Ароматические нитросоединения представляют собой группу органических химических веществ, возглавляемую нитробензолом ( C6H5НЕТ2) и полученные из бензола и его гомологов (толуола и ксилола), нафталина и антрацена путем замены одного или нескольких атомов водорода на нитрогруппу (NO2). Нитрогруппа может быть замещена вместе с галогеном и некоторыми алкильными остатками практически в любом положении в кольце.
Нитросоединения, имеющие большое промышленное значение, включают нитробензол, моно- и динитротолуолы, тринитротолуол (ТНТ), тетрил, мононитрохлорбензолы, нитроанилины, нитрохлортолуолы, нитронафталин, динитрофенол, пикриновую кислоту (тринитрофенол) и динитрокрезол. Накоплен достаточный опыт по этим соединениям, чтобы дать общее представление об их токсических свойствах и мерах контроля воздействия, необходимых для предотвращения травм человека.
Гораздо большее число соединений в этой группе приходится на те производные, которые ни в одном случае не производились в количествах, достаточных для проведения полной оценки опасности; эти производные включают динитрохлорбензолы, дихлорнитробензолы, нитроксилены, нитротолуидины, нитрохлоранилины, нитроанизолы, нитрофентолы и нитроанизидины.
Пользы
Ароматические нитросоединения практически не используются напрямую, кроме как в составе взрывчатых веществ или в качестве растворителей. Основное потребление связано с переработкой производных анилина, используемых в производстве красителей, пигментов, инсектицидов, текстиля (термостойкий полиамид «Номекс»), пластмасс, смол, эластомеров (полиуретан), фармацевтических препаратов, регуляторов роста растений, присадок к топливу, и ускорители каучука и антиоксиданты.
Ассоциация динитротолуолы используются в органическом синтезе, красителях, взрывчатых веществах и в качестве добавок к топливу. нитротолуолы используются в производстве красителей, взрывчатых веществ, толуидинов и нитробензойных кислот. Они также используются в некоторых составах моющих средств, флотационных агентах и в шинной промышленности. Нитротолуолы используются в синтезе солнцезащитных средств и в производстве ингибиторов бензина. 2,4,6-тринитротолуол является военным и промышленным взрывчатым веществом. нитробензол используется в производстве анилина. Он действует как растворитель эфиров целлюлозы и как ингредиент в средствах для чистки металлов, полов и обуви, а также в мылах. Нитробензол также используется для очистки смазочных масел и в производстве изоцианатов, пестицидов, резиновых химикатов и фармацевтических препаратов.
В кожевенной промышленности, м-нитрофенол является фунгицидом и p-нитрофенол является химическим промежуточным продуктом для консервантов кожи. 2,4-Динитрофенол полезен при производстве фотопроявителей, служит консервантом для древесины и инсектицидом. 2-нитро-п-фенилендиамин и 4-амино-2-нитрофенол входят в состав перманентных красок для волос и красок для меха.
п-нитрозодифениламин действует как ускоритель вулканизации каучука и как ингибитор полимеризации при производстве виниловых мономеров. Пикриновая кислота имеет многочисленные применения в кожевенной, текстильной и стекольной промышленности. Он содержится во взрывчатых веществах, красителях, гермицидах, фунгицидах, электрических батареях и ракетном топливе. Пикриновая кислота также используется для травления меди и в качестве промежуточного химического соединения. тетрил используется в качестве промежуточного детонирующего агента для других менее чувствительных бризантных взрывчатых веществ и в качестве бустерного заряда для военных устройств.
опасности
Медицина
Наиболее заметной острой опасностью для здоровья ароматических нитросоединений является цианоз, а хроническим проявлением — анемия. Жирорастворимые нитросоединения очень быстро всасываются через неповрежденную кожу. Некоторое количество выводится в неизмененном виде через почки, но основная часть восстанавливается до цианогенных нитрозо- и гидроксиламинпроизводных, которые, в свою очередь, расщепляются до орто- а также для-аналоги аминофенола и выводятся с мочой. Три из четырех случаев цианоза будут иметь классический синий или пепельно-серый вид, но только одна треть пострадавших будет жаловаться на симптомы аноксии (головная боль, утомляемость, тошнота, головокружение, боль в груди, онемение, боль в животе, боли, сердцебиение, афония, нервозность, кислородное голодание и иррациональное поведение). Для подтверждения необходимы анализы крови и мочи. Тельца Гейнца могут быть обнаружены в эритроцитах. Метгемоглобинемия более подробно обсуждается в других разделах этого руководства. Энциклопедия.
Цианогенный потенциал сильно зависит как от природы, так и от положения замещающих групп в бензольном кольце. В дополнение к цианогенному потенциалу нитрохлорбензолы как класс также являются раздражителями кожи. Динитрохлорбензолы вызывают чувствительный дерматит у большинства людей даже после незначительного контакта. Дихлорнитробензолы обладают промежуточной токсичностью.
