Toluen
| |||
| İsimler | |||
|---|---|---|---|
| Tercih edilen IUPAC adı
Toluen | |||
| Sistematik IUPAC adı
Metilbenzen | |||
| Diğer isimler
Fenil metan
Toluol Anisen | |||
| Tanımlayıcılar | |||
CAS Numarası
|
|||
3D model (JSmol)
|
|||
| Kısaltmalar | PhMe MePh BnH Tol | ||
| ChEBI | |||
| ChEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| DrugBank | |||
IUPHAR/BPS
|
|||
| KEGG | |||
PubChem CID
|
|||
| RTECS numarası |
| ||
| UNII | |||
InChI
| |||
GÜLÜMSEMELER
| |||
| Özellikler | |||
Kimyasal formül
|
C7H8 | ||
| Molar kütle | 92.141 g-mol-1 | ||
| Görünüş | Renksiz sıvı | ||
| Koku | tatlı, keskin, benzen benzeri | ||
| Yoğunluk | 0,87 g/mL (20 °C) | ||
| Erime noktası | -95 °C (-139 °F; 178 K) | ||
| Kaynama noktası | 111 °C (232 °F; 384 K) | ||
Suda çözünürlük
|
0,52 g/L (20 °C) | ||
| log P | 2.68 | ||
| Buhar basıncı | 2,8 kPa (20 °C) | ||
Manyetik duyarlılık (χ)
|
-66,11-10-6 cm3/mol | ||
Kırılma indisi (nD)
|
1.497 (20 °C) | ||
| Viskozite | 0,590 cP (20 °C) | ||
| Yapı | |||
Dipol moment
|
0.36 D | ||
| Tehlikeler | |||
| İş güvenliği ve sağlığı (OHS/OSH): | |||
Ana tehlikeler
|
yüksek derecede yanıcı | ||
| GHS etiketlemesi: | |||
Piktogramlar
|
  
| ||
Sinyal kelimesi
|
Tehlike | ||
Tehlike bildirimleri
|
H225, H304, H315, H336, H361d, H373 | ||
Önlem ifadeleri
|
P210, P240, P301+P310, P302+P352, P308+P313, P314, P403+P233 | ||
| NFPA 704 (yangın elması) |  
2
3
0 | ||
| Parlama noktası | 4 °C (39 °F; 277 K) | ||
| Patlayıcı sınırları | 1.1–7.1% | ||
Eşik sınır değeri (TLV)
|
50 mL/m3, 190 mg/m3 | ||
| Öldürücü doz veya konsantrasyon (LD, LC): | |||
LC50 (medyan konsantrasyon)
|
>26700 ppm (sıçan, 1 saat) 400 ppm (fare, 24 saat) | ||
LCLo (yayınlanan en düşük)
|
55.000 ppm (tavşan, 40 dakika) | ||
| NIOSH (ABD sağlık maruziyet limitleri): | |||
PEL (İzin Verilebilir)
|
TWA 200 ppm C 300 ppm 500 ppm (10 dakikalık maksimum pik) | ||
REL (Önerilen)
|
TWA 100 ppm (375 mg/m3) ST 150 ppm (560 mg/m3) | ||
IDLH (Acil tehlike)
|
500 ppm | ||
| Güvenlik bilgi formu (SDS) | SIRI.org | ||
| İlgili bileşikler | |||
İlgili aromatik hidrokarbonlar
|
BENZEN Ksilen Naftalin | ||
İlgili bileşikler
|
metilsiklohekzan | ||
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
 doğrulayın (ne olduğunu   ?)
