І. Теоретична частина

Відновлення ароматичних нітросполук є дуже важливою реакцією отримання ароматичних амінів. Найкраще вивчено відновлення нітробензолу. Вперше нітробензол був відновлений до аніліну за допомогою сульфіду амонію в 1842 р. російським ученим М.М.Зініним:

Це відкриття зіграло вирішальну роль у створенні сучасної аніліно – барвникової промисловості.

Відновлення нітросполук можна здійснити: 1) дією металів (Fe, Zn), як правило, у кислому середовищі; 2) каталітичним гідруванням (H₂, Ni); 3) електролітичним методом та іншими способами.

Відновлення нітробензолу відбувається в кілька стадій з утворенням наступних проміжних продуктів:

Результати відновлення у водних розчинах визначаються значенням рН середовища.

У кислому середовищі виділити проміжні продукти не можна, оскільки вони швидко відновлюються.

У нейтральному та лужному середовищі швидкість відновлення на окремих стадіях знижується. В нейтральному середовищі відновлення можна зупинити на стадії утворення фенілгідроксиламіну:

При відновленні в лужному середовищі (Zn + NaOH) фенілгідроксиламін вступає в конденсацію з нітрозобензолом. Утворюється азоксибензол, який далі відновлюється:

Гідразобензол, азоксибензол і азобензол відновлюються до аніліну дією Na₂S₂O₄ або Zn і НСІ.

Різні продукти відновлення можна отримати методом електролітичного відновлення, змінюючи величину потенціалу на електродах.

Реакцію М.М.Зініна використовують для відновлення однієї нітро-групи у динітробензолах:

Одним із промислових способів добування аніліну є відновлення нітробензолу залізними ошурками в присутності електролітів (FeCl₂, NH₄Cl, NaCl і т.д.). Перевага цього процесу – це дешевизна металу, невеликі витрати кислот. Електроліти вводять до реакційної суміші або отримують безпосередньо в реакційній масі.

В даній лабораторній роботі відновлення нітробензолу проводять у кислому середовищі залізними ошурками при наявності електроліту FeCl₂. Для утворення FeCl₂ ошурки нагрівають із розведеною хлоридною (соляною) кислотою. Цей процес приготування розчину електроліту називають протравленням і здійснюють перед внесенням нітросполуки, оскільки відновлення нітробензолу проходить переважно за рахунок водню, що входить до складу води. Цей процес можна представити так:

Fe + 2 HCl = FeCl₂ + H₂

FeCl₂ + 2 H₂O = Fe(OH)₂ + 2HCl

Fe(OH)₂ + H₂O = Fe(OH)₃ + H^.

Fe + 3 H₂O = Fe(OH)₃ + 3H^.

Для відновлення нітрогрупи необхідно 6 атомів водню, отже:

C₆H₅NO₂ + 2 Fe + 6 H₂O = C₆H₅NH₂ + 2 Fe(OH)₃ + 2H₂O

Оскільки в дійсності кінцевим продуктом перетворення заліза є Fe₃O₄, то розрахунок необхідної кількості заліза треба робити за рівнянням:

4 C₆H₅NO₂ + 9 Fe + 4 H₂O = 4 C₆H₅NH₂ + 3 Fe₃O₄

П ри відновленні нітробензолу за вказаним методом анілін утворюєтся переважно у вигляді солі. Для виділення аніліну розчин обробляють лугом. Феніламоній хлорид