитель и синтетический промежуточный продукт в промышленной органической химии и производстве ингредиентов для ароматизаторов.

Номер CAS	13-12-9
Класс веществ	Ароматические эфиры
Типичная форма	Бесцветное кристаллическое твердое вещество или жидкость
Распространённые сорта	BP, EP, FCC, JP, Reagent Grade, USP

Используется в процессах формулирования и синтеза в качестве растворителя, промежуточного продукта или сырья для ароматизаторов; выбор обусловлен требованиями к чистоте, совместимости и условиям обращения. Отделы закупок и исследования и разработки обычно указывают коммерческий сорт и запрашивают сертификаты анализа для обеспечения качества (QA/QC) и валидации процессов.

Дифениловый эфир — это ароматический диариловый эфир (молекулярная формула \(\ce{C12H10O}\)), состоящий из двух фенильных колец, соединённых через эфирный кислород (IUPAC-наименование: феноксибензол). Структурно это симметричная, от неполярной до слабополярной молекула, в которой атом кислорода соединяет два sp^2-гибридизованных ароматических фрагмента; неподелённые электронные пары кислорода частично дельокализованы в соседние кольца, что снижает основность кислорода и минимизирует классические донорно-акцепторные взаимодействия водородной связи. Молекула характеризуется низкой топологической полярной поверхностью (TPSA = 9,2) и отсутствием доноров водородных связей, что соответствует ограниченной растворимости в воде и выраженной липофильности.

Кислотно-основное поведение в нейтральной форме (формальный заряд 0) пренебрежимо; протонирование кислорода возможно в сильно кислых условиях (сообщается \(\mathrm{p}K_{\mathrm{(BH^+)}} = 5.79\) при 25 °C для протонированной формы). Физико-химические характеристики — высокая температура кипения, низкое давление паров и логарифм коэффициента распределения октанол/вода (log K_OW) около 4 — отражают сильные взаимодействия Ван дер Ваальса между ароматическими кольцами и склонность к распределению в органические фазы, а не в водные среды. Гидролиз незначим при типичных условиях окружающей среды, так как эфирная связь относительно устойчива к спонтанному расщеплению; для разрыва связи C–O необходимы окислительные или сильнокислые условия (или специфические ферментативные/биодеградационные пути).

В коммерческом и промышленном производстве дифениловый эфир важен как компонент теплоносителей (часто используется в эвтектических смесях для теплообмена), как ингредиент ароматизаторов и вкусоароматических веществ в парфюмерии и мыловарении, а также как химический промежуточный продукт для электрофильных замещений (галогенирования, ацилирования, алкилирования) и вспомогательное вещество в производстве полимеров. Распространённые коммерческие сорта включают: BP, EP, FCC, JP, Reagent Grade, USP.

Основные физические свойства

Плотность

Сообщаемые значения плотности жидкости и твердого состояния сосредоточены вокруг значений, немного превышающих плотность воды, что характерно для ароматических соединений с относительно высокой молекулярной массой. Типичные заявленные значения включают 1,0661 \(\mathrm{г}\,\mathrm{см}^{-3}\) при 30 °C; относительную плотность (вода = 1) примерно 1,08; и диапазон 1,071–1,075 (сертифицированное значение плотности отсутствует). Плотность выше 1 означает, что вещество при типичных условиях может тонуть в воде; упаковка в твердом состоянии (полиморфизм) может влиять на измеренные значения плотности твёрдого вещества.

Температура плавления

Сообщаются несколько экспериментальных значений температуры плавления/затвердевания: 80,3 °F; 26,865 °C; 28 °C; 37–39 °C; и 82 °F. Различия объясняются полиморфизмом и условиями измерения точки плавления; кристаллические образцы обычно существуют ниже ≈82 °F и плавятся с образованием маслянистой жидкости выше этой температуры. Полиморфизм и упаковка кристаллов (зарегистрированы C–H···π взаимодействия в различных кристаллических формах) объясняют умеренные вариации температуры плавления.