Долгосрочные хронические эффекты более коварны и могут быть обнаружены только в хорошо задокументированных медицинских записях. Анализы крови раз в два месяца выявляют начало анемии в течение нескольких лет даже при отсутствии обнаруживаемого цианоза или значительного увеличения экскреции с мочой.
2,4-динитротолуол влияет на ферменты метаболизма лекарств в микросомах печени, и было показано, что он является гепатоканцерогеном у крыс. Данные о его канцерогенном потенциале для человека отсутствуют.
1- и 2-нитронафтиламины были выделены в виде метаболитов 1- и 2-нитронафталинов с мочой соответственно у крыс. Это имеет важное значение для возможной канцерогенности нитронапталинов.
Динитрофенол (ДНФ) является острым ядом, нарушающим клеточный метаболизм во всех тканях путем нарушения основного процесса окислительного фосфорилирования. Если это не смертельно, последствия быстро и полностью обратимы. Воздействие может происходить при вдыхании паров, пыли или аэрозолей растворов ДНП. Он проникает через неповрежденную кожу, но, поскольку это ярко-желтый краситель, легко распознается загрязнение кожи. Системное отравление произошло как во время производства, так и во время использования. Твердое вещество DNP взрывоопасно, и во время производства и использования также случались несчастные случаи. При обращении с ним необходимо соблюдать осторожность.
Отравление приводит сначала к чрезмерной потливости, ощущению тепла со слабостью и утомляемостью. В тяжелых случаях отмечается учащенное дыхание и тахикардия даже в покое, может быть повышение температуры тела. Смерть, если она наступает, внезапна и Ригор Мортис наступает почти сразу. ДНФ оказывает свое токсическое действие за счет общего нарушения клеточного метаболизма, что приводит к необходимости потреблять избыточное количество кислорода для синтеза незаменимого аденинового нуклеотида, необходимого для выживания клеток головного мозга, сердца и мышц. Если теплопродукция превышает теплоотдачу, может возникнуть смертельная гипертермия. Последствия наиболее серьезны на жарких рабочих местах.
ДНП легко восстанавливается до гораздо менее токсичного, но не безвредного аминофенола, который в этой форме выводится с мочой. Поскольку ДНП быстро метаболизируется и выводится из организма, а отравление не приводит к структурным изменениям в тканях, хронических или кумулятивных эффектов от малых доз, всасываемых в течение длительного времени, не возникает. Отравление может быть подтверждено обнаружением ДНП или аминофенола в моче с помощью теста Дерриена. Метгемоглобинемия не развивается.
Динитробензол является сильнодействующим химическим веществом с мультисистемным действием (минимально воздействующим на центральную нервную систему (ЦНС), кровь, печень, сердечно-сосудистую систему и глаза). Он может вызывать тяжелую анемию и является индуктором метгемоглинемии.
нитробензол могут проникать в организм через дыхательные пути или через кожу (например, из обуви, окрашенной в черный цвет краской, содержащей нитробензол, или при загрязнении одежды рабочих, занятых на производстве нитробензола). Выдающимся токсическим эффектом нитробензола является его способность вызывать метгемоглобинемию. Начало коварное, цианоз появляется только тогда, когда уровень метгемоглобина в крови достигает 15% и более. На более поздних стадиях при тяжелой метгемоглобинемии могут возникать гипотензия, головная боль, тошнота, головокружение, онемение конечностей, сильная общая слабость и корковые нарушения. Нитробензол также является ядом для центральной нервной системы, вызывая в некоторых случаях возбуждение и тремор с последующей тяжелой депрессией, потерей сознания и комой. Исследование мочи облученных лиц выявляет наличие нитро- и аминофенолов, количество которых идет параллельно уровню метгемоглобинемии. Повторное воздействие может сопровождаться поражением печени вплоть до желтой атрофии, гемолитической желтухи и анемии различной степени с наличием телец Гейнца в эритроцитах. Нитробензол также может вызывать дерматит из-за первичного раздражения или сенсибилизации.
Пикриновая кислота и производные. Производные пикриновой кислоты, имеющие промышленное значение, — это пикраты металлов (железа, никеля, бария, хрома, свинца и калия), соли аммиака и гуанидина. Некоторые соли металлов (барий, свинец или калий) использовались в качестве компонентов детонирующих и побудительных смесей в бомбах, минах и снарядах. Токсическое воздействие может возникнуть в результате контакта с кожей, вдыхания или проглатывания пыли пикриновой кислоты или ее солей. Контакт с кожей может также вызвать кожное заболевание. Ряд его солей металлов также опасен пожаро- и взрывоопасностью.
