二甲苯

二甲苯（英语：Dimethylbenzene，Xylenes），化学式为C₈H₁₀，是一种无色透明、有芳香气味的液体，易燃。不溶于水，溶于乙醚、四氯化碳、石油醚等有机溶剂。存在邻二甲苯；间二甲苯；对二甲苯三种异构体。各种异构体的沸点为140°C左右，密度约为0.87g/cm。二甲苯很容易被氯化、磺化或硝化。在工业方面，二甲苯作为溶剂被用于印刷、橡胶和皮革工业，也作为航空燃料的成分，制造染料、纤维和薄膜的原材料。

历史

1840年，格哈特（Gerhardt）和卡乌尔（Cahours）用过量石灰和对异两基苯甲酸（Cuminic acid）一起蒸馏，发现了二甲苯。1869年，费提希（Fittig）得出结论，二甲苯有一种以上的异构体，当时他认为只有两种异构体，即间二甲苯和对二甲苯。1877年雅各布森（Jacobsen）证明了邻二甲苯的存在。二甲苯名称是Xylenes，国际纯化学及应用化学会（IUPAC）推荐的名字是Dimethylbenzene。

性质

物理性质

二甲苯为无色透明、有芳香气味的液体，易燃。不溶于水，溶于醇和醚等有机溶剂。二甲苯各种异构体的物理性质略有不同。三种异构体的二甲苯为无色透明液体，其中对二甲苯低温下为无色单斜晶体。间二甲苯有浓烈芳香味。熔点方面，对二甲苯的熔点要高得多。各种异构体的沸点为140°C左右，密度约为0.87g/cm，其中间二甲苯的临界密度为0.292g/cm。在空气中的浓度低至0.08-3.7ppm、以及在水中浓度低至0.53-1.8ppm时，二甲苯仍可被人类感知到。

二甲苯异构体的物理性质

化学性质

二甲苯在推荐储存条件下稳定，该物质会腐蚀某些物质，如某些形式的塑料、橡胶和涂料等。二甲苯很容易被氯化、磺化或硝化。当加热到分解时，二甲苯会发出刺鼻的烟雾。

氧化反应

对二甲苯氧化有硝酸氧化和空气氧化2种方法。前者在150-200°C条件下，用30%-40%硝酸，经氧化生成对苯二甲酸。空气氧化为在乙酸溶液中，大约200°C和15个标准大气压下，在溴化锰和溴化钴存在下，对二甲苯经氧化生成对苯二甲酸，所得到的产率很高（大约为理论值的95%）。间二甲苯催化氧化生成间苯二甲酸，邻二甲苯催化氧化生成邻苯二甲酸酐。间二甲苯在氨作用下可氧化成间苯二甲腈。

二甲苯氧化反应生成对苯二甲酸

邻二甲苯催化氧化生成邻苯二甲酸酐

间二甲苯在氨作用下氧化成间苯二甲腈

磺化反应

间二甲苯与硫酸反应，生成二甲苯磺酸。反应方程式为：

硝化反应

间二甲苯可通过混酸硝化生成2,4-二甲基硝基苯和2,6-二甲基硝基苯。反应方程式为：

二甲苯混酸硝化

也可通过催化硝化生成2,6-二甲基硝基苯

二甲苯催化硝化

结构式

二甲苯有三种异构体，分别是邻二甲苯（IUPAC推荐名：O-Dimethylbenzene 常用名：o-xylene）、间二甲苯（M-Dimethylbenzene，m-xylene）和对二甲苯（P-Dimethylbenzene，p-xylene）。

二甲苯三种异构体

生理作用

吸收、分布、排泄

二甲苯是亲脂性物质，通过各种途径进入人体的二甲苯可被迅速吸收。绝大部分二甲苯代谢生成对甲基马尿酸，在18小时内，几乎可以全部排出体外。未被代谢的二甲苯在人和动物体内的比例为3%～6%，一般在接触后的3小时内（半衰期为0.5～1小时）全部被呼出体外。科学家通过实验，暴露于平均浓度为100ppm二甲苯的条件下，在暴露期第二阶段收集的样品中，甲基马尿酸浓度的平均值应为1.5-2g/每克肌酸酐（范围1.0-3.0）。人类和动物的二甲苯代谢谱相似。科学家通过吸入和皮肤暴露途径，对志愿者的吸收和代谢进行了研究。吸入吸收分为两个阶段，一个是短阶段（0-15分钟），另一个是长阶段（约一小时）。结果显示二甲苯保留率似乎没有性别差异，皮肤吸收与二甲苯蒸汽浓度成正比。吸收的二甲苯可迅速分布到全身各处，在体内分布以脂肪组织和肾上腺中最多，其后依次为骨髓、脑、血液、肾和肝。在哺乳期母亲的乳汁中已检测到二甲苯，因此存在二甲苯通过母乳转移给婴儿的可能性。1997年，科学家使用模型，对返回工作场所的哺乳期妇女哺乳婴儿时的二甲苯转移进行了评估，该模型预测，如果母亲暴露在100ppm的临界值浓度下，婴儿每天将摄入约6.5mg二甲苯。据报道，二甲苯可穿过人体胎盘。

