Jest to substancja krystaliczna o barwie żółtej, temperaturze topnienia 108*C i gęstości 1,683 g/cm³. Słabo rozpuszcza się w zimnej, lepiej w gorącej wodzie. Jest lotny w temperaturze powyżej 70*C; destyluje z parą wodną.

Łatwo reaguje z bromem, dając 6-bromo-2,4-dinitrofenol. Może być znitrowany dalej do kwasu pikrynowego. Wykazuje charakter kwasowy i z metalami tworzy sole o barwie żółtej lub oranżowej; sole te są stosunkowo mało wrażliwe na uderzenie.

Stosowany był jako składnik mieszanin wybuchowych, ponadto stosuje się go jako związek wyjściowy do syntezy kwasu pikrynowego i jako pestycyd.

2,4-dinitrofenol jest substancją silnie trującą, o toksyczności porównywalnej z dinitrobenzenem. Objawami zatrucia są nagłe pojawienie się zmęczenia, pragnienia i pocenia się, mdłości, wymioty, brak łaknienia, zawroty i bóle głowy, ponadto 2,4-dinitrofenol powoduje uszkodzenie wątroby oraz egzemę.

Przy pracy z tym związkiem należy zachować daleko idącą ostrożność, a ponieważ wchłania się on przez skórę, należy koniecznie pamiętać o rękawiczkach ochronnych!

 

Otrzymywanie

Istnieją dwie metody otrzymywania 2,4-dinitrofenolu, a mianowicie przez hydrolizę 2,4-dinitrochlorobenzenu oraz przez nitrowanie fenolu. Otrzymywanie tą drugą metodą może być prowadzone w dwóch wariantach: jako jednoetapowe nitrowanie bezpośrednie, rozcieńczoną mieszaniną nitrującą oraz jako dwuetapowy proces, który obejmuje najpierw sulfonowanie fenolu, a następnie nitrowanie otrzymanych kwasów fenolosulfonowych. Ja opiszę tutaj proces jednoetapowy, jako że trwa on krócej i nie zużywa się dużych ilości kwasu siarkowego.

Odczynniki:

• Fenol
• Kwas azotowy 53%
• Kwas siarkowy 67%
• Aceton do krystalizacji

Sprzęt:

• Zlewka lub kolba trójszyjna poj. 1,5 lub 2 l.
• Mieszadło
• Termometr
• Grzałka
• Łaźnia oziębiająca
• Lejek

W zlewce lub, lepiej, w kolbie trójszyjnej o pojemności 1500–2000 cm³, znajdującej się w łaźni wypełnionej mieszaniną pokruszonego lodu icwody, umieszczamy mieszankę nitrującą sporządzoną z 426 cm³ (4,6 mol) 67% kwasu siarkowego i 290 cm³ (3,3 mol) 53% kwasu azotowego. Po ochłodzeniu zawartości kolby do około 10°C, wkraplamy do niej roztwór 100 g (1,06 mol) fenolu* w 32 cm³ wody. Już po wkropleniu kilku cm³ roztworu fenolu można zauważyć wzrost temperatury o kilka stopni oraz silne wydzielanie się tlenków azotu, jednocześnie mieszanina reakcyjna przybiera barwę ciemnoczerwoną. Podczas wkraplania zawartość kolby należy energicznie mieszać, uważając by temperatura nie przekroczyła 30°C. Po wkropleniu fenolu, które trwa około dwóch godzin, usuwamy łaźnię oziębiającą, nie przerywając mieszania. Po usunięciu łaźni temperatura mieszaniny reakcyjnej wzrasta samorzutnie do około 85°C, w ciągu około 30 minut. Gdy temperatura zacznie spadać, rozpoczynamy ogrzewanie i podnosimy temperaturę zawartości kolby do 90–100°C utrzymując ją na tym poziomie przez około 15 minut. Po tym czasie barwa mieszaniny w kolbie zmienia się z ciemnoczerwonej na pomarańczową i jednocześnie maleje intensywność wydzielania się tlenków azotu. Po 15 minutach ogrzewania pozostawiamy mieszaninę reakcyjną do ostygnięcia. Po ochłodzeniu odsączamy produkt od kwasów i gotujemy go dwukrotnie w 1500 cm³ wody, w celu odkwaszenia (wodę po gotowaniu należy oddzielać każdorazowo dopiero po ostygnięciu). Po ostatnim wymyciu odsączamy produkt i suszymy go na wolnym powietrzu. Wydajność produktu, który ma postać pomarańczowych granulek o t.t. 100–102°C wynosi 112 g (61%). Produkt zawiera zanieczyszczenia w postaci 2,6-dinitrofenolu, kwasu pikrynowego i mononitrofenoli, które obniżają jego temperaturę topnienia.

W celu oczyszczenia 100 g surowego produktu rozpuszczamy go na gorąco w 180 cm³ acetonu (jeżeli otrzymany roztwór nie będzie klarowny, w temperaturze wrzenia, to dodajemy do niego aceton porcjami po kilka cm³, w celu sklarowania). Do otrzymanego klarownego roztworu wlewamy 32 cm³ wody – roztwór natychmiast mętnieje i wydzielają się oleiste krople nasyconego roztworu dinitrofenolu w acetonie. Mieszaninę studzimy, cały czas mieszając (aby jak najlepiej zdyspergować krystalizujący dinitrofenol). Po ochłodzeniu wykrystalizowuje 2,4-dinitrofenol w postaci drobnych jasnożółtych kryształów. Otrzymane kryształy odsączamy od ługu pokrystalicznego i przemywamy na sączku kilkoma cm3 zimnej wody destylowanej. Otrzymujemy 60 g (odzysk po krystalizacji wynosi 60%) czystego 2,4–dinitrofenolu o t.t. 108–109°C.
Z ługu pokrystalicznego, po wytrąceniu wodą, można uzyskać dodatkowo około 25 g mniej czystego produktu, w postaci pomarańczowożółtych kryształów o temperaturze topnienia 105–106°C.

* Fenol najlepiej jest odważać w stanie stopionym. W tym celu słoik z fenolem umieszczamy we wrzątku i po stopieniu, ostrożnie nalewamy go do zlewki, i odważamy.

Bezpieczeństwo:
O toksyczności produktu pisałem już wcześniej, więc nie będę się powtarzał. Teraz tylko dodam, że należy zachować ostrożność podczas pracy z fenolem, gdyż jest on związkiem żrącym oraz trującym (rękawiczki i okulary!), takie same środki ostrożności należy przedsięwziąć podczas pracy z kwasami. Podczas reakcji wywiązują się duże ilości tlenków azotu, dlatego syntezę trzeba prowadzić pod wyciągiem lub na wolnym powietrzu.

 

Artykuł napisał:
NVX
fotki:
Pessos

Żródła:
W.P. Cetner, Preparatyka Materiałów Wybuchowych, wyd. WAT, Warszawa 1986
T. Urbański, Chemia i Technologia Materiałów Wybuchowych Tom 1, wyd. MON, Warszawa 1954
www.sigmaaldrich.com - informacje dotyczące toksyczności DNF