После приема внутрь нескольких граммов пикриновой кислоты, которая имеет очень горький вкус, могут возникнуть острый гастроэнтерит, токсический гепатит, нефрит, гематурия и другие симптомы со стороны мочевыводящих путей. Кожа и конъюнктивы становятся желтыми, в основном из-за кислоты, но частично из-за желтухи. Желтое зрение может развиться. Смерть, если она наступает, наступает из-за поражения почек и анурии. В редких случаях смерти предшествуют желтуха и кома с судорогами. После всасывания с поверхности тела возникают головная боль и головокружение с тошнотой и рвотой и кожными высыпаниями.
В промышленности, особенно при производстве взрывчатых веществ, основной проблемой для здоровья являются кожные заболевания, а системные отравления встречаются редко. Сообщалось, что пикриновая кислота в твердой форме является явным раздражителем кожи, но в водном растворе она раздражает только сверхчувствительную кожу; он вызывает сенсибилизирующий дерматит, подобный тому, который вызывается пикратом аммония. Обычно поражается лицо, особенно вокруг рта и по бокам носа. Отек, папулы, везикулы и, наконец, шелушение. Затвердевание происходит как с тетрилом, так и с тринитротолуолом. У рабочих, работающих с пикриновой кислотой или ее солями, кожа и волосы окрашиваются в желтоватый цвет.
У экспериментальных животных, подвергшихся сильному воздействию пыли пикрата аммония в течение периода до 12 месяцев, были обнаружены поражения, которые свидетельствовали о явном повреждении определенных тканей. Пыль пикриновой кислоты может вызывать раздражение не только кожи, но и слизистой оболочки носа. Вдыхание высоких концентраций пыли вызвало временную потерю сознания с последующей слабостью, миалгией, анурией и позже полиурией. Воздействие пикриновой кислоты на глаза включает раздражение, повреждение роговицы, странные визуальные эффекты (например, пожелтение объектов) и желтую окраску тканей.
Пикриновую кислоту и ее легковоспламеняющиеся и взрывоопасные производные следует хранить в небольших количествах в прохладном проветриваемом помещении вдали от острых пожароопасных и сильных окисляющих материалов и, желательно, в изолированном или отдельно стоящем здании.
тетрил. Опасность взрыва, возникающая при производстве тетрила, в основном такая же, как и для других продуктов взрывчатой промышленности, хотя тетрил, будучи относительно стабильным, не может считаться одним из наиболее опасных взрывчатых веществ.
При производстве тетрила рабочие могут подвергаться воздействию оксидов азота и паров кислоты в случае утечки из реакторов нитрования. Воздействие значительных количеств тетриловой пыли может происходить во время изготовления бустеров и последующих операций по обращению с ними, особенно при неавтоматизированном смешивании, взвешивании, прессовании таблеток, обеспыливании, а также при загрузке и сборке взрывных устройств. Основными проявлениями воздействия являются раздражение слизистых оболочек, окрашивание и обесцвечивание кожи и волос, дерматиты, а при длительном сильном воздействии системное отравление вследствие вдыхания и всасывания через кожу.
При начальном воздействии тетрил вызывает острое раздражение слизистых оболочек носа и глотки. В течение нескольких дней руки, лицо, кожа головы и волосы рабочих, подвергшихся воздействию, окрашиваются в желтоватый цвет. При сильном воздействии конъюнктивы поражаются и почти всегда гиперемируются; нередки пальпебральные и периорбитальные отеки. В течение первых 2-3 недель воздействия у рабочих может развиться дерматит в виде эритемы, особенно в области шеи, груди, спины и внутренней поверхности предплечий. Через несколько дней эритема может регрессировать, оставляя умеренное шелушение. Рабочие, которые могут продолжать работать, несмотря на дерматит, вырабатывают толерантность к тетрилу или становятся невосприимчивыми к нему. Однако при сильном воздействии или у лиц с плохой личной гигиеной или очень светлой кожей дерматит может распространиться на другие части тела и стать папулезным, везикулярным и экзематозным.
Уже через 3–4 дня воздействия высоких концентраций пыли рабочие могут жаловаться на головные боли, за которыми следуют периодические носовые кровотечения. Раздражение верхних дыхательных путей не часто распространяется на бронхи, потому что из-за их большого размера кристаллы тетрила обычно не достигают этого расстояния; однако наблюдались сухой кашель и бронхиальные спазмы. Иногда могут возникать диарея и нарушения менструального цикла.
Многие расстройства, вызванные тетрилом, объясняются раздражающим действием кристаллов. В ряде случаев дерматит носит аллергический характер; во многих случаях были предложены такие механизмы, как местное высвобождение гистамина.
После серьезного длительного воздействия тетрил вызывает хроническое отравление с расстройствами пищеварения (такими как потеря аппетита, боли в животе, рвота), потерей веса, хроническим гепатитом, раздражением центральной нервной системы с бессонницей, преувеличенными рефлексами и психическим возбуждением. Сообщалось о случаях лейкоцитоза с иногда легкой анемией. Также были сообщения о нарушениях менструального цикла. Эксперименты на животных указывают на повреждение почечных канальцев.
Тринитротолуол, широко известный как TNT, также является индуктором метгемоглобина. Во время Первой мировой войны было обнаружено, что у рабочих, участвовавших в производстве боеприпасов, развились тяжелые поражения печени и анемия, причем по крайней мере 25% из примерно 500 зарегистрированных случаев закончились смертельным исходом. Побочные эффекты наблюдались и во время Второй мировой войны. Предположительно, условия улучшились, так что воздействие стало намного более ограниченным, и явного отравления не должно было произойти. Также сообщалось о нарушениях менструального цикла, проблемах с мочевыводящими путями и катаракте.
Огонь и взрыв
Ароматические нитросоединения горючи, а ди- и тринитропроизводные взрывоопасны при благоприятных условиях (тепло и удар). Насосы, работающие против закрытого нагнетательного клапана или засоренной линии, производят достаточно тепла от трения с мононитротолуолом и нитрохлорбензолом, чтобы вызвать взрыв. За исключением нитробензола, ароматические нитросоединения не следует нагревать в щелочных условиях. Динитросоединения могут образовывать чувствительные к ударам соли нитролия, а в результате нагревания карбоната калия в
o-нитротолуол.
При хранении и транспортировке следует избегать контакта с сильными восстановителями, такими как сульфид натрия, порошок цинка, гидросульфит натрия и гидриды металлов, и сильными окислителями, такими как бихроматы, пероксиды и хлораты. Те производные, которые содержат активные атомы хлора, требуют особой осторожности при хранении и транспортировке. Процессы химического восстановления должны предусматривать добавление нитросоединения в восстановительную систему (кислотное восстановление железом, серощелочное и т. д.) небольшими порциями со скоростью, исключающей перегрев или накопление избытка нитросоединения.
Хотя опасности, присущие концентрированным азотной и серной кислотам, известны, следует соблюдать осторожность при утилизации отработанной смешанной кислоты, содержащей органические компоненты, крайне нестабильные при хранении или нагревании. Готовый продукт необходимо тщательно промыть и обезвредить во избежание коррозии металла и самопроизвольного разложения.
Меры безопасности и охраны здоровья
Эффективная программа здравоохранения по предотвращению ухудшения здоровья в результате воздействия ароматических нитросоединений требует контроля воздействия и мер медицинского наблюдения. Минимальными требованиями являются анализ работы для обеспечения надлежащих процедур обращения, надлежащая конструкция оборудования как для эксплуатации, так и для обслуживания, а также соответствующая вентиляция с контролем загрязнения воздуха. Предпочтительны полностью закрытые системы. Там, где это уместно, может быть полезен анализ воздуха; но в целом результаты вводят в заблуждение из-за низкого давления паров производных нитробензола и загрязнения поверхностей, где происходит контакт с кожей. Однако туман от горячих зарядов, негерметичные трубопроводы, операции пропарки, горячие дренажные канавы и т. д. нельзя игнорировать как источники грубого воздействия на кожу и загрязнения рабочей среды.
Необходимыми защитными мерами в порядке возрастания эффективности являются защита органов дыхания, смена работы, ограничение времени воздействия, использование защитной одежды и защита всего тела. Защита органов дыхания имеет ограниченное применение, так как основной проблемой является впитывание через кожу. Необходимо тщательно выбирать защитное оборудование, чтобы гарантировать непроницаемость для используемых химикатов.
Высокий стандарт личной гигиены, в частности, горячий душ с большим количеством воды и мыла в конце смены, сведет к минимуму хроническое воздействие, которое лишает рабочего ограниченной толерантности к цианогенным агентам. Из-за предполагаемого канцерогенного потенциала 1- и 2-нитронафталинов для человека воздействие этих соединений на рабочем месте следует поддерживать на минимально возможном уровне.
По возможности пикриновую кислоту и ее опасные производные следует заменять безвредными или менее вредными веществами. Если это невозможно, процесс следует модифицировать, изолировать или ограничить; следует использовать автоматические или механические методы обработки, местную вытяжную вентиляцию и влажные методы для минимизации атмосферных концентраций; следует избегать прямого контакта с химическими веществами.
Таблицы ароматических нитросоединений
Таблица 1 - Химическая информация.
Таблица 2 - Опасности для здоровья.
Таблица 3 - Физические и химические опасности.
Таблица 4 - Физические и химические свойства.