苯胺

苯胺（Aniline），苯分子中的一个氢原子被氨基取代而生成的化合物，是最简单的一级芳香胺。^[2]其分子式为C6H7N或C6H5NH2，摩尔质量为93.13g/mol，^[1]它是一种无色或浅黄色油状液体，具芳香及焦灼臭味。在光和空气的作用下，颜色加深，微溶于水，并能与水蒸气同挥发，能与乙醇、乙醚、苯等有机溶剂相混合。^[3][4]苯胺呈碱性，与酸作用成盐。它的化学性质活泼，易发生氧化、重氮化、烷基化以及酰化（醋酸、醋酐、酰卤）等取代反应，^[6]在酸性条件下，苯胺还可与(NH4)2S2O8等氧化剂反应，生成聚苯胺。^[7]

苯胺在是生产酸性墨水蓝G、酸性媒介灰BS、酸性嫩黄和直接橙S等染料的重要中间体。^[8]它也是生产农药的重要原料，可用于生产许多杀虫剂、杀菌剂，如敌敌畏、除草醚、毒草胺等。^[8]在医药领域，苯胺主要用于合成药物，如乙酰苯胺和对乙酰氨基酚等。^[9]同时，苯胺也是橡胶助剂和防老剂的原料，并可用于生产香料、塑料、清漆和胶片等，还可用作炸药稳定剂、汽油防爆剂以及溶剂等。^[8]

合成苯胺的方法包括铁粉还原法、^[10]硝基苯催化加氢法、^[11]苯酚氨化法、^[12]氯苯氨化法^[2]和直接胺化法等。^[11]苯胺有毒，主要经呼吸道、皮肤和消化道吸收，其中间代谢产物苯基羟胺，有很强的形成高铁血红蛋白的能力，使血红蛋白失去携氧功能，造成机体组织缺氧，引起中枢神经系统、心血管系统及其他器官系统的一系列损害。若发生中毒，需立即将中毒患者撤离中毒现场，脱去污染的衣服、鞋、袜，并对症治疗。^[13]2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，苯胺在3类致癌物清单中。^[14]

在1826年，德国化学家昂维尔多本（O.Unverdorben）在干馏靛蓝的过程中，首次成功分离出了苯胺，这种物质当时因其盐类易于结晶而被称为“晶状物”。到了1834年，龙格（F.Runge）在煤焦油中发现了一种叫做“蓝晶物”的碱性物质，也是苯胺。1842年，齐宁（Nikolal Nikolaevich Zinin）完成了将硝基苯还原为苯胺的著名反应。随后，在1843年，霍夫曼（Hofmann）证实了上述学者得到的苯胺化学结构是相同的，所以霍夫曼建议只用苯胺这一个名称。^[15][16]

苯胺的工业生产始于1857年，最初采用硝基苯铁粉还原法，20世纪50年代后逐渐被先进的硝基苯催化加氢法所取代，1962年成功开发出苯酚氨化法，并于1970年实现工业化生产。^[11]

从1875年人们发现苯胺有强的解热镇痛作用，到1887年的非那西丁，研究人员一直在探索如何获得更有效、更安全的解热镇痛药物。这一过程中，毒性问题一直是一个障碍。直到在研究非那西丁和乙酰苯胺的体内代谢时发现，二者在体内大部分转化为对乙酰氨基酚而呈现药效。这一发现使得对乙酰氨基酚在1893年得以应用于临床，它以较毒副作用小、疗效好的特点，成为了理想的解热镇痛药物。^[9]

苯胺为无色或浅黄色油状液体，具芳香及焦灼臭味。在光和空气的作用下，颜色加深，尚溶于水，并能与水蒸气同挥发，能与乙醇、乙醚、苯等有机溶剂相混合。^[4]它的分子式为C6H7N或C6H5NH2，摩尔质量为93.13g/mol，相对密度（水=1）为1.02，熔点-6.0℃，沸点184.1℃，脂水分配系数（logP）为0.9，酸碱度（pH）为8.1，闪点（闭口杯）70℃，自燃温度为615°C，爆炸极限1.3%~11.0%。^[1][3]

苯胺，苯分子中的一个氢原子被氨基取代而生成的化合物，是最简单的一级芳香胺。^[2]苯胺呈碱性，与盐酸、硫酸、硝酸等作用成盐。化学性质活泼，易发生氧化、重氮化、烷基化以及酰化（醋酸、醋酐、酰卤）等反应。^[6]

