10.4.4. Способы получения

Существуют три основных способа получения соединений с нитрогруппой в ароматическом кольце и два способа получения соединений с нитрогруппой в боковой цепи.

1. Важнейшим способом получения нитробензола и его производных является прямое нитрование в бензольное кольцо (гл. 9.5.1.1), которое осуществляется азотной кислотой или нитрующей смесью. Существуют случаи использования и других нитрующих агентов. Это реакции замещения атомов водорода (или сульфогрупп) в бензольном кольце на нитрогруппы.

2. Другой способ получения — окисление ариламинов.

Ar-NH₂ Ar-NO₂

В качестве окислителей применяют трифторпероксиуксусную кислоту CF₃-CОOOH, перманганат калия, азотную кислоту или пероксид водорода. Этот способ применяется для получения таких нитроаренов, которые прямым нитрованием получить нельзя. Например:

3. Соединения с нитрогруппой в ароматическом кольце могут быть получены при замене первичной аминогруппы через образование диазосоединений (реакция Зандмейера*–Гаттермана):

Ar-NH₂ [Ar-N₂]⁺Cl¯ Ar-NO₂ + KCl + N₂

4. Прямое нитрование может быть применено и для получения соединений с нитрогруппой в боковой цепи (аналогично нитрованию алканов по М.И. Коновалову). Так, нитрование толуола и его гомологов разбавленной азотной кислотой при 400 К приводит к образованию -нитрозамещённых. Реакция протекает по радикальному механизму; её направление определяется стабильностью промежуточной частицы – радикала бензильного типа. Например:

4. Нуклеофильным замещением атома галогена в боковой цепи при взаимодействии с нитритами можно получать не только -, но и -, - и т.д. замещённые нитросоединения, например:

Ar-CH₂-CH_2­-Br + NaNO₂  Ar-CH₂-CH_2­-NO₂ + NaBr

Эта реакция аналогична нуклеофильному замещению в галогеналканах (гл. 3.2.2.1).

10.4.5. Физиологическое действие и Важнейшие представители

Ароматические нитросоединения угнетают нервную и особенно кровеносную систему, нарушая снабжение организма кислородом. Метаболизм нитросоединений связан с окислительно-восстановительными реакциями, и в частности с окислительным фосфорилированием.

Нитробензол — бесцветная или светло-жёлтая жидкость с запахом горького миндаля; температура плавления 279 К, температура кипения 484 К. Плохо растворим в воде. Является нервным и кровяным ядом.

Нитробензол является одним из важнейших продуктов органического синтеза. Получают его нитрованием бензола. Объём мирового производства нитробензола измеряется сотнями тысяч тонн. Около 90% нитробензола расходуется на производство анилина.

Тринитротолуол (тол, тротил) — жёлтое кристаллическое вещество с температурой плавления 353 К.

Получают нитрованием нитротолуолов. Является одним из наиболее распространённых взрывчатых веществ.

Пикриновая кислота (2,4,6-тринитрофенол) — жёлтое кристаллическое вещество с температурой плавления 396 К. Малорастворима в воде.

Получают нитрованием фенола и нитрофенолов. Использовалась в качестве жёлтого красителя. Её соли термически нестабильны, при нагревании взрываются.