Нітрація n-нітроацетанілід
Москва 2009 р
Введення
нітрування - один знайважливіших процесів в хімічній промисловості. Продукти, одержувані за рахунокнітрування, чи є напівфабрикатами для виробництва багатьох товарів різнихпризначень від вибухових речовин до продукції фармацевтичної промисловості.Найчастіше нітросполуки є проміжними продуктами виробництвоазобарвників та інших речовин. У даній роботі розглянуті способи одержання нітросполук,хімічні властивості, таутометрія з'єднань, а також застосування нітросполукв народному господарстві .
Метою УІРС єсинтез n-нітроацетаніліда.
n-Нітроацетанілід - аморфна речовинаблідо-жовтого кольору, важко розчинна у більшості органічнихрозчинників, т. пл. 206 ... 207 0 С.
Літературний огляд
1. Нітрування і способиотримання нітросполук
Нітрація - Введення нітрогрупи - NO 2 в молекули органічних сполук.Може проходити по електрофільного, нуклеофільних і радикальному механізмам;активні частинки в цих реакціях - відповідно катіон нитрония NO 2 ,нітрит - іон NO 2 і радикал NO 2 . нітрування можездійснюватися по атомам С, N, О заміщенням атома водню (пряме нітрування)або інших функціональних груп (замісне нітрування) або в результатіприєднання групи NO 2 ; по кратному зв'язку.
нітрогрупив молекулу ароматичного вуглеводню можна вводити різними шляхами; головнимз них є нітрування вуглеводнів сумішшю азотної і сірчаної кислот(Нітрит суміш) в рідкій фазі, остання одночасно є каталізаторомпроцесу, водовіднімаючих засобів і речовиною, що сприяє більш повномувикористанню азотної кислоти і перешкоджає окислювальним процесам. Але помеханізму всі способи нітрування ароматичних вуглеводнів йдуть поелектрофільного заміщення.
нітруванняяк процес прийнято називати взаємодія органічної сполуки з азотноюкислотою або її похідними, в результаті якого атом водню при одному абодекількох атомах вуглецю заміщуються нитрогруппами. У загальному випадку для процесунітрування ароматичних вуглеводнів (в ароматичне кільце) можна написатирівняння:
ArH+ NO 2 + Ar-NO 2 + H +
Принитровании тільки азотною кислотою реакція може бути виражена рівнянням
ArH+ HONO 2 Ar-NO 2 + H 2 O
Церівняння дає лише загальне уявлення про хід реакції, але не характеризуєвсього складного процесу нітрування, що протікає в кілька стадій; вдійсності в реакцію з ароматичними вуглеводнями вступає не самаазотна кислота, а продукти її перетворення.
Яквидно з наведеного рівняння, при нітрування азотною кислотою введеннякожної нітрогрупи в молекулу вуглеводню супроводжується утворенням молекуливоди. Це значно зменшує концентрацію азотної кислоти і знижує їїНітрит здатність, а що утворюється слабка азотна кислота збільшуєступінь окислення вуглеводнів. Тому нітрування вуглеводнів тількиазотною кислотою здійснюють украй рідко; в тому випадку потрібен надлишоказотної кислоти в порівнянні з теоретично необхідною, а реакцію треба проводитипри низьких температурах, щоб послабити протікання небажаних окислювальнихпроцесів.
Длязв'язування води, що виділяється в процесі нітрування, застосовують водовіднімаючихречовини - сірчану кислоту, поліфосфорні кислоти, оцтового ангідриду,трехфторістий бор. Сірчана кислота - найбільш доступне і дешеве речовина дляцих цілей. Вона ефективно зв'язує воду і переводить азотну кислот в активнуНітрит форму; це дозволяє різко знизити витрату азотної кислоти майже дотеоретичного.
Рольсірчаної кислоти полягає не тільки в зв'язуванні реакційної води. Ще в 1889 р. В. В. Марковников встановив, що наявність в реакційній середовищі сірчаної кислоти прискорює реакціюнітрування. Отже, сірчану кислоту можна розглядати як каталізаторцієї реакції. Заводська практика підтвердила, що нітрування ароматичнихвуглеводнів сумішшю азотної і сірчаної кислот протікає значно швидше, ніжпри дії безводному азотної кислоти, навіть взято у великому надлишку.
