클로로벤젠
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1. 개요
클로로벤젠은 벤젠의 염소화 반응으로 생성되는 유기 화합물이다. 1851년에 처음 합성되었으며, 현재는 루이스 산 촉매 하에 벤젠을 염소화하여 대량 생산된다. 클로로벤젠은 제초제, 염료, 고무용 화학 물질 및 의약품 생산의 중간체로 사용되며, 고비점 용매로도 활용된다. 과거에는 살충제 DDT 제조에도 사용되었으나, 현재는 그 용도가 줄었다. 2014년에는 화성의 퇴적암에서 검출된 바 있다. 클로로벤젠은 중간 정도의 독성을 가지며, 특정 박테리아에 의해 분해될 수 있다.
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클로로벤젠 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
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기본 정보 | |
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IUPAC 명칭 | 클로로벤젠 |
기타 명칭 | 페닐 클로라이드, 모노클로로벤젠 |
화학식 | C₆H₅Cl |
분자량 | 112.56 g/mol |
외관 | 무색 액체 |
냄새 | 아몬드 유사 냄새 |
밀도 | 1.11 g/cm³ (액체) |
물에 대한 용해도 | 0.5 g/L (20°C) |
용해도 | 대부분의 유기 용매에 용해됨 |
녹는점 | -45.58 °C |
끓는점 | 131.70 °C |
점성 | 0.7232 |
증기압 | 9 mmHg |
굴절률 | 1.52138 |
자기 감수율 | -69.97·10⁻⁶ cm³/mol |
식별 | |
UN 번호 | 1134 |
EC 번호 | 203-628-5 |
CAS 등록번호 | 108-90-7 |
RTECS | CZ0175000 |
ChEBI | '28097' |
ChemSpider ID | '7676' |
PubChem CID | '7964' |
KEGG | C06990 |
ChEMBL | '16200' |
3DMet | B02152 |
Gmelin | '26704' |
Beilstein 레코드 | '605632' |
UNII | K18102WN1G |
위험성 | |
주요 위험 | 낮음 ~ 중간 정도의 위험 |
NFPA 704 | "보건: 2" "화재: 3" "반응성: 0" |
인화점 | 29 °C |
GHS 그림 문자 | |
GHS 신호어 | 경고 |
H 문구 | H226, H302, H305, H315, H332, H411 |
P 문구 | P210, P233, P240, P241, P242, P243, P261, P264, P271, P273, P280, P302+P352, P303+P361+P353, P304+P312, P304+P340, P312, P321, P332+P313, P362, P370+P378, P391, P403+P235, P501 |
노출 기준 (PEL) | TWA 75 ppm (350 mg/m³) |
노출 기준 (REL) | 해당 없음 |
즉시 위험 농도 (IDLH) | 1000 ppm |
폭발 한계 | 1.3% - 9.6% |
LD50 | 2290 mg/kg (쥐, 경구), 590 mg/kg (생쥐, 경구), 2250 mg/kg (토끼, 경구), 2300 mg/kg (생쥐, 경구), 2250 mg/kg (기니피그, 경구) |
LCLo | 8000 ppm (고양이, 3시간) |
관련 화합물 | |
기타 할로벤젠 | 플루오로벤젠, 브로모벤젠, 아이오도벤젠 |
관련 화합물 | 벤젠, 1,4-다이클로로벤젠 |
2. 역사
클로로벤젠의 생성 방법은 1851년에 처음 기술되었다. 클로로벤젠은 과거 DDT의 원료로 사용되었으나, 현재 DDT는 많은 국가에서 사용이 금지되었다. 다만, 중국, 인도 등에서 농업용이나 개발도상국의 말라리아 방지용으로 제조되고 있다.[15][16]
페놀 합성법 중 하나로 벤젠을 염소화하여 클로로벤젠을 만든 후, 고온에서 수산화나트륨 수용액과 함께 가열하는 방법이 있으나, 큐멘법이 주로 사용되므로 실험실적인 방법에 가깝다.
오늘날 클로로벤젠은 제초제, 색소, 고무 합성 중간체인 클로로니트로벤젠, 디페닐에테르의 원료, 유기 화학에서 고비점 용매, 페인트 용매, 자동차 부품 탈지 등에 사용된다.