Bilgi kutusu referansları
| |||
Toluen (/ˈtɒl.juiːn/), toluol (/ˈtɒl.ju.ɒl, -ɔːl, -oʊl/) olarak da bilinir, ikame edilmiş aromatik bir hidrokarbondur. Renksiz, suda çözünmeyen ve boya incelticilerle ilişkili kokuya sahip bir sıvıdır. Bir fenil grubuna bağlı bir metil grubundan (CH3) oluşan mono-sübstitüe bir benzen türevidir. Bu nedenle, sistematik IUPAC adı metilbenzendir. Toluen ağırlıklı olarak endüstriyel hammadde ve çözücü olarak kullanılır. ⓘ
Bazı boya inceltici türlerinde, kalıcı keçeli kalemlerde, kontak çimentosunda ve bazı tutkal türlerinde çözücü olarak kullanılan toluen, bazen eğlence amaçlı solunan bir madde olarak kullanılır ve ciddi nörolojik hasara yol açma potansiyeline sahiptir. ⓘ
Tarihçe
Bileşik ilk olarak 1837 yılında Polonyalı kimyager Filip Walter tarafından çam yağının damıtılmasıyla izole edilmiş ve rétinnaphte olarak adlandırılmıştır. 1841'de Fransız kimyager Henri Étienne Sainte-Claire Deville, Tolu balsamından (tropik Kolombiya ağacı Myroxylon balsamum'dan elde edilen aromatik bir öz) bir hidrokarbon izole etti ve Deville bu hidrokarbonun Walter'ın rétinnaphte'sine ve benzene benzediğini fark etti; bu nedenle yeni hidrokarbona benzoène adını verdi. 1843'te Jöns Jacob Berzelius toluin adını önerdi. 1850'de Fransız kimyager Auguste Cahours, Deville'in benzoenine benzediğini fark ettiği ve Cahours'un toluen adını verdiği bir hidrokarbonu bir odun damıtığından izole etti. ⓘ
Kimyasal özellikleri
Toluen, elektrofilik aromatik sübstitüsyonda normal bir aromatik hidrokarbon olarak reaksiyona girer. Metil grubu aynı pozisyondaki bir hidrojen atomundan daha fazla elektron salma özelliğine sahip olduğundan, toluen elektrofillere karşı benzenden daha reaktiftir. P-toluensülfonik asit vermek için sülfonasyona ve klorotoluenin orto ve para izomerlerini vermek için FeCl3 varlığında Cl2 ile klorlamaya uğrar. ⓘ
Daha da önemlisi, toluendeki metil yan zinciri oksidasyona karşı hassastır. Toluen potasyum permanganat ile reaksiyona girerek benzoik asit ve kromil klorür ile reaksiyona girerek benzaldehit verir (Étard reaksiyonu). ⓘ
Toluendeki metil grubunun C-H bağları benziliktir, bu da daha basit alkanlardaki C-H bağlarından daha zayıf oldukları anlamına gelir. Bu zayıflığı yansıtan toluendeki metil grubu, serbest radikal koşulları altında halojenasyona uğrar. Örneğin, AIBN varlığında N-bromosüksinimid (NBS) ile ısıtıldığında, toluen benzil bromüre dönüşür. Aynı dönüşüm UV ışığı veya hatta güneş ışığı varlığında elementel brom ile de gerçekleştirilebilir. ⓘ
Toluen, ışık varlığında HBr ve H2O2 ile muamele edilerek de bromlanabilir. ⓘ
- C6H5CH3 + Br2 → C6H5CH2Br + HBr
- C6H5CH2Br + Br2 → C6H5CHBr2 + HBr ⓘ
Toluendeki metil grubu sadece çok güçlü bazlarla deprotonasyona uğrar, pKa değerinin yaklaşık 41 olduğu tahmin edilmektedir. Toluenin tam hidrojenasyonu metilsiklohekzan verir. Reaksiyon yüksek basınçta hidrojen ve katalizör gerektirir. ⓘ