Температура кипения

Дифениловый эфир имеет высокую нормальную температуру кипения, что соответствует двум ароматическим кольцам и низкой летучести: сообщаемые значения включают 258 °C и 496–498 °F при 760 мм рт.ст. (диапазоны 258,00–259,00 °C при 760,00 мм рт.ст.). Высокая температура кипения при атмосферном давлении объясняет его использование в высокотемпературных системах теплообмена.

Давление пара

Сообщается низкое давление пара, что отражает низкую летучесть при комнатной температуре: типичные значения — 0,0213–0,0225 \(\mathrm{мм~рт.~ст.}\) при 25 °C и 0,02 \(\mathrm{мм~рт.~ст.}\) при 77 °F. Низкое давление пара приводит к медленному испарению и невысокой концентрации в воздухе при обычных условиях.

Температура воспламенения

Значения температуры вспышки в закрытом тигле сосредоточены около 115 °C (239 °F); также сообщается открытый тигель с температурой 96,11 °C. Такие температуры вспышки относят дифениловый эфир к классу горючих жидкостей, требующих предварительного нагрева для возгорания, что предполагает меры пожарной безопасности, соответствующие горючим органическим жидкостям.

Химические свойства

Растворимость и фазовое поведение

Растворимость в воде очень низкая: сообщаемые значения водной растворимости составляют 18 мг·л⁻¹ при 25 °C (0,018 мг·мл⁻¹), во многих источниках классифицируется как «нерастворимый/очень слабо растворимый» в воде. Соединение хорошо растворимо в обычных органических растворителях (этанол, диэтиловый эфир, бензол, уксусная кислота) и лишь слегка растворимо в хлороформе по некоторым данным. Фазовое поведение: дифениловый эфир обычно представляет собой бесцветное кристаллическое твердое вещество ниже температуры плавления и маслянистую/бесцветную жидкость выше неё, часто с запахом, напоминающим герань или цветок, в ароматической продукции.

Реакционная способность и стабильность

Дифениловый эфир в целом стабилен при нормальных условиях хранения, но способен активно реагировать с сильными окислителями; контакт с сильными кислотами, такими как хлорсульфуриловая кислота, может вызывать бурные реакции. При нагревании до разложения выделяет оксиды углерода и резкие раздражающие пары. Эфирная связь устойчива к гидролизу при нейтральных и слабокислых/щелочных водных условиях; окислительное биотрансформационное разложение и специализированные каталитические или микробные пути могут приводить к гидроксилированным и продуктам разрыва кольца.

Термодинамические данные

Стандартные энтальпии и теплоёмкость

Экспериментальные термохимические данные включают теплоту сгорания −1466,63 ккал·моль⁻¹ (при 25 °C) и теплоту (энтальпию) парообразования 15,99 ккал·моль⁻¹ при 25 °C. Сообщается также теплота плавления 4,115 ккал·моль⁻¹. Комплексная функция молярной теплоёмкости в данном контексте не представлена. Эти значения указывают на значительные энергозатраты для фазовых переходов и сгорания, что соответствует замещённому ароматическому углеводороду.

Молекулярные параметры

Молекулярная масса и формула

Молекулярная формула: \(\ce{C12H10O}\)
Молекулярная масса: 170.21 (сообщается)
Точная (моноизотопная) масса: 170.073164938

LogP и полярность

Липофильность высокая: сообщаемые коэффициенты распределения включают XLogP = 4,2 и log K_OW ≈ 4,21. Низкая полярность (TPSA = 9,2) и отсутствие доноров водородной связи при наличии одного акцептора (эфирный кислород) приводят к сильному распределению в органические фазы и тенденции к бионакоплению по сравнению с малыми полярными органическими соединениями.