2014년 12월, 화성 암석에서 클로로벤젠이 발견되었다는 보고가 있었다.[15][16]
2. 1. 초기 역사
1851년에 페놀과 오염화 인의 반응을 통해 처음 합성되었다.[15][16] 현재 공업적으로는 벤젠을 염화 철 촉매 존재 하에 염소화하여 얻는다.실험실 규모에서는 염화 벤젠 디아조늄으로부터 산드마이어 반응에 의해 만들 수 있다.
2. 2. 산업적 생산
염화 철(III), 이황화 염소, 염화 알루미늄과 같은 루이스 산 촉매 존재 하에서 벤젠을 염소화하여 대량 생산된다.[10] -- 산업적으로 이 반응은 다이클로로벤젠의 형성을 최소화하기 위해 연속 공정으로 수행된다. 염소는 전기 음성이기 때문에 C6H5Cl은 추가적인 염소화에 대해 다소 감소된 감수성을 나타낸다.3. 용도
클로로벤젠은 과거 DDT의 원료로 사용되었으나, 현재 DDT는 많은 국가에서 사용이 금지되었다. 중국, 인도 등 일부 국가에서 농업용이나 말라리아 방지용으로 DDT를 제조할 때 클로로벤젠이 사용되기도 한다.[9]
페놀 합성에도 사용될 수 있는데, 벤젠을 염소화하여 클로로벤젠을 만들고, 고온에서 수산화나트륨 수용액과 반응시키는 방법이다. 하지만 이 방법은 주로 실험실에서 사용되며, 공업적으로는 큐멘법이 널리 쓰인다.
클로로벤젠은 제초제, 색소, 고무 합성의 중간체인 클로로니트로벤젠, 디페닐에테르의 원료로 사용된다. 유기 화학에서는 고비점 용매나 페인트 용매로 사용되며, 자동차 부품의 탈지에도 쓰인다.
2014년 12월에는 화성 암석에서 클로로벤젠이 발견되었다는 보고가 있었다.[15][16]
3. 1. 주요 용도
니트로페놀, 니트로아니솔, 클로로아닐린, 페닐렌디아민과 같은 중간체의 전구체로 사용되며, 이는 제초제, 염료, 고무용 화학 물질 및 의약품 생산에 사용된다.[6] 오일, 왁스, 수지 및 고무와 같은 물질에 대한 산업 및 실험실 응용 분야에서 고비점 용매로 사용된다.[6][7]클로로벤젠은 대규모로 니트로화되어 2-니트로클로로벤젠과 4-니트로클로로벤젠의 혼합물을 생성하며, 이들은 분리되어 다른 화학 물질 생산의 중간체로 사용된다. 이들 모노니트로클로로벤젠은 염화물의 친핵성 치환 반응을 통해 각각 수산화나트륨, 메톡시화나트륨, 이황화나트륨, 암모니아를 사용하여 관련된 2-니트로페놀, 2-니트로아니솔, 비스(2-니트로페닐)디설파이드 및 2-니트로아닐린으로 변환된다. 4-니트로 유도체의 변환도 유사하다.[8] 유기 화학에서 고비점 용매, 페인트 용매로 사용되며, 자동차 부품의 탈지에도 사용된다.
3. 2. 과거 용도
클로로벤젠은 한때 살충제 제조에 사용되었으며, 특히 클로랄(트리클로로아세트알데히드)과 반응하여 DDT를 만드는 데 쓰였으나, DDT 사용 감소와 함께 이러한 용도는 줄어들었다.[9] 과거 클로로벤젠은 DDT의 원료로 사용되었지만, 현재 DDT는 많은 국가에서 사용이 금지되었으며, 중국, 인도에서 농업용이나 개발도상국의 말라리아 방지용으로 제조되는 정도이다.또한, 한때 클로로벤젠은 페놀 제조의 주요 전구체였다.[9]
:C6H5Cl + NaOH → C6H5OH + NaCl
이 반응은 다우 공정(Dow process (phenol))으로 알려져 있으며, 용매 없이 용융 수산화 나트륨을 사용하여 350°C에서 반응이 진행된다. 벤젠을 염소화하여 클로로벤젠으로 만든 후, 고온에서 수산화나트륨 수용액과 함께 가열하는 방법으로 페놀을 합성할 수 있다. 다만, 페놀의 공업적 제조법으로는 주로 큐멘법이 사용되고 있으며, 이 방법은 실험실에서 사용되는 방법이다.
4. 합성
클로로벤젠은 1851년에 처음 합성되었다. 초기에는 페놀과 오염화 인의 반응을 통해 합성되었으나, 현재는 벤젠을 염화 철 촉매 존재 하에 염소화하여 얻는 방식이 주로 사용된다.
