甲苯

甲苯（分子式：C7H8）系苯的同系物，亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”，是一种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。 甲苯是芳香族碳氢化合物的一员，在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。它的很多性质与苯很相像，具有类 似苯的芳香气味，在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用，它的沸点（常压）110.63℃，熔点 -94.99℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水很低，可以在高寒地 区使用；而它的沸点又比水的沸点高，可以测110．8℃以下的温度。因此从测温范围来看，它优于水银温度计和酒精 温度计。另外甲苯比较便宜，故甲苯温度计比水银温度计也便宜。甲苯几乎不溶于水(0.52g/l)，但可以和二硫化碳 ，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0,6 mPa s，也就是说它的粘稠性弱于水,甲苯的热值为40.940 kJ/kg，闪点为4 ℃，燃点为535 ℃。蒸气和空气形成爆炸 性混合物，爆炸极限1.2～7.0％（体积）。如甲苯溶解溴后，在光照条件下，甲基上的氢原子被溴原子取代（与甲烷 相似）而在铁作催化剂条件下，苯基上的氢原子被溴原子取代（与苯相似）；但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互 影响，使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质，如苯环上的取代反应（卤化、硝化等），甲苯比苯容易进行，甲苯分 子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化。
甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上 很好的溶剂；它可以萃取溴水中的溴，但不能和溴水反应；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是 染料的原料；一份甲苯和三份硝酸硝化，可得到三硝基甲苯（俗名TNT）；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯 磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯恩梯炸药。 1844年甲苯由法国科学家Henri Etienne Sainte-Claire Deville通过对吐鲁香胶的干馏首次制备成功，甲苯的英语 名称toluene也由此而来。1861年，德国化学家约瑟夫·威尔布兰特用甲苯作原料，首次合成了不纯的TNT。1880年， 高纯度TNT也由甲苯制备成功。1891年，德国开发了以甲苯为基础原料的TNT工业制备法，这种方法经过不断改进后至 今仍被使用。
19世纪后期，煤焦化工业大规模发展，由焦化副产中回收大量甲苯。第一、二次世界大战期间，以甲苯为原料的炸药 三硝基甲苯（即梯恩梯）需求量剧增，由石油生产甲苯的工业方法开始发展。1941年，美国亨布尔石油公司建成世界 第一家由石油生产甲苯的工厂。到50年代，甲苯的主要来源已由焦化转变为催化重整和烃类裂解。1982年，石油甲苯 已占总产量的96％以上。近30年来，甲苯以每年10％～13％的速度增产。各国由石油生产甲苯的途径不尽相同，美国 主要来源于催化重整油，西欧和日本等国则主要从裂解汽油中提取。 甲苯的化学性质由于甲基的存在，较苯活泼。能在催化剂作用下发生苯环上的取代反应；无催化剂时，在加热情况下，可发生甲基上的取代，如氯化时，生成氯苄。在催化剂存在下加氢，生成甲基环己烷。在催化剂作用下氧化，生成苯甲酸。容易硝化，可生成邻位、对位，甚至2，4，6-三硝基甲苯。与硫酸反应，生成邻位、对位甲基苯磺酸。在催化剂作用下，能发生歧化反应，生成苯及间二甲苯。
