- •6. НИТРОВАНИЕ
- •Значение реакции
- •Реагенты для проведения реакции нитрования:
- •Кинетическое уравнение процесса
- •Условия реакции нитрования ароматических соединений
- •Региоселективность реакции нитрования п- хлортолуола
- •Нитрование бензолсульфокислоты
- •Нитрование производных анилина
- •При концентрации серной кислоты выше 80% анилин полностью протонирован и присутствует в растворе
- •Нитрование бензола
- •Нитрование толуола
- •Нитрование нафталина
- •Нитрование антрахинона
- •Проведение процесса нитрования
- •ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ НИТРОВАНИЯ
- •Схема аппарата для смешения (кислот)
- •Нитратор непрерывного действия.
- •Выделение нитропродуктов
- •ПРОИЗВОДСТВО НИТРОБЕНЗОЛА НЕПРЕРЫВНЫМ МЕТОДОМ
- •Контроль процесса
- •5. Нитрозирование
- •Если соединение содержит вторичную аминогруппу, то в первую
При концентрации серной кислоты выше 80% анилин полностью протонирован и присутствует в растворе в виде анилиний сульфата, аммонийная группа ориентирует атаку катиона нитрония в мета- положение. Тем не менее при нитровании анилина в 98% серной кислоте образуется смесь изомеров: о- ~ 1%, п- около 30%, м- более 60% и продукты осмоления. Для N,N-диметиланилина соотношение м- и п- изомеров составляет 78:22.
Синтез п-нитроанилина может быть осуществлен нитрованием ациланилида при низкой температуре с последующим гидролизом ацильной группы.
В промышленности о- и п-нитроанилины синтезируют из соответствующих производных нитрохлорбензола с водным аммиаком под давлением
Нитрование бензола
Для получения нитробензола берут нитрующую смесь в количестве, соответствующем 0,97—1,01 моля азотной кислоты на 1 моль бензола. Нитрование протекает гладко при 40—50 °С. Концентрация отработанной серной кислоты должна быть нениже 69%.
Бензол можно нитровать и азотной кислотой (без серной). Концентрация азотной кислоты должна быть около 60%. Снижение концентрации азотной кислоты до 50% приводит к очень сильному замедлению течения реакции. Образующуюся при нитровании воду можно отгонять в виде азеотропной смеси с избытком бензола.
При проведении процесса таким образом получающаяся отработанная кислота пригодна для повторного применения.
Динитробензол получается при нитровании нитробензола в более жестких условиях—при температуре 90°С, концентрация отработанной серной кислоты не менее 86%.
При нитровании образуется смесь трех изомеров: 90% — мета-, 8—9% —орто- и 1—2% пара-динитробензола.
Нитрование толуола
Толуол нитруется значительно легче бензола. Нитрование до мононитропродукта ведут при температуре 35—40 °С.
При дальнейшем нитровании смеси нитротолуолов при 75— 80°С получается смесь изомеров с преобладанием 2,4- динитротолуола. Смесь изомеров разделяют многократной фракционной перегонкой в вакууме или, пользуясь их различной растворимостью,в органических растворителях.
Чистый 2,4-динитротолуол получают из смеси кристаллизацией.
Нитрование нафталина
* *
* *
NO2 |
NO2 |
NO2 |
NO2 |
+
NO2
Нитрогруппа вступает почти исключительно в α-положение
Вторая нитрогруппа также вступает в α -положение, причем 1,8-изомера образуется почти в два раза больше, чем 1,5-динитронафталина.
Для разделения 1,5 и 1,8-динитронафталинов пользуются их различной растворимостью в серной кислоте и в дихлорэтане.
Вторая нитрогруппа также вступает в α-положение, причем 1,8-изомера образуется почти в два раза больше, чем 1,5-динитронафталина. Для разделения 1,5 и 1,8- динитронафталинов пользуются их различной растворимостью в серной кислоте и в дихлорэтане.
Нитрование антрахинона
O |
O |
NO2 |
NO2 O NO2 |
|
|
|
+ |
O |
NO2 O |
|
O |
Оба кольца равноценны, поэтому получение моно нитропроизводных затруднено.
Антрахинон растворяют в серной кислоте и обрабатывают нитрующей смесью, содержащей двухкратный избыток НNО3.
При нитровании дымящей НNО3, взятой в большом избытке, удается получить 1=нитроантрахинон с выходом 90%
Проведение процесса нитрования
1.Температура
2.Время реакции
3.Катализаторы
В присутствии ртути и ее солей нитрование азотной кислотой приводит к получению полинитрофенолов. Таким способом из бензола можно получить динитрофенол и пикриновую кислоту. Азотная кислота в этом случае выступает не только как нитрующий агент, но и как окислитель.
ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ НИТРОВАНИЯ
Нитраторы периодического действия.
а — с рубашкой и охлаждающим цилиндром-диффузором; б — с рубашкой и змеевиком;
4 — охлаждающий двухстенный цилиндр-диффузор; 2 — гильза для термометра; 3 — рубашка; 4 — корпус; 5 — пропеллерная мешалка; 6 — змеевик.
Схема аппарата для смешения (кислот)
1— освинцованная или эмалированная мешалка;
2 — свинцовый змеевик;
3 — кислотоупорное защитное покрытие;
4 — стальной сварной корпус;
5 — труба для передавливания.
Нитратор непрерывного действия.
1— пропеллерная мешалка; 2
— трубчатка; 3-корпус;
4--кран для регулирования подачи нитрующего агента