Naftalen je najenostavnejši policikličniaromatskiogljikovodik zkemijsko formulo C10H8, bolj znan kot naftalin. Pristandardnih pogojih je bela kristalinilčna snov z značilnim vonjem, zaznavnim že pri koncentraciji 0,08 ppm.[10] Pri sobni temperaturisublimira in odvračažuželke, zato so ga včasih uporabljali v kroglicah proti moljem. Danes se uporablja predvsem kot surovina za sintezo barvil in zdravil, v gospodinjstvih pa zaradi negativnih učinkov na zdravje ne več. V večjih koncentracijah, predvsem ob zaužitju, povzroča poškodbe in odmiranjerdečih krvničk, posredno pa tudirakave spremembe.
Na začetku 1820. let sta dva kemika v ločenih poročilih opisala belo trdno snov z ostrim vonjem, ki sta jo pridobila zdestilacijopremogovega katrana. Odkritji je leta 1821 povzelJohn Kidd in opisal tudi številne lastnosti nove snovi in način pridobivanja. Zanjo je predlagal ime naftalin, ker je bila pridobljena iz vrstenafte. Pojem nafte je bil takrat zelo širok in je zajemal vse hlapne in vnetljive tekočeogljikovodike, vključno s premogovim katranom.[11]
Kemijsko formulo naftalena je določilMichael Faraday leta 1826. Strukturo z dvema kondenziranima benzenovima obročema, ki jo je leta 1866 predpostavilEmil Erlenmayer, je tri leta kasneje potrdilCarl Gräbe.
Na molekulo naftalena lahko gledamo kot na par zlitih benzenovih obročev. Zlivanje obročev v organski kemiji pomeni, da si obroča delita najmanj dva ogljikova atoma. Naftalen je zato opredeljen kot benzenoidni policiklični aromatski ogljikovodik.
Molekula vsebuje dva niza enakovrednihvodikovih atomov: α-H atome na položajih 1, 4, 5 in 8 in β–H atome na položajih 2, 3, 6 in 7.
V nasprotju z benzenomvezi med ogljikovimi atomi v naftalenu niso enako dolge. Vezi C1–C2, C3–C4, C5–C6 in C7–C8 so dolge približno 1,36 Å (136 pm), medtem ko so druge dolge približno 1,42 Å (142 pm). Razlika, ki je bila ugotovljena z rentgensko difrakcijo, je skladna z valenčno teorijo kemijske vezi, ki pri naftalenu vključuje tri resonančne strukture, prikazane na spodnji sliki. Iz prikaza je razvidno, da se dvojne vezi med atomi C1–C2, C3–C4, C5–C6 in C7–C8 pojavljajo v dveh od treh zgradb, medtem ko se drugod pojavijo samo v eni.
Naftalen je, podobno kot benzen, podvrženelektrofilni aromatski substituciji. V mnogih tovrstnih substitucijah reagira pod milejšimi pogojih kot benzen. Primer: benzen in naftalen reagirata sklorom v prisotnosti katalizatorjaželezovegaalialuminijevega klorida, naftalen pa reagira s klorom tudi brez katalizatorja in tvori 1-kloronaftalen. Oba se lahko tudi alkilirata s Friedel–Craftsovo reakcijo, naftalen pa se lahko alkilira tudi zalkeni inalkoholi zžveplovo alifosforno kislino kislino kotkatalizatorjem.
Monosubstituiraniderivati naftalena imajo dva možnaizomera, ki ustrezata substituciji α ali β vodikovega atoma. Elektrofili običajno napadejo α položaj. Prednost α substitucije pred β substitucijo se lahko pojasni z resonančnimi strukturami vmesnega produkta: za vmesni produkt za α substitucijo se lahko nariše sedem resonančnih struktur, od katerih so štiri aromatske. Za vmesni produkt za β substitucijo se lahko nariše samo šest resonančnih struktur, od katerih sta samo dve aromatski.Sulfonacija daje kljub temu zmes 1- in 2-naftalenslulfonske kisline. Razmerje men njima je odvisno od reakcijskih pogojev: pri 25 °C prevladuje 1-izomer, pri 160 °C pa 2-izomer.
Naftalen se pri visokem tlaku in prisotnosti kovinskihkatalizatorjev lahko hidrogenira, pri čemer nastane 1,2,3,4-tetrahirdonaftalen alitetralin (C10H12). Z nadaljnjim hidrogeniranjem nastane dekahidronaftalen alidekalin (C10H18). Z oksidacijo s kromatom ali permanganatom ali s katalitsko oksidacijo skisikom v prisotnostivanadijevega katalizatorja nastaneftalna kislina.
Večino naftalena se proizvede izpremogovega katrana, ki nastane po suhi destilaciji premoga. V letih 1960-2000 se je velik del naftalena proizvedel tudi v rafinerijah iz težkih frakcijnafte.