代谢及其产物

进入人体的对二甲苯，主要经肝脏微体内的多功能氧化酶系P450（人体内主要是CYP2E1）作用生成对甲基苯甲酸中间物，之后与甘氨酸反应生成对甲基马尿酸排出体外，这是最主要的代谢途径（＞90%）。少量未代谢的对二甲苯通过呼吸或尿液排出，尿液中还有对甲基苯甲醇、对甲基苯甲酸、二甲苯巯[qiú]基尿酸、对二甲苯酚。一些职业接触工人尿中还含有少量对二甲基硫醇酸。二甲苯在肝脏内氧化为水溶性的甲基马尿酸。由于甲基马尿酸并不天然存在于尿中，因而可作为接触工人的生物监测指标。

应用领域

工业领域

二甲苯可作为有机化工原料、溶剂，或加在汽油中以提高其抗爆性能。还可作为粘合剂和密封剂化学品、清洁剂、缓蚀剂和阻垢剂、消泡剂、破乳剂、整理剂、表面改性剂、紫外线稳定剂、粘度调节剂、非水性润湿剂等。在半导体制造中，二甲苯用于在光刻胶中形成图案。

有机化工原料

二甲苯可作为航空燃料的成分及保护涂层，以及制造染料、纤维和薄膜的原材料。对二甲苯是生产对苯二甲酸和对苯二甲酸二甲酯的主要原料，对苯二甲酸和对苯二甲酸二甲酯用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料瓶、聚酯服装和涤纶等。98%的对二甲苯和一半的二甲苯用来生产对苯二甲酸和对苯二甲酸二甲酯。纯品邻二甲苯用于生产苯酐、邻苯二甲酸，它是制备染料、药物、增塑剂、指示剂等的原料。对、间和邻二甲苯催化氧化，分别生成对、间苯二甲酸和邻苯二甲酸酐；间二甲苯硝化和还原后生成4,6-二甲基-1,3-苯二胺。这些产品是生产纤维和树脂的原料。混合二甲苯可用于生产乙苯。

溶剂

二甲苯被用作印刷、橡胶、油漆、涂料、橡胶粘合剂、醇酸树脂、搪瓷、皮革工业的溶剂，在稀释油漆和清漆方面，在需要缓慢干燥时，二甲苯可取代甲苯，可用于艺术品的溶解度测试。工业混合二甲苯溶剂由于其溶解性强，挥发速度适中，是聚氨酯树脂的主要溶剂，也是涂料工业应用面最广、使用量最大的一种溶剂。二甲苯还可用于制造人造麝香以及其它化工、医药工业溶剂。邻二甲苯可制备邻苯二甲酸酐，邻苯二甲酸酐用作染料、药物、增塑剂的原料。间二甲苯在氨作用下可氧化成间苯二甲腈，间苯二甲腈[jīng]是合成间苯二甲胺的中间体，也是染料和香料的工业原料。对二甲苯在强烈条件下可氧化成对苯二甲酸，是生产聚酯纤维（涤纶）的原料。

实验领域

在实验室，二甲苯和干冰被用来制作冷却反应容器。二甲苯还可作为溶剂，从光学显微镜的物镜去除合成浸油。在组织学中，二甲苯是应用最广泛的清除剂。

商业领域

二甲苯可用于摄影（色彩修饰）。大多数商业混合二甲苯被用于生产邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯异构体。这些异构体被用作纤维、塑料、涂料和油墨生产的中间原料。生产的一些混合二甲苯作为溶剂添加到涂料和涂料配方等产品中。每年生产的混合二甲苯中，有一小部分被添加到汽油中，以提高辛烷[wán]值。二甲苯还可用来制作杀菌肠线。

毒性

二甲苯具有急性麻醉活性。长期接触二甲苯会导致中枢神经系统紊乱（如头痛、睡眠障碍）和血象损害（消化不良）。除了产生一定的耐受力外，频繁接触二甲苯也会导致成瘾（滥用溶剂）。

毒性阈值

二甲苯异构体混合物的毒性，大鼠口服的半数致死量（LD₅₀）为4300mg/kg，大鼠腹腔注射的最低致死剂量（LDL₀）为2000mg/kg，人类吸入的最低中毒浓度（TCLo）为200ppm。