甲苯存在于许多矿物油中，是煤焦油的重要组成，在焦化工业中，由粗苯精制可以得到甲苯，又称焦化甲苯。中国把焦化甲苯按其技术指标分为硝化用甲苯、精甲苯和溶剂用甲苯。焦化甲苯技术指标如下图：

甲苯最主要用途是制硝基甲苯、TNT、苯甲醛、苯甲酸及用作溶剂。
甲苯脱甲基可以制取苯，歧化可以制取苯和二甲苯。甲苯还是制备三硝基甲苯 (TNT)、苯甲酸、对苯二甲酸、防腐剂、染料、泡沫塑料、合成纤维等的重要原料。将其加入在汽油中可以提高抗爆性能，还可以用做溶剂。甲苯膨胀系数大，凝固点低，可以用来制造低温温度计。
甲苯与混酸(浓硝酸和浓硫酸的混合物) 反应—硝化制备三硝基甲苯的反应方程式如下图：
甲苯是石油的次要成份之一。在煤焦油轻油（主要成分为苯）中，甲苯占百分之十五到二十。我们周围环境中的甲苯 主要来自重型卡车所排的尾气（因为甲苯是汽油的成份之一）。许多有机物在不完全燃烧后会产生少量甲苯，最常见 的如：烟草。大气层内的甲苯和苯一样，在一段时间后会由空气中的氢氧自由基（OH*)完全分解。 在工业生产中主要以石油为原料。我国石油级甲苯的生产主要有两种生产路线：1,由炼厂抽提，原料是催化重整汽油 。2,由石化厂抽提，原料是加氢裂解汽油（PY GAS）。在第二次世界大战期间，由于石油供应的匮乏，德国也尝试过 用苯或甲醇为原料的制备法。在制备过程中主要的副产品是乙烯和丙烯。每年甲苯的全球产量大约为五百万至一千万 吨。从石油中直接提取或将煤炭干馏的方法虽然简单，但都是不经济的。工业上主要采用将石油裂解并将所得到的产 物之一正庚烷脱氢成环的方法。
1,煤焦化副产的粗苯馏分中含甲苯15％～20％(质量)，其数量与原料煤的性质、焦化深度有关。一般生产每吨焦炭可 副产甲苯1.1～1.3kg。用硫酸洗除粗苯馏分中不饱和烃和杂质，再经碱中和、水洗、精馏，可得到纯度很高的甲苯。
2,催化重整油中含芳烃50％～60％(体积)，其中甲苯含量可达40％～45％。催化重整油采用二甘醇、环丁砜、Ν －甲基吡咯烷酮等溶剂进行萃取以回收芳烃(见芳烃抽提)，最后经精馏得到高纯度甲苯。
3,裂解汽油中芳烃含量 为70％（质量）左右，其中15％～20％是甲苯。裂解汽油经两段加氢脱除二烯烃、单烯烃和微量硫，再经萃取、精馏 ，可得到纯度99.5％以上的甲苯。 甲苯可用作生产苯和许多其他化工产品的原料。如油漆、清漆、亮漆、粘合剂及油墨制造业及天那水配方用之稀释剂 ，树脂溶剂；化学及制造业用之溶剂；尤以萃取及脱脂两工序最为适合。另也为化学合成用之原料。还可用作汽油的 掺合组分以提高辛烷值，也是涂料、油墨和硝酸纤维素的溶剂。由甲苯生产的一系列中间体，称甲苯系中间体。化工 方面主要用以生产苯及二甲苯，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生 产很多农药和医药中间体。另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。甲苯容易发生氯 化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它 们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空 气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。 吸收在体内的甲苯，80%在NADP（转酶II）的存在下，被氧化为苯甲醇，再在NAD（转酶I）的存在下氧化为苯甲醛， 再经氧化成苯甲酸。然后在转酶A及三磷酸腺苷存在下与甘氨酸结合成马尿酸。所以人体吸收和甲苯16%-20%由呼吸道 以原形呼出，80%以马尿酸形式经肾脏而被排出体外，所以人体接触甲苯后，2小时后尿中马尿酸迅速升高，以后止升 变慢，脱离接触后16-24小时恢复正常。一小部分苯甲酸与葡萄醛酸结合生成无毒物。甲苯代谢为邻甲苯酚的量不到 1%。在环境中，甲苯在强氧化剂作用或催化剂存在条件中与空气作用，都被氧化为苯甲酸或直接分解成二氧化碳和水 。 