Naftalen je najpogostejša komponenta premogovega katrana. Četudi je sestava katrana zelo odvisna od vrstepremoga, je v tipičnem katranu okrog 10 % naftalena. V njegovem destilatu je poleg številnih drugih aromatskih spojin okrog 50 % naftalena. Iz destilata se z izpiranjem znatrijevim hidroksidom najprej odstranijo kisle komponente, med katerimi prevladujejo raznifenoli, in nato z izpiranjem zžveplovo kislino še alkalne komponente. Iz ostanka se s frakcionirano destilacijo izloči naftalen. Surov naftalen vsebuje približno 95 % naftalena. Glave nečistoče so žveplove aromatske spojine benzotiofen (< 2%), indan (0.2%), inden (< 2%) in metilnaftalen (< 2%). Naftni naftalen je običajno bolj čist.
Če je potrebno, se surovi naftalen dodatno rafinira s prekristalizacijo iz različnih topil. Proizvod vsebuje 99% naftalena stališčem 80 °C. Letna proizvodnja naftalena je približno 1,3 milijona ton.[12]
Največji proizvajalci naftalena v Severni Ameriki so Koppers Inc., Ruetgers Canada Inc. in Recochem Inc. (iz premogovega katrana) in Advanced Aromatics, L.P. (iz nafte), v Zahodni Evropi Koppers, Ruetgers in Deza, v Vzhodni Evropi pa velike koksarne, predvsem Severstal, Evraz, Mechel in MMK v Rusiji. Velika proizvajalca naftalena in fenola sta INKOR in Jenakievski v Ukrajini in ArcelorMittal Temirtau v Kazahstanu.
Naftalen v sledovih proizvajajo tudi magnolije, nekatere vrstejelenov in formoški podzemnitermiti, slednji verjetno zaradi obrambe protimravljam, strupenimglivam inglistam.[13] Nekaj naftalena prizvaja poleg drugih hlapnih organskih spojin tudi glivaMuscodor albus, medtem ko glivaMuscodor vitigenus proizvaja skoraj izključno naftalen.[14]
Naftalen so pogojno odkrili v medzvezdnem prostoru v smerizvezde Cernis 52 in v ozvezdjuPerzeja.[15][16] Pogojno zato, ker tega ni potrdil še noben drug neodvisen vir.
Več kot 20% ogljikovodikov v vesolju bi lahko bilo povezano s poliaromatskimi ogljikovodiki, vključno z naftalenom.[17]
Protonirani kationi naftalena (C 10H+ 9), ki se od nevtralnih razlikujejo po dodatnem vodikovem atomu (protonu), so vir dela spektra neidentificiranih emisij infrardeče svetlobe (UIRs). Spekter protoniranega naftalena so opazili in objavili astronomi.[18]
Naftalen se uporablja predvsem kot surovina za druge proizvode, največ zaftalanhidrid, čeprav se večina ftalanhidrida proizvede izo-ksilena. Med druge proizvode spadajo alkil naftalen sulfonatna površinsko aktivna sredstva (tenzidi) ininsekticid 1-naftil-N-metilkarbamat (karbaril). Naftaleni, substituirani s kombinacijo funkcionalnih skupin, ki so izraziti donorji elektronov, kakršni so alkoholi in amini, in skupin, ki so izraziti prejemniki elektronov, predvsem sulfonskih kislin, so izhodne surovine za pripravo številnih sintetičnihbarvil. Hidrogenirana naftalenatetralin indekalin sta lahko hlapnitopili. Naftalen se uporablja tudi za sintezo 2-naftola, ki je osnova za sintezo različnih barvil,pigmentov, kemikalij za obdelavogume in drugih kemikalij in farmacevtskih proizvodov.[12]
Naftalen sulfonske kisline so surovine za proizvodnjo polimernih mehčal, ki se uporabljajo v proizvodnjibetona, mavčnih plošč, naravne in sintetične gume, strojil zausnje, kot dispergirna sredstva zapesticide, barvila in ploščesvinčevih akumualatorjev.
Naftalensulfonatni polimeri se proizvajajo sulfonacijo naftalena z žveplovo kislino
Staljen naftalen je odlično topilo za slabo topne aromatske spojine. V mnogo primerih je bolj učinkovit kot druga, bolj hlapna topila, kot so diklorobenzen, benzonitril, nitrobenzen in duren (1,2,4,5-tetrametilbenzen). Reakcija C60 z ekvimolarno količinoantracena v refluktirajočem naftalenu daje 1:1 Diels-Alderjev adukt s 67% izkoristkom:[19]
Postopek, ki so ga razvili za aromatizacijoporfirinov, vključuje segrevanje z 2,3-dikloro-5,6-diciano-1,4-benzokinonom (DDQ) v talini naftalena. Naftalen je edini, ki ne zagotavlja samo dovoljnje topnosti reaktantov, ampak ima vpliv tudi na selektivnost procesa:[20]
Alkil naftalen sulfonati (ANS) se v mnogih industrijskih procesih uporabljajo kot omakala, ki učinkovito dispergirajokoloidne sisteme v nevodnih medijih. Uporabljajo se predvsem v kemični industriji, v kmetijstvu kot omakala za praškaste in granulirane snovi in v tekstilni industriji kot protipenilci pri beljenju in barvanju tekstilij.