Pek polar olmasa da, birçok organik madde için çok iyi bir çözücüdür. Ama tepkime sonrası ortamdan uzaklaştırılması biraz zor olmaktadır.Benzen'in aksine kanserojen olmaması, sanayide de çözücü olarak daha çok tercih edilmesine olanak sağlar. Kuvvetli oksitleyicilerle ve kuvvetli asitlerle şiddetli reaksiyona girer. Üzerindeki metil grubu tolüeni benzene göre 25 kat daha reaktif yapar. Endüstriyel üretimi fosil yakıt kaynaklarından olduğu için nispeten ucuz olarak büyük miktarlarda üretilebilir. Dünyanın yıllık toplam toluen üretimi yaklaşık 12 milyon tondur. ⓘ
Karışabilirlik
Yarı iletken sınıfı toluen etanol, benzen, dietil eter, aseton, kloroform, buzlu asetik asit ve karbon disülfür ile karışabilir (çözünebilir). Pratik olarak su ile karışmaz. ⓘ
Üretim
Toluen ham petrolde doğal olarak düşük seviyelerde bulunur ve katalitik reformer veya etilen krakeri ile benzin üretiminde bir yan üründür. Aynı zamanda kömürden kok üretiminin de bir yan ürünüdür. Nihai ayırma ve saflaştırma, BTX aromatikler (benzen, toluen ve ksilen izomerleri) için kullanılan damıtma veya çözücü ekstraksiyon işlemlerinden herhangi biri ile yapılır. ⓘ
Diğer hazırlayıcı yollar
Toluen çeşitli yöntemlerle hazırlanabilir. Örneğin, benzen katı bir asit varlığında metanol ile reaksiyona girerek toluen verir:
- Ayrıştırılamadı (sözdizim hatası): {\displaystyle \ce{C6H6 + CH3OH ->[t^o]C6H5CH3 + H2O <span title="Kaynak: İngilizce Vikipedi, Bölüm "Other preparative routes"" class="plainlinks">[https://en.wikipedia.org/wiki/Toluene#Other_preparative_routes <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>}}
Kullanım Alanları
Benzen ve ksilenin öncüsü
Toluen esas olarak hidrodealkilasyon yoluyla benzene öncül olarak kullanılır:
- C6H5CH3 + H2 → C6H6 + CH4 ⓘ
İkinci sıradaki uygulama, benzen ve ksilen karışımına orantısızlaştırılmasını içerir. ⓘ
Nitrasyon
Toluenin nitrasyonu, hepsi yaygın olarak kullanılan mono-, di- ve trinitrotoluen verir. Dinitrotoluen, poliüretan köpük üretiminde kullanılan toluen diizosiyanatın öncüsüdür. Trinitrotoluen tipik olarak TNT olarak kısaltılan patlayıcıdır. ⓘ
Oksidasyon
Benzoik asit ve benzaldehit ticari olarak toluenin oksijenle kısmi oksidasyonu ile üretilir. Tipik katalizörler kobalt veya manganez naftenatları içerir.
Çözücü
- Genel olarak solvent olarak kullanılır boylarda ve boyaları inceltmek için.
- Birçok kimyasal reaksiyonda reaktant olarak. En genel kimyasal kullanımı benzen ve ksilen eldesidir.
- Plastik (kauçuk) imalatında.
- Mürekkep yapımında.
- Dezenfektanlarda.
- Folluren indikatörü olarak.
- Okside edildiğinde benzaldehit ve benzoik asit gibi çok önemli ara bieşiklere dönüşür.
- Önemli bir karbon kaynağıdır.
- Biyokimyada alyuvarları parçalayıp hemoglobini ortaya çıkrmada.
- Yakıtlarda oktan artırıcı olarak.