Дляпромислових процесів нітрування (і сульфування) в якості водовіднімаючихзасоби запропонований трехфторістий бор BF 3 . при додаванні достатньої кількості трехфтористого бору реакціїсульфирования і нітрування можна проводити стехиометрическими кількостямивідповідних кислот (сірчаної та азотної). Вважають, що реакції протікають понаступними схемами:
ArH+ HNO 3 + BF 3 Ar-NO 2 + BF 3 В· H 2 O
ArH+ H 2 SO 4 + BF 3 Ar-SO 3 H + BF 3 В· H 2 O
Зазакінчення реакції додають воду; при цьому моногідрат фтористого боруперетворюється на дигідрат BF 3 В· 2H 2 O,який можна відігнати у вакуумі. Далі його обробляють фтористим кальцієм
2BF 3 В· 2H 2 O+ CaF 2 Ca (BF 4 ) 2 + 4H 2 O
іпри нагріванні регенерують BF 3 :
Ca (BF 4 ) 2 2BF 3 + CaF 2
Особливостіпроведення нітрування залежать як від використовуються реагентів, так і відсубстрату реакції.
Реагентидля проведення реакції нітрування
1.HNO 3 (63-65%, d 1.35 г/мл, товарнийпродукт) + H 2 SO 4 (96%). Найбільш поширений.
2.HNO 3 (98%, d 1.5 г/мл, такожтоварний продукт) + H 2 SO 4 (96% -100%). Для мало реакційноздатних сполук.
3.HNO 3 (98%) + SO 3 (4-63%), олеум. Для дуже мало реакційноздатних сполук.
4.К (Na) NO 3 абоNH 4 NO 3 + H 2 SO 4 (96%). Поширенийреагент отримання полінітропроізводних.
5.HNO 3 (98%, d 1.5 г/мл) + (CH 3 CO) 2 O(Або СН 3 СООН). Для реакційноздатних сполук, селективнийреагент. Реагент дорогою, тому необхідно обгрунтувати економічну доцільністьйого використанні.
6.HNO 3 (D 1,3 - 1,5). Дляреакційноздатних сполук. Ускладнення - побічна реакція окислення.
2. Хімічні властивості нітросполук
нітрогрупи відрізняєтьсявисокою стабільністю по відношенню до електрофільними реагентами і різноманітнимокислителям. Більшість нуклеофільних агентів за винятком літій-ймагнійорганіческіх з'єднань, а також літійалюмінійгідріда не діють нанітрогрупу. Нітрогрупа відноситься до числа чудових нуклеофільних груп впроцесах активованого ароматичного нуклеофільного заміщення (S N Ar).Так, наприклад, нітрогрупа в 1,2,4 - трінітробензоле легко заміщується піддією гідроксид-, алкоксидами-іонів або амінів.
Найбільш важливою реакцієюароматичних нітросполук є відновлення їх до первинних амінів.
Ця реакція була відкритав 1842 році Н.Н.Зініним, який вперше відновив нітробензол до анілінудією сульфіду амонію. В даний час для відновлення нітрогрупи варенах до аміногрупи в промислових умовах застосовується каталітичнегідрування. В якості каталізатора використовують мідь на силікагелі в якостіносія. Каталізатор готують нанесенням карбонату міді з суспензії в розчинісилікату натрію і подальшим відновленням воднем при нагріванні. Вихіданіліну над цим каталізатором становить 98%.
Іноді в промисловомугідруванні нітробензолу до аніліну в якості каталізатора використовують нікельв комбінації з оксидами ванадію і алюмінію. Такий каталізатор ефективний уінтервалі 250-300 про і легко регенерується при окисленні повітрям.Вихід аніліну та інших амінів становить 97-98%. Відновлення нітросполукдо амінів може супроводжуватися гідруванням бензольного кільця. За цієюпричини для отримання ар...