실험실에서는 염화 벤젠 디아조늄을 이용한 산드마이어 반응을 통해 클로로벤젠을 만들 수 있다.
4. 1. 산업적 합성
클로로벤젠은 1851년에 처음 기술되었다. 클로로벤젠은 촉매량의 루이스 산인 염화 철(III), 이황화 염소, 염화 알루미늄의 존재 하에서 벤젠을 친전자성 할로젠화하여 제조한다.[10]산업적으로 이 반응은 다이클로로벤젠의 형성을 최소화하기 위해 연속 공정으로 수행된다. 염소는 전기 음성이기 때문에 C6H5Cl은 추가적인 염소화에 대해 다소 감소된 감수성을 나타낸다. 현재 공업적으로는 벤젠을 염화 철 촉매 존재 하에 염소화하여 얻는다.
4. 2. 실험실적 합성
아닐린으로부터 벤젠다이아조늄 클로라이드를 거쳐 생성될 수 있는데, 이는 샌드마이어 반응으로도 알려져 있다.[1]5. 안전성
클로로벤젠은 LD50이 2.9g/kg으로, "낮거나 중간 정도"의 독성을 나타낸다.[7] 미국 직업 안전 보건청(OSHA)은 클로로벤젠을 취급하는 근로자를 위해 8시간 시간 가중 평균 75ppm(350mg/m3)의 허용 노출 기준을 설정했다.[11]
6. 독성 및 생분해
클로로벤젠은 토양에서 수개월, 공기 중에서 약 3.5일, 물에서 하루 미만으로 잔류할 수 있다. 인간은 오염된 공기를 흡입하거나(주로 직업적 노출), 오염된 음식이나 물을 섭취하거나, 오염된 토양과 접촉함으로써(일반적으로 유해 폐기물 처리장 근처) 이 물질에 노출될 수 있다. 하지만 1,177개의 NPL 유해 폐기물 처리장 중 97곳에서만 발견되었기 때문에 널리 퍼진 환경 오염 물질로 간주되지는 않는다. 박테리아 ''Rhodococcus phenolicus''는 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 페놀을 유일한 탄소 공급원으로 분해한다.[12]
클로로벤젠은 일반적으로 오염된 공기를 통해 체내에 유입되면 폐와 비뇨기를 통해 배설된다.
7. 기타
클로로벤젠은 현재 대부분 다른 화학 물질을 만드는 중간체로 사용되지만, 다른 용도로도 사용될 수 있다.
7. 1. 화성에서의 발견
2014년 화성의 암석에서 클로로벤젠이 검출되었다.[15][16] 시료를 기기 시료실에서 가열할 때 생성되었을 가능성이 있는데, 이는 가열이 과염소산염을 함유하고 있는 것으로 알려진 화성 토양 내 유기물의 반응을 유발했을 것이기 때문이다.[13]참조
[1]
웹사이트
Chlorobenzene
https://pubchem.ncbi[...]
2022-08-21
[2]
문서
Chlorobenzene toxicity
[3]
문서
'{{PGCH|0121}}'
[4]
문서
Chlorobenzene: LD50
[5]
문서
'{{IDLH|108907|Chlorobenzene}}'
[6]
간행물
Chlorinated Benzenes and other Nucleus-Chlorinated Aromatic Hydrocarbons
2012
[7]
서적
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry
[8]
서적
Wiley-VCH
[9]
서적
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry
[10]
서적
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry
2011
[11]
웹사이트
CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
https://www.cdc.gov/[...]
[12]
논문
"''Rhodococcus phenolicus'' sp. nov., a novel bioprocessor isolated actinomycete with the ability to degrade chlorobenzene, dichlorobenzene and phenol as sole carbon sources"
[13]
논문
Organic molecules in the Sheepbed Mudstone, Gale Crater, Mars
https://agupubs.onli[...]
[14]
웹사이트
法規情報
https://www.tcichemi[...]
東京化成工業株式会社
[15]
웹사이트
NASA Rover Finds Active and Ancient Organic Chemistry on Mars
http://www.jpl.nasa.[...]
2014-12-16
[16]
뉴스
‘A Great Moment’: Rover Finds Clue That Mars May Harbor Life
http://www.nytimes.c[...]
New York Times
2014-12-16
[17]
문서
'{{PGCH|0121}}'
[18]
문서
'{{IDLH|108907|Chlorobenzene}}'
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