Нитросоединения

Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на нитрогруппу, называют нитросоединениями.

НОМЕНКЛАТУРА

В зависимости от типа углеродного атома, с которым связана натрогруппа, различают первичные, вторичные и третичные нитросоединения.

В зависимости от строения углеводородного фрагмента, с которыми связана нитрогруппа, различают нироалканы (нитроциклоадканы) и нитроарены.

Название нитросоединения образуют от названия углеводорода и префикса нитро-.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

1. Нитрование алканов

Известно несколько способов нитрования:

- по жидкофазному способу алканы нитруют разбавленной (40-50%) азотной кислотой

- по парообразному способу алканы нитруют в парах азотной кислоты при температуре 350-500^оС. В этих условиях реакция протекает менее селективно и сопровождается крекингом алкана.

- нитрование ароматических соединений. Реакцию ведут в различных условиях. Все зависит от того, какой заместитель находится у ароматического кольца:

- если производное бензола содержит электродонорные заместители (это заместители 1 рода), то нитрование проводят мягкими агентами (смесь азотной и уксусной кислот, разбавленная азотная кислота)

- если производное бензола содержит электроноакцепторные заместители (это заместители 2-го рода), то нитрование ведут в более жестких условиях, применяя нитрирующие смеси с малым количеством воды (смесь азотной и серной кислот) и повышение температуры.

2. Замещение галогена на нитрогруппу в галогеналканах

Удобным лабораторным способом получения некоторых нитроалканов является реакция замещения галогена нитрит-ионом. Выходы нитроалканов, достигаемые в процессе замещения галогена в галогеналканах, увеличиваются при применении нитрита серебра:

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ

Нитроалканы представляют собой бесцветные жидкости с высокими для их молекулярных масс температурами кипения (нитрометан-101^оС, нитроэтан 114^оС). Нитроалкены и нитроарены- жидкие или твердые вещества желтоватого цвета. Эти нитросоединения имеют острый запах и высоко токсичны.

Оба атома кислорода в нитрогруппе находятся на равном расстоянии от атома азота. Наличие положительного заряда на атоме азота определяет сильный электроноакцепторный эффект нитрогруппы

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Восстановление нитросоединений

Восстановление нитросоединений восстанавливают до аминов железом в кислой среде или гидразином. Значительной применение имеет восстановление нитроаренов. Эту реакцию, в том числе в промышленных масштабах, проводят, действуя различными восстановителями: металлами и солями металлов в присутствии кислот и в воде, водородом в условиях гетерогенного катализа, сульфидами металлов, цинком в щелочной среде. Во всех реакциях процесс восстановления начинается с переноса электрона от восстановителя к молекуле нитросоединения.

При этом образуются первичные амины.

Впервые нитробензол был восстановлен до анилина действием сульфида аммония русским химиком Н.Н.Зининым в 1842г.

Восстановление нитробензола в щелочной среде дает производные бензола. Каждое из этих соединений в кислой среде легко восстанавливается до анилина