苯胺呈碱性，与酸易生成盐。如苯胺与盐酸作用成盐：^[2][6]

1.环取代反应

氨基为邻、对位定位基，当苯胺进行亲电取代反应时，主要生成邻、对位取代产物。^[2]

（1）C-烷基化：过量的苯胺与甲醛在盐酸中反应，生成4,4'-二氨基二苯甲烷。^[17]

（2）磺化、卤化：苯胺苯环上的氢原子可被磺基和卤素取代，如与浓硫酸反应生成对氨基苯磺酸，与溴水反应生成三溴苯胺。^[6]

（3）硝化：苯胺硝化反应虽在低温下进行但仍大量焦化，且异构体对、邻、间混生，难以分离，无法工业化。氨基若先酰化予以保护，再行硝化，硝基主要定位在邻、对位，N-乙酰苯胺在硫酸中硝化得4-硝基乙酰苯胺，水解后即可得对硝基苯胺。^[18]

2.氨基氢取代反应

苯胺氨基上的氢原子可被烃基或酰基取代，生成二级或三级苯胺及酰基苯胺。^[2]

（1）N-烷基化：苯胺可与一氯甲烷反应，生成N-甲基苯胺后，继续烷基化生成N,N-二甲基苯胺。^[6]

（2）酰化：苯胺可与乙酸酐发生乙酰化反应，生成乙酰苯胺。^[6]

此外，苯胺也能与酰氯发生酰化反应。在低温时，光气在有机溶剂（如甲苯、氯苯、邻二氯苯）中，可与等摩尔量的苯胺作用，首先生成芳氨基甲酰氯，再进行加热处理转变为芳基异氰酸酯。^[19]

苯胺与亚硝酸反应，生成重氮盐，由此盐可制成一系列苯的衍生物和偶氮化合物。^[2][6]

苯胺的氧化反应很复杂，氧化产物中不仅有亚硝基苯、硝基苯、偶氮苯、氢化偶氨苯等存在，而且还有由这些化合物彼此之间进一步反应而生成的产物。不仅是氨基发生变化，苯环上氨基的邻对位上的氢原子也容易被氧化为羟基，而这些羟基胺又可进一步氧化为醒式结构的化合物。例如，苯胺遇漂白粉溶液，即得明显的紫色（含有具醌式结构的化合物），可利用来检验苯胺，其反应可能如下式所示：^[20]

苯胺用重铬酸钠氧化可得黑色染料——苯胺黑。它也是具有复杂的醌式结构的化合物。如将苯胺用二氧化锰及硫酸氧化，则主要生成苯醌：^[20]

在酸性条件下，用氧化剂如(NH4)2S2O8、K2Cr2O3、KIO3等（同时也是催化剂）与苯胺反应，可生成性质基本相同、电导率高、稳定性好的聚苯胺。^[7]

苯胺在不同催化剂存在下，环上加氢可得环己胺、二环己氨或两者的混合物。钴催化剂反应主要得环己胺，镍催化剂则反应生成95%的二环己胺。^[18]

苯胺是染料工业中最重要的中间体之一。苯胺在染料工业中可用于制造酸性墨水蓝G、酸性媒介灰BS、酸性嫩黄、直接橙S等；在有机颜料方面可用于制造金光红、金光红g、大红粉、酚菁红、油溶黑等；在印染工业中用于染料苯胺黑。^[8]例如，苯胺可作为中间物质，生产柠檬黄（偶氮染料）用于工业制品的着色以及食品添加剂中。^[21]

苯胺是生产农药的重要原料，在农药工业中用于生产许多杀虫剂、杀菌剂如敌敌畏、除草醚、毒草胺等。苯胺衍生的N-烷基苯胺、烷基苯胺、邻硝基苯胺、环己胺等，也可作为杀菌剂敌锈钠、拌种灵、杀虫剂三唑磷、哒嗪硫磷、喹硫磷，除草剂甲草胺、环嗪酮、咪唑喹啉酸等的中间体。^[8]