Структурные особенности

Дифениловый эфир — это асимметричный сопряжённый диариловый эфир, вращение вокруг связей арил–O возможно, но делокализация и стерические взаимодействия ограничивают свободное вращение; число вращающихся связей указано как 2. Атом кислорода обеспечивает одну точку акцепторной водородной связи, но из-за резонанса с кольцами эфирный кислород является слабым основанием. Электронные характеристики включают сопряжённые π-системы в каждом фенильном кольце, что влияет на УФ-абсорбцию и стабилизирует замещённые производные. Низкий TPSA и отсутствие полярных функциональных групп объясняют плохую растворимость в воде и относительно высокое распределение в октанол.

Идентификаторы и синонимы

Регистрационные номера и коды

CAS (указанное поле идентификатора): 13-12-9
EC номер / EINECS: 202-981-2
UNII: 3O695R5M1U
FEMA номер: 3667
RTECS: KN8970000
Дополнительные регистрационные идентификаторы и индексные коды содержатся в исходных коллекциях (не перечислены исчерпывающе здесь).

Также доступны структурные дескрипторы: - SMILES: C1=CC=C(C=C1)OC2=CC=CC=C2
- InChI: InChI=1S/C12H10O/c1-3-7-11(8-4-1)13-12-9-5-2-6-10-12/h1-10H
- InChIKey: USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N

(IUPAC-название указано как фенокси-бензол.)

Синонимы и структурные наименования

Распространённые синонимы, зарегистрированные для соединения, включают: фенокси-бензол; дифениловый эфир; фениловый эфир; бензол, 1,1'-оксибис-; оксибисбензол; бифениловый эфир; фенилоксид; 1,1'-оксидибензол. Дополнительные коммерческие и исторические наименования существуют для отдельных коммерческих препаратов и изотопно-меченых вариантов.

Промышленные и коммерческие применения

Типичные области применения и отрасли

Дифениловый эфир используется преимущественно в качестве компонента для составления теплоносителей (часто в эвтектической смеси с бифенилом), что составляет основную промышленную потребность. Вторичные применения включают использование в качестве компонента ароматизаторов и ароматических добавок в мылах, моющих средствах и средствах личной гигиены, в качестве носителя красителей и технологической добавки при производстве полимеров и полиэфиров, а также в качестве промежуточного соединения для электрофильных ароматических реакций (галогенирование, ацилирование, алкилирование). Кроме того, он является прекурсором для получения галогенированных производных дифенилового эфира, применяемых в огнезащитных материалах.

Роль в синтезе и препаративных составах

Дифениловый эфир может быть синтезирован путём нуклеофильного ароматического замещения (например, нагреванием феноксидных солей с хлорбензолом или бромбензолом) и образуется как побочный продукт в некоторых процессах производства фенола. В составах он используется как растворитель или носитель для неполярных компонентов и как фиксаж для ароматов; предлагаются технические, парфюмерные и промышленные сорта, соответствующие целевому применению.

Обзор безопасности и обращения

Острая и профессиональная токсичность

Сообщённые показатели острой пероральной токсичности включают LD50 у крыс в диапазоне низких граммов на килограмм (примеры: 2830 мг·кг−1 и ~3,99 г·кг−1 в разных источниках). Ингаляция и контактная дерма могут вызвать раздражение глаз, кожи и дыхательных путей; профессиональные воздействия уровней выше порогов запаха могут привести к тошноте. Повторный или длительный контакт с кожей может вызвать дерматит; экспериментально установлена токсичность для печени и почек при высоких дозах у животных. Сообщённые пределы профессионального воздействия: PEL/REL/TLV около 1 ppm (7 мг·м−3) в 8-часовой среднесменный времяопасной концентрации (TWA), с кратковременным пределом воздействия (STEL) в 2 ppm согласно некоторым рекомендациям. Значения IDLH сообщались в районе 100 ppm, однако необходимо учитывать местные и регулирующие нормативы при планировании аварийных мероприятий.

Меры первой помощи: удалить пострадавших из зоны воздействия, промыть глаза и кожу водой, при сохранении симптомов обратиться за медицинской помощью; не вызывать рвоту при проглатывании, обеспечивать поддерживающую терапию согласно клиническим показаниям.