- Patlayıcı yapımında TNT (trinitro toluen) ana maddesidir. ⓘ
Toluen yaygın bir çözücüdür, örneğin boyalar, boya incelticiler, silikon dolgu macunları, birçok kimyasal reaktan, kauçuk, matbaa mürekkebi, yapıştırıcılar (tutkallar), cilalar, deri tabaklayıcılar ve dezenfektanlar için. ⓘ
Yakıt
Toluen, jet yakıtının yanı sıra içten yanmalı motorlar için benzin yakıtlarında oktan yükseltici olarak kullanılabilir. Hacimce %86 oranında toluen, 1980'lerde Formula 1'deki tüm turboşarjlı motorlara yakıt sağlamış ve ilk olarak Honda takımı tarafından öncülük edilmiştir. Kalan %14'lük kısım, Formula 1 yakıt kısıtlamalarını karşılamak üzere oktan oranını düşürmek için n-heptan "dolgusu" idi. 100 Toluen hem iki zamanlı hem de dört zamanlı motorlar için yakıt olarak kullanılabilir; ancak yakıtın yoğunluğu ve diğer faktörler nedeniyle, yakıt 70 °C'ye (158 °F) kadar önceden ısıtılmadıkça kolayca buharlaşmaz. Honda bu sorunu Formula 1 araçlarında yakıt hatlarını bir ısı eşanjöründen geçirerek ve yakıtı ısıtmak için soğutma sistemindeki sudan enerji çekerek çözmüştür. ⓘ
Avustralya'da 2003 yılında, toluenin standart araç yakıtı olarak satılmak üzere yakıt satış noktalarında yasadışı olarak benzinle birleştirildiği tespit edilmiştir. Toluen yakıt tüketim vergisine tabi değilken, diğer yakıtlar %40'ın üzerinde vergilendirilerek yakıt tedarikçileri için daha fazla kar marjı sağlamaktadır. Toluen ikamesinin kapsamı belirlenmemiştir. ⓘ
Niş uygulamalar
Laboratuvarda toluen, nanotüpler ve fullerenler dahil olmak üzere karbon nanomalzemeler için bir çözücü olarak kullanılır ve ayrıca bir fulleren indikatörü olarak da kullanılabilir. C60'ın toluen çözeltisinin rengi parlak mordur. Toluen, fırça ile çok hassas bir şekilde uygulanabildiğinden ve bir yapıştırıcının hiçbir kütlesini içermediğinden, ince polistiren kitleri için bir çimento olarak kullanılır (yüzeyleri çözerek ve sonra kaynaştırarak). Toluen, biyokimya deneylerinde hemoglobini çıkarmak amacıyla kırmızı kan hücrelerini kırmak için kullanılabilir. Toluen ayrıca nükleer reaktör sistemi döngülerinde kullanılan sodyum soğuk tuzaklarında iyi ısı transferi yetenekleri nedeniyle soğutucu olarak da kullanılmıştır. Toluen ayrıca Coca-Cola şurubu üretiminde kokainin koka yapraklarından çıkarılması işleminde de kullanılmıştır. ⓘ
Toksikoloji ve metabolizma
Toluenin çevresel ve toksikolojik etkileri kapsamlı olarak incelenmiştir. Toluenin düşük ila orta seviyelerde solunması yorgunluk, kafa karışıklığı, halsizlik, sarhoş tipi hareketler, hafıza kaybı, mide bulantısı, iştah kaybı, işitme kaybı ve renkli görme kaybına neden olabilir. Bu belirtilerden bazıları genellikle maruziyet durdurulduğunda kaybolur. Kısa sürede yüksek düzeyde toluen solunması sersemlik, mide bulantısı veya uyku hali, bilinç kaybı ve hatta ölüme neden olabilir. Bununla birlikte toluen benzenden çok daha az toksiktir ve sonuç olarak kimyasal hazırlamada aromatik bir çözücü olarak büyük ölçüde benzenin yerini almıştır. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), toluenin kanserojen potansiyelinin yetersiz bilgi nedeniyle değerlendirilemediğini belirtmektedir. 2013 yılında dünya çapında toluen satışları yaklaşık 24,5 milyar ABD dolarına ulaşmıştır. ⓘ