苯胺在医药领域主要用于合成药物。例如，可以用苯胺合成乙酰苯胺，俗称退热冰，它是一种解热镇痛剂，以前常常用于退热，已不再使用。还可合成一种毒副作用小、疗效好的对乙酰氨基酚（解热镇痛剂）。^[9]此外，苯胺也可作为磺胺药的原料。^[8]

苯胺不仅是橡胶助剂的重要原料，也可用于制造防老剂。同时，它也是生产香料、塑料、清漆、胶片等的中间体，炸药中的稳定剂、汽油中的防爆剂以及用作溶剂。此外，它还可以用于制造对苯二酚、2-苯基吲哚等。^[8]

苯胺可经呼吸道、皮肤和消化道吸收，经皮吸收容易被忽视而成为引起职业中毒的主要原因。液体及其蒸气都可经皮吸收，其吸收率随室温和相对湿度的升高而增加。经呼吸道吸入的苯胺，90%可在体内滞留，经氧化后可形成毒性更大的中间代谢产物苯基羟胺（苯胺），然后再氧化生成对氨基酚，与硫酸、葡萄糖醛酸结合，经尿排出。少量苯胺以原形由呼吸道排出。^[13]

大鼠吸入4小时致死中浓度（LC50）77.4mg/m3，小鼠的致死中浓度（LC50）为1120mg/m3，人经口最小致死量估计为4g。苯胺中间代谢产物苯基羟胺，有很强的形成高铁血红蛋白的能力，使血红蛋白失去携氧功能，造成机体组织缺氧，引起中枢神经系统、心血管系统及其他器官系统的一系列损害。^[13]

1.急性中毒：短时间内吸收大量苯胺，可引起急性中毒，以夏季为多见。早期表现为发绀，最先见于口唇、指端及耳垂等部位，其色调与一般缺氧所见的发绀不同，呈蓝灰色，称化学性发绀。当血中高铁血红蛋白占血红蛋白总量15%时，即可出现明显发绀，但此时可无自觉症状。当高铁血红蛋白增高至30%以上时，出现头晕、头痛、乏力、恶心，手指麻木及视物模糊等症状。高铁血红蛋白升高至50%时，出现心悸、胸闷、呼吸困难、精神恍惚、恶心、呕吐、抽搐等；严重者可发生心律失常、休克，以至昏迷、瞳孔散大，甚至危及生命。较严重中毒者，中毒3~4天后可出现不同程度的溶血性贫血，并继发黄疸、中毒性肝病和膀胱刺激症状等。肾脏受损时，出现少尿、蛋白尿、血尿等，严重者可发生急性肾衰竭。少数见心肌损害。^[13]

2.慢性中毒：长期慢性接触苯胺可出现类神经症，如头晕、头痛、倦乏无力、失眠、记忆力减退、食欲不振等症状，并出现轻度发绀、贫血和肝脾大等体征。红细胞中可出现赫恩小体。皮肤经常接触苯胺蒸气后，可发生湿疹皮炎等。^[13]

需立即将中毒患者撤离中毒现场，脱去污染的衣服、鞋、袜。皮肤污染者可用5%醋酸溶液清洗皮肤，再用大量肥皂水或清水冲洗；眼部受污染，可用大量生理盐水冲洗。注意维持呼吸、循环功能，可以吸氧，必要时可辅以人工呼吸，给予呼吸中枢兴奋药及强心、升压药物等。^[13]

1.高铁血红蛋白血症的处理：5%~10%葡萄糖溶液加维生素C静脉滴注，或50%葡萄糖溶液加维生素C静脉注射。适用于轻度中毒患者。^[13]

2.溶血性贫血的治疗：糖皮质激素类治疗为首选方法。中毒性肝损害的处理：除给予高糖、高蛋白、低脂肪、富维生素饮食外，应积极采取“护肝”治疗。^[13]

3.其他：对症和支持治疗，如有高热，可用物理降温法或用人工冬眠药物，并加强护理工作，包括心理护理等。^[13]

慢性中毒者应调离岗位，避免进一步接触，并积极治疗。治疗主要是对症处理，如有类神经症可给予谷维素、安神补脑液、地西泮等。慢性肝病的治疗根据病情可选葡萄糖醛酸内酯，每日3次；联苯双酯，每日3次，口服。维生素C加10%葡萄糖液，静脉滴注，每日1次。^[13]

苯胺分子中，氨基的结构虽然与氨的结构相似，但未共用电子对所占杂化轨道的p成分要比氨多。因此，苯胺氮原子上的未共用电子对所在的轨道与苯环上的p轨道虽不完全平行，但仍可与苯环的π轨道形成一定的共轭。苯环倾向于与氮原子上的孤对电子占据的轨道形成p-π共轭，即它们与苯环不共平面，只发生了部分重叠，使H-N-H键角加大，苯环平面与H-N-H平面交叉角度为39.4°。苯胺分子中氮原子仍然是棱锥形结构，H-N-H键角113.9°，较氨分子中H-N-H键角（107.3°）大。^[22]

合成芳胺最主要的方法是通过芳香族硝基化合物还原而得。芳香族硝基化合物在酸性介质中还原，可以得到相应的芳香族伯胺。常用的还原剂有铁—盐酸、铁—乙酸、锡—盐酸等。在乙酸介质中，反应时间显著缩短。工业上用铁粉和盐酸还原硝基苯制备苯胺，反应式如下：^[10]

硝基苯催化加氢法是工业上生产苯胺的主要方法，包括固定床气相催化加氢、流化床气相催化加氢以及硝基苯液相催化加氢三种工艺。^[11]

固定床气相催化加氢工艺是在1~3MPa和200~300℃等条件下，硝基苯和氢发生反应，苯胺的选择性>99%。流化床气相催化加氢法是汽化后的硝基苯与过量H2混合，进入流化床反应器，在260~280℃进行加氢还原反应生成苯胺和水蒸汽。硝基苯液相催化加氢工艺是在无水条件下硝基苯进行加氢反应生成苯胺，苯胺的收率为99%。^[11]

在一种铑催化剂作用下，通过π-配位促进苯酚底物的酮-烯醇互变异构化，进而与一系列胺分子进行脱水缩合生成苯胺。^[12]

在高温和氧化铜催化剂存在下，氯苯和氨反应得苯胺：^[2]

采用适当的催化剂，在150~500℃和1.013~101.3MPa条件下，苯可直接胺化合成苯胺，该反应原子利用率高达98%，唯一的副产物是H2。^[11]

图标
图意	腐蚀性	急性中毒	刺激性	健康危害	环境危害

H301+H311+H331（31.07%）：具有急性毒性，可能通过吞咽、皮肤接触或吸入引起危险^[1]

H301（96.39%）：吞咽有毒^[1]

H311（97.59%）：皮肤接触有毒^[1]

H317（97.59%）：可能引起皮肤过敏反应^[1]

H318（97.53%）：损伤或刺激眼睛^[1]

H330（11.5%）：吸入可致命^[1]

H331（97.11%）：吸入有毒^[1]

H341（97.65%）：可能引起生殖细胞突变^[1]

H351（99.94%）：可能致癌^[1]

H372（100%）：长期接触对器官造成损害^[1]

H373（26.67%）：长期接触可能对器官造成损害^[1]

H400（99.82%）：对水生生物有剧毒^[1]

H410（15.53%）：对水生生物有害，影响持久^[1]

苯胺容易挥发，进入水体后，由于分子结构非常稳定，容易导致持久的环境污染，使水体和底泥的物理、化学性质和生物种群发生变化，造成水质恶化，从而影响水资源的有效利用，给人体健康带来潜在的危害，并破坏生态环境。当水中排入大量苯胺时，水面会出现漂浮污染物，并有刺激性气味，伴随出现鱼虾等水生生物死亡，如果没有大量水源的补充和稀释，污染水系的生态平衡会被破坏，并且短时间难以恢复。^[8]

苯胺可燃，会产生一氧化碳、二氧化碳、氧化氮等有害燃烧产物。发生火灾时，消防人员须戴好防毒面具，在安全距离以外，在上风向灭火。可用泡沫、二氧化碳等灭火剂、水、砂土等进行灭火。^[8]

苯胺泄露时，需迅速撤离泄漏污染区，人员移至安全区，并进行隔离，严格限制出入，切断火源。应急处理人员应戴“自给正压式呼吸器”，穿防毒服，不要直接接触泄漏物，尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。大量泄漏需构筑围堤或挖坑收容苯胺。用喷雾状水或泡沫冷却和稀释挥发的苯胺蒸汽，保护现场人员。然后，用泵转移苯胺至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。^[8]