甲苯易挥发，在环境中比较稳定，不易发生反应。由于空气的运动，使其广泛分布在环境中。水中的甲苯可迅速 挥发至大气中。甲苯毒性小于苯，但刺激症状比苯严重，吸入可出现咽喉刺痛感、发痒和灼烧感；刺激眼粘膜，可引 起流泪、发红、充血；溅在皮肤上局部可出现发红、刺痛及泡疹等。重度甲苯中毒后，或呈兴奋状：躁动不安，哭笑 无常；或呈压抑状：嗜睡，木僵等，严重的会出现虚脱、昏迷。甲苯微溶于水，当倾倒入水中时，可漂浮在水面，或 呈油状分布在水面，会引起鱼类及其它水生生物的死亡。受污染水体散发出苯系物特有刺鼻气味。甲苯为一级易燃物 ，其蒸气与空气的混合物具爆炸性。发生爆炸起火时，冒出黑烟，火焰沿地面扩散。进入现场，眼睛、咽喉会感到刺 痛、流泪、发痒，并可闻到特殊的芳香气味。
ADI不作特殊规定(FFAO/WHO，2001)。
LD₅₀ 5000mg/kg(大鼠，经口)。 无色透明液体，有类似苯的芳香气味。 不溶于水，可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂。 广泛用作有机溶剂和合成医药、涂料、树脂、染料、炸药和农药等的原料 萃取用溶剂。 甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料、医药、农药、火炸药、助剂、香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄、二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇、苯甲醛和苯甲酰氯（一般也从苯甲酸光气化得到），在医药、农药、染料，特别是香料合成中应用广泛。甲苯的环氯化产物是农药、医药、染料的中间体。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂（主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐、CLT酸、甲苯-2,4-二磺酸、苯甲醛-2,4-二磺酸、甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂、有机颜料、医药、染料的生产。甲苯硝化制得大量的中间体。可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品、染料和有机颜料、橡胶助剂、医药、炸药等方面最为重要。 用作色谱分析标准物质和分析试剂 是制造糖精、染料、药物和炸药等的原料 用于ICP-AES、AAS、AFS、ICP-MS、离子色谱等。滴定分析用标准溶液。 煤焦化副产的粗苯馏分中含甲苯15-20%，曾经是甲苯主要来源，生产每吨焦炭可回收甲苯1.1-1.3kg。从50年代开始，世界甲苯主要来源已由焦化副产转变为催化重整和烃类裂解，1982年，石油甲苯已占总产量的96%以上。催化重整油中含芳烃50-60%（体积），其中甲苯含量可达40-45%；裂解汽油中芳烃含量为70%（质量）左右，其中15-20%是甲苯。1.炼焦副产回收苯高温炼焦副产的高温焦油中，含有一部分苯。首先经初馏塔初馏，塔顶得轻苯，塔底得重苯（重苯用作制取古马隆树脂的原料）。轻苯先经初馏塔分离，塔底混合馏分经酸碱洗涤除去杂质，然后进吹苯塔蒸吹，再经精馏塔精馏得纯苯。2.铂重整法用常压蒸馏得到的轻汽油（初馏点约138℃），截取大于65℃馏分，先经含钼催化剂，催化加氢脱出有害杂质，再经铂催化剂进行重整，用二乙二醇醚溶剂萃取，然后再逐塔精馏，得到苯、甲苯、二甲苯等产物。
由石油催化重整而得。
由煤焦油轻油分馏而得。 易燃液体 中毒 口服- 大鼠 LD50: 636 毫克/ 公斤; 吸入- 小鼠 LC50: 400 PPM/ 24小时 皮肤- 兔子 20 毫克/ 24小时 中度; 眼睛- 兔子 2 毫克/ 24小时 重度 与空气混合可爆 遇明火、高温、氧化剂易燃; 燃烧产生刺激烟雾 库房通风低温干燥; 与氧化剂、酸类分开存放 干粉、干砂、二氧化碳、泡沫、1211灭火剂 TWA 188 毫克/ 立方米; STEL 560 毫克/ 公斤