Naftalen se je nekoč v gospodinjstvih uporabljal kot sredstvo za zatiranjemoljev. Sedaj so ga nadomestili drugi fumiganti, na primer 1,4-diklorobenzen. Kroglice naftalena so v zaprtem prostoru izparele do te mere, da so postale pare strupene za veliko vrst odraslih moljev in njihovihličink, ki so napadale tekstilije. Naftalen se uporablja tudi v zemlji kotpesticid, na podstrešjih za odganjanje živali inžuželk in v muzejih v predalih in omarah kot sredstvo za odganjanje mrčesa.
Vpirotehniki se uporablja za posebne efekte, na primer za tvorjenje črnega dima v simuliranih eksplozijah. V preteklosti so ga uporabljali tudi peroralno za zatiranje parazitskihglist v živini. Naftalen in njegovi alkini homologi so glavna sestavinakreozota, ki se uporablja na primer za zaščito lesa. V kemijskem inženirstvu se uporablja za preučevanjeprenosa toplote ssublimacijo.
Izpostavljenost veliki količini naftalena lahko poškoduje ali uničirdeče krvničke. Bolezen, ki je znana kot hemolitična anemija, se je pojavljala predvsem pri otrocih po zaužitju kroglic naftalena ali dezodorantov, ki so vsebovali naftalen. Simptomi bolezni so utrujenost, pomanjkanje apetita, nemir in bleda koža. Izpostavljenost veliki količini naftalena lahko povzroči zmedenost, slabost, bruhanje, drisko, kri v urinu in zlatenico (rumeno obarvano kožo).[21] Več kot 400 milijonov ljudi ima prirojeno motnjo, imenovano pomanjkanje encima glukoza-6-fosfat dehidrogenaze. Izpostavljenost naftalenu je zanje še bolj škodljivo in lahko povzroči hemolitično anemijo že pri nižjih odmerkih.[22]
V Združenih državah so v okviru Nacionalnega toksikološkega programa izpostavili podgane in miši obeh spolov delovanju hlapov naftalena šest ur na dan pet dni v tednu dve leti dolgo.[23] Raziskava je pri podganah obeh spolov dokazala rakotvornost naftalena. Pri obojih se je povečalo številoadenomov innevroblastomov vnosu. Pri mišjih samicah se je nekoliko povečalo število adenomov napljučnih mešičkih inbronhijih, pri samcih pa niso dokazali nobenih znakov rakotvornosti.
Mednarodna agencija za raziskave raka (IARC) uvršča naftalen med možno rakotvorne snovi pri ljudeh, podganah, kuncih in miših. IARC tudi poudarja, da akutna izpostavljenost naftalenu povzroča razvojsive mrene pri ljudeh, podganah, kuncih in miših, in da se že opisana hemolitična anemija lahko pojavi pri otrocih in dojenčkih po zaužitju ali vdihavanju ali preko matere med nosečnostjo.
↑5,05,1P.J. Lindstrom, W.G. Mallard, urednika.Naphthalene. NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD. Pridobljeno 24. maja 2104.
↑J.E. Amoore, E. Hautala (1983).Odor as an aid to chemical safety: Odor thresholds compared with threshold limit values and volatiles for 214 industrial chemicals in air and water dilution. J Appl Toxicology3 (6): 272–290. doi: 10.1002/jat.2550030603.
↑E. Erlenmeyer (1866).Studien über die s. g. aromatischen Säuren. Annalen der Chemie und Pharmacie137 (3): 327–359. doi: 10.1002/jlac.18661370309.
↑12,012,1G. Collin, H. Höke, H. Greim (2003).Naphthalene and Hydronaphthalenes. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. doi: 10.1002/14356007.a17_001.pub2.
↑S. Iglesias-Groth in drugi (2008).Evidence for the Naphthalene Cation in a Region of the Interstellar Medium with Anomalous Microwave Emission.. The Astrophysical Journal Letters685: L55–L58, arXiv: 0809.0778, Bibcode: 2008ApJ...685L..55I. doi: 10.1086/592349.
↑K. Komatsua, Y. Murataa, N. Sugitaa, K. Takeuchib, T.S.M. Wan (1993).Use of naphthalene as a solvent for selective formation of the 1:1 diels-alder adduct of C60 with anthracene. Tetrahedron Letter34 (52): 8473–8476. doi: 10.1016/S0040-4039(00)61362-X.
↑M.A. Filatov, A.V. Cheprakov (2011).The synthesis of new tetrabenzo- and tetranaphthoporphyrins via the addition reactions of 4,7-dihydroisoindole. Tetrahedron67 (19): 3559–3566. doi: 10.1016/j.tet.2011.01.052.