1,1,1-trikloroetan ve bazı alkilbenzenler gibi diğer birçok çözücüye benzer şekilde, toluenin rekabetçi olmayan bir NMDA reseptör antagonisti ve GABAA reseptör pozitif allosterik modülatörü olarak hareket ettiği gösterilmiştir. Ayrıca, toluenin kemirgenlerde zorla yüzme testi (FST) ve kuyruk süspansiyonu testinde (TST), muhtemelen NMDA antagonisti özelliklerinden dolayı antidepresan benzeri etkiler gösterdiği gösterilmiştir. ⓘ
Toluen, muhtemelen öforik ve dissosiyatif etkileri nedeniyle bazen eğlence amaçlı bir inhalant ("tutkal koklama") olarak kullanılır. ⓘ
Toluen, NMDA reseptörü, nikotinik asetilkolin reseptörü ve serotonin 5-HT3 reseptörü gibi uyarıcı iyon kanallarını inhibe eder. Ayrıca GABAA ve glisin reseptörleri gibi inhibitör iyon kanallarının işlevini de güçlendirir. Ek olarak, toluen voltaj kapılı kalsiyum kanallarını ve ATP kapılı iyon kanallarını bozar. ⓘ
Eğlence amaçlı kullanım
Toluen, üreticiler tarafından amaçlanmayan bir şekilde sarhoş edici bir inhalant olarak kullanılmaktadır. İnsanlar toluen içeren ürünleri (örn. tiner, kontak çimento, maket yapıştırıcısı, vb.) sarhoş edici etkisi için solumaktadır. Toluen ve onu içeren ürünlerin bulundurulması ve kullanımı, reşit olmayanların bu ürünleri eğlence amaçlı uyuşturucu olarak elde etmelerini önlemek amacıyla birçok yargı alanında düzenlenmiştir. 2007 yılı itibariyle, 24 ABD eyaletinde bu tür inhalanların kullanımını, kullanma niyetiyle bulundurulmasını ve/veya dağıtımını cezalandıran yasalar bulunmaktadır. Avrupa Birliği 2005 yılında %0,5'ten fazla toluen içeren ürünlerin genel satışını yasaklamıştır. ⓘ
Biyoremediasyon
Cladophialophora, Exophiala, Leptodontidium (syn. Leptodontium), Pseudeurotium zonatum ve Cladosporium sphaerospermum dahil olmak üzere çeşitli mantar türleri ve bazı bakteri türleri tolueni bir karbon ve enerji kaynağı olarak kullanarak bozabilir. ⓘ
Endüstriyel toluen eldesi
Toluen eldesinin esas (ilk) kaynağı olan fırın gazından toluen eldesinin yerini, gazyağının katalitik bozunması ve buhar ayrımı (destilasyon )sayesinde sıvı (ham) maddelerin piroliz benzinden eldesi, almıştır. ⓘ
Piroliz benzin, sıvı hidrokarbonların (gazyağı ve petrol benzeri) buhar ayarımı yolu ile ayrılmasından elde edilir. Bu yöntemin tercihi hızla artan bir grafik göstermektedir. Tolueni elde edebilmek için bu ayrılmış likit hidrokarbonlar stabil olamamaları sebebiyle, aromatiklerin çekip ayrılmasından mutlaka önce, hidrojene edilmelidirler. Katalitik bozunma yoluyla toluen eldesinde, aromatik yönden zengin bir hidrokarbon karışımı, 17 bar ile 21 bar arası basınç; 530 °C sıcaklık altında dehidrojenasyon katalizöründen geçirilir. ⓘ
Fraksiyon yolu ile hafif (kolay uçucu) hidrokarbon gazlarının uzaklaştırılması ardından, aromatiklik yönünden daha da zengin bir distilat elde edilir. ⓘ
Karışımın destilasyonu ⓘ
Katalitik Bozunma sonucu elde edilen hidrokarbonlar açısından zengin karşım maddelerin ayrılması için destile edilir ⓘ
Toluen, bu destilatın azeotropik destilasyondan ya da daha çok kullanılmakta olan (yine bu maddeden) sıvı-sıvı ekstraksiyonuile elde edilebilir. Benzen (%99 saflıkta) Toluen (%95 saflıkta) elde edilir. Cyclar denilen ve BP ile UOP tarafından kullanılmakta olan yeni bir proses ise kısaca; LPG'lerdeki propan ve bütanları aromatiklere dönüştürmeyi ifade eder. Şimdiye dek bu amaçlı kurulan tek fabrika Suudi Arabistanda kurulmuştur. Çok az miktar da olsa toluen, hala taşkömürü karbonizasyonu yöntemiyle, hafif yağ formunda üretilmekteyken, bazı ufak miktarlar ise stiren üretiminde yan ürün olarak geri kazanılmaktadır. ⓘ