5. Нитрование концентрированной азотной кислотой
Метод нитрования концентрированной азотной кислотой используется значительно реже, чем нитрование нитрующей смесью.
Достоинство метода — не надо регенерировать серную кислоту.
Недостатками метода являются: низкаяконцентрация нитроний-катиона; быстро теряетсяреакционная способность при разбавлении водой, выделяющейся в процессе нитрования; сильное окислительное действие азотной кислоты, которая более сильно по сравнению с нитрующей смесьюреагирует с черными металлами;расход азотной кислоты обычно в 1,5 раза выше теоретического.
Однако, учитывая относительно невысокую цену на азотную кислоту, высокую стоимость и малый тоннаж многих лекарственных веществ, этот метод нитрования часто используют в химфармпредприятиях, на которыхэкономически невыгодно организовывать регенерацию отработанной серной кислоты
Метод применяют, как правило, для нитрованияактивированных аренов, либо дляО-нитрования.Этим методом нитруют п-цимол, тетралин, ксилол. Первичные ароматические амины нитруют после защиты аминогруппы. Фенилуксусная и коричная кислоты нитруются, главным образом, в п-положение.
В синтезе левомицетинаконцентрированную азотную кислоту используют при получении «нитроэфира» (С- иО-нитрование при3 °С, «прямой слив»):
По другой методике получение нитроэфира ведут методом «обратного слива» в избытке азотной кислоты при температуре 8—12 °С. Дальнейшее повышение температуры нитромассы недопустимо, так как она может разлагаться со взрывом.
При получении нитросорбида используют 98 %-ную азотную кислоту:
Устранение недостатков метода связано, прежде всего, с уменьшением окислительных свойств кислоты и увеличением концентрации электрофильных частиц.Поэтому, чем выше концентрация азотной кислоты и ниже температура нитрования аренов, тем реакция идет быстрее именьше сопровождается окислением. Кроме этого используют:
1. Кислоты Льюиса в качестве катализаторов для увеличения концентрации электрофильных частиц.
2. Нитрование азотной кислотой в среде инертного органического растворителя, чтопозволяет:
уменьшить окислительное действие азотной кислоты, подбирая растворитель таким образом, чтобы в нем растворялись исходные вещества, и не растворялся продукт реакции;
регулировать концентрацию нитроний-катиона, а, следовательно, и скорость реакции полярностью и количеством растворителя (чем более полярный растворитель, тем быстрее идет реакция);
катализировать процесс добавлением небольших количеств сильных кислот. Например, добавка 0,001 моль/л H2SO4увеличивает скорость нитрования бензола в нитрометане в 2 раза, а 0,01 — в 30 раз.
Необходимо при этом учитывать, что многие растворители, явно нереагирующие с азотной кислотой, образуют с ней комплексные соединения.
3. Нитрование концентрированной азотной кислотой с азеотропной отгонкой воды из реакционной массы идет при температуре кипения азеотропной смеси ипостоянной концентрации электрофила. Нитрование проводится минимально необходимым количеством азотной кислоты.
6. Нитрование смесью азотной и уксусной кислот
Метод, по сути, является разновидностью нитрования концентрированной азотной кислотой в инертных растворителях, где растворителем является уксусная кислота, которая, прежде всего, снижает окислительную активность азотной кислоты.
Достоинствами метода являются:низкая окислительная активностьреагентов,легкость регулирования нитрующей активностиреагентов, поэтому можно нитровать активированные арены,большая селективностьреакции, чем в среде серной кислоты, что позволяет увеличить выход нитросоединения.
Этим методом нитруют активные арены:производные бензола (например, фенол, гидроксибензальдегид, салициловую кислоту), производные нафталина (гидроксинафтойную кислоту), антрацен и другие.
Ароматические аминынитруют после предварительного ацилирования уксусным ангидридом. Для предотвращения процесса нитрозирования примесь азотистой кислоты удаляют мочевиной:
При получении нитроанилина анилин обрабатывают смесью уксусной кислоты и уксусного ангидрида, а затем к полученному раствору ацетанилида добавляют смесь концентрированной азотной кислоты и мочевины в ледяной уксусной кислоте. После выдержки при комнатной температуре технический продукт осаждают разбавлением нитромассы водой при 0 °С. Выход технического нитропродукта около 90 %. Разделение о- ип-нитроанилина основано на различной растворимости и различной скорости омыленияо- ип-нитроацетанилидов.
Если при нитровании ацетанилида серно-азотной нитрующей смесью образуется главным образом п-нитроацетанилид, то при нитровании в среде уксусной кислоты в качестве основного продукта образуетсяо-нитроацетанилид.