Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Нитрование

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Содержание статьи
Замечание 1

Анилин и другие ароматические амины легко окисляются под действием нитрующей смеси азотной и серной кислоты, а также раствора азотной кислоты в уксусной кислоте или уксусном ангидриде. Поэтому нитрованию подвергают ацильные производные аминов.

При проведении реакции нитрования можно изменять:

  • Электрофильную силу нитрующего реагента;
  • Концентрацию нитрующего реагента;
  • Температурный режим и продолжительность процесса;
  • Растворитель.

При этом наблюдаются интересные различия в ориентации для нитрующих агентов различной природы.



Рисунок 1.

Этот пример отчетливо выявляет стремление к нитрованию в орто-положение в системе азотная кислота - уксусный ангидрид. Ацильную группу, как обычно, удаляют кислотным гидролизом.

Третичные амины, можно нитровать под действием азотной кислоты в уксусной кислоте.



Рисунок 2.

Получение орто-нитроанилина

Метод получения орто-нитроанилина заключается в блокировании пара-положения с помощью сульфогруппы с последующим нитрованием по орто-положению. Гидролиз 2-нитроанилин-4-сульфокислоты действием 60%-ной водной серной кислоты дает орто-нитроанилин.



Рисунок 3.

Готовые работы на аналогичную тему

Общие закономерности нитрования

Нитрогруппа - важная функциональная группа в химии ароматических соединений, которую можно превратить во много других функциональных групп, поэтому реакция нитрования является путем к различным замещенным ароматическим соединениям. Многие свойства нитрогруппы можно объяснить на основании резонансного гибрида двух структур Льюиса.



Рисунок 4.

В этих структурах система $O - N - O$ подобна $\pi$-системе алильного аниона.

Общепринято, что активной электрофильной частицей в реакции нитрования является нитроний-катион, образующийся в нитрующей смеси по уравнению:



Рисунок 5.

Криоскопическим методом было доказано, что в нитрующей смеси существует не три, а четыре частицы, экспериментально наблюдается четырехкратная депрессия точки замерзания. В смеси азотной и серной кислот устанавливается равновесие, в которой присутствуют большое количество частиц. Одной из них является нитроний-катион ${NO_2}^+$, который был зафиксирован спектроскопическими методами. В смеси кислот он образуется в процессе, в котором серная кислота играет роль кислоты, а азотная - основания.



Рисунок 6.

Строение иона нитрония подобно изоэлектронной молекуле диоксида углерода. Эта молекула линейная и является сильным электрофильным реагентом.

Нитроний-катион

Рисунок 7. Нитроний-катион

Ион нитрония реагирует непосредственно с бензольным ядром с образованием интермедиата - пентадиенильного катиона.



Рисунок 8.

Реакция по атому кислорода дает нитриты $R-O-NO$. Нитриты являются неустойчивыми при таких сильнокислых условиях и разлагаются с образованием продуктов, содержащих связи карбон - кислород. Эти продукты окисления дальше реагируют с образованием глубоко окрашенных полимерных соединений В большинстве реакций ароматического нитрования образования большего или меньшего количества смолоподиб ных побочных продуктов является обычной побочной реакцией.

Агенты нитрования

Существование нитроний-катиона доказано спектрально, а некоторые из его солей удалось выделить:



Рисунок 9.

Они также представляют собой очень сильные нитрующие агенты. Замена серной кислоты на $HClO_4$, $HF$ и $BF_3$ также дает эффективные нитрующие смеси. Незначительный эффект самой азотной кислоты объясняется незначительным содержанием нитроний-катиона, образующегося по реакции



Рисунок 10.

К мягким нитрующим агентам относятся азотная кислота в смеси с уксусной кислотой, ацетил- и бензоил-нитратами можно нитрувать пятичленные гетероциклы. Очень мягким реагентом нитрования является тетранитрометан в пиридине.

Другой активный агент нитрования - ацетилнитрат - образуется при растворении азотной кислоты в уксусном ангидриде:



Рисунок 11.

Реакция нитрования является общей как для активированных, так и не активированных субстратов. Введение одной нитрогруппы значительно снижает активность к дальнейшему замещению, поэтому часто можно получить продукт мононитрование, но динитрование также возможно.

Сообщество экспертов Автор24

Автор этой статьи

Автор статьи

Ирина Александровна Решетова

Эксперт по предмету «Химия»

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис