2.1.1.7. Получение нитроэфиров и n-нитросоединений Так же как и при нитровании ароматических соединений, при получении нитроэфиров используют смесь азотной и серной кислот:
Наиболее известный процесс – получение нитроглицерина, промышленное производство которого осуществлено А.Б. Нобелем. Динамит содержит до 15 % нитроглицерина. По мнению А.Б. Нобеля, использование столь мощных взрывчатых веществ должно было привести к отказу от ведения войны. Увы, он ошибся. Но осталась высшая научная премия – Нобелевская, в основе которой лежит работа предприятий, переданных А.Б. Нобелем в фонд премии его имени.
Нитроглицерин в малых дозах используется в медицине для купирования приступов стенокардии. Менее резкое и более длительное действие, по сравнению с нитроглицерином, оказывает пентаэритрита тетранитрат (синоним – эринит).
В тонком органическом синтезе используют N-нитроаминосоединения. При действии на них щелочей нитрогруппа отщепляется. Таким образом, нитрогруппа в синтезе может служить в качестве защитной группировки.
Получение N-нитросоединений является многотоннажным процессом. В качестве примера можно привести штатные взрывчатые вещества октоген и гексоген, являюшихся мощными бризантными взрывчатыми веществами.
2.1.1.8. Техника безопасности, экология
В производстве нитросоединений опасными веществами являются конц. серная, азотная кислота, меланж, оксиды азота и сами нитросоединения. Предельно допустимая концентрация (ПДК) для мононитропроизводных бензола составляет 5 10-6 г/л воздуха, нитрохлорбензолов – 1 10-6 г/л воздуха. При проведении реакции нитрования необходимо следить за герметизацией аппаратуры и хорошей работой вентиляция. При попадании ароматических нитросоединений на одежду необходимо немедленно ее снять и отдать в стирку, при попадании на кожу – вымыть с мылом теплой водой или спиртом, при попадании на аппаратуру – смыть сильной струей холодной воды с моющим порошком. Признаки отравления – посинение губ, носа, ушей и кончиков пальцев, головокружение, головная боль, тошнота. Пострадавшего необходимо вывести на свежий воздух, не давать спать и не принимать молоко, т. к. нитросоединения легко растворяются в жирах. Но главное – это не допустить выброса реакционной массы из реактора, пожара и взрыва, т. к. все факторы поражения (нитросоединения, серная, азотная кислота и оксиды азота) будут задействованы.
Помимо тех мер безопасности, о которых уже говорилось, необходимо помнить, что если в молекуле субстрата нитрования есть спиртовые гидроксигруппы, то возникает вероятность образования нитроэфиров. Взрывоопасность нитроэфиров существенно выше, чем нитросоединений. Детонация, удары, искра, пожар