刺激作用

会出现头晕、头痛、乏力、颜面潮红、结膜充血等反应，脱离接触后短期内可以完全恢复。反复使用二甲苯会刺激呼吸道和眼睛粘膜，频繁的皮肤接触会导致水疱的形成和皮炎。

轻度中毒

头晕、头痛、乏力等症状加重，并有恶心、呕吐、胸闷、呛咳等表现，并出现嗜睡、意识模糊等症状。

急性中毒

急性二甲苯中毒会造成肺部、中枢神经系统、肾脏和肝脏的严重损伤，轻者会感到头晕头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态不稳和意识模糊，严重者出现躁动、抽搐、昏迷。二甲苯的急性毒性和苯基本相近。人类致死剂量为0.1mL/kg（静脉注射）。

重度中毒

在轻度中毒基础上，还有下列表现：明显黏膜刺激症状，重者引起化学性肺炎、肺水肿；昏迷；重度中毒性肝病、黄疸、肝大、肝功能异常；重度中毒性肾病；重度中毒性心脏病,高浓度吸入可引起心律失常、房室传导阻滞、心室颤动乃至急性死亡。

亚慢性和慢性毒性

二甲苯可对神经系统产生影响，以头晕、头痛、乏力、睡眠障碍等常见。二甲苯的刺激作用较苯为强，皮肤接触可致慢性皮炎和皲[jūn]裂，两眼可出现角膜炎症状，如羞明、眼痛等。接触纯二甲苯不会产生血红蛋白降低、血小板升高和白细胞增多的情况。二甲苯可致肝肿大、肝功能酶活力轻度增高。空气中二甲苯浓度在100至1000ppm以上时，吸入可造成中枢神经系统受损，平衡紊乱或反应减慢。吸入二甲苯蒸汽也可能引起恶心和头痛。在暴露于100ppm的二甲苯蒸汽长达约5年的人群中，约10%的人白细胞水平低于4500 mm。有些人免疫生物学活性降低。

致癌性、致突变性和胚胎毒性

二甲苯是会导致大鼠患皮肤肿瘤，未发现二甲苯与人类癌症之间的关联。在艾姆斯试验（Ames test）中，三种二甲苯异构体均未表现出致突变性。然而，在对果蝇的隐性致死试验中检测到轻微的致突变性。科学家进行了大量的二甲苯体外和体内遗传毒性试验，大多数研究结果表明二甲苯没有致突变性，也不会引起染色体异常。在动物实验中，长期吸入二甲苯会对胚胎造成轻微变化。在大多数动物研究中，在引起母体毒性的浓度下才会出现不良发育影响，妊娠期的大鼠在暴露于高浓度二甲苯的情况下，会出现产后神经行为缺陷。人类在工作场所暴露于二甲苯和其他溶剂时，会引起自然流产和月经过少的发生。

治疗

急救措施

如接触皮肤，应脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 如接触眼睛，应提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗，并立刻就医。 如吸入，应迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给予输氧；如呼吸停止，立即进行人工呼吸，并送往医院治疗。 如食入，应饮足量水，催吐，并立即就医。

治疗

无特效解毒药。1.对污染皮肤进行彻底清洗。2.给予葡萄糖醛酸，以促进毒物的排出。3.监护和保护重要脏器，积极救治被损伤的脏器，对症处理。

预防

空气中二甲苯浓度较高时，应佩戴过滤式防毒面具（半面罩）。遇到紧急事态如抢救或撤离时，建议佩戴空气呼吸器。 应戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更换衣物。注意个人清洁卫生。对接触二甲苯的作业工人进行定期健康检查，及时发现就业禁忌证和早期发现中毒病人，并给予及时处理。

生产方法

由石油制备

原油首先被蒸馏切割成许多有不同沸程的馏份，其中直馏轻质石脑油用于二甲苯生产。将石脑油通过催化重整或催化裂化，生产苯-甲苯-二甲苯馏份（粗BTX馏份），然后由粗BTX分离并精制得到二甲苯。甲苯通过烷基转移反应和歧化反应可生成二甲苯。甲苯歧化反应为2分子甲苯生成1分子二甲苯和1分子苯。甲苯烷基转移反应为甲苯与碳九芳烃反应生成二甲苯。

由煤制备

传统方法是，煤通过焦化生成粗芳烃，粗芳烃经过加工生产二甲苯。煤液化作为制备二甲苯的新方法，通过气化一合成和加氢降解得到。

环境危害

在德国，二甲苯属于化学品水危害等级2级。二甲苯在水中的溶解度较低（约0.14g/L）。由于二甲苯蒸汽压相对较低（在20°C时为7-8毫巴），故在空气中其蒸汽排放的危险相对较低。然而，二甲苯可以与其他空气污染物反应，产生的物质会破坏环境，如氮氧化物对二甲苯的紫外线催化光氧化。然而，与其他一些碳氢化合物相比，二甲苯的反应性相对较低，反应速率约为2×10 min。

法律法规

注释

展开[a]一种重要的快速初筛化学致癌物的试验方法，能快速地鉴别化学品、新农药和新食品添加剂的致癌性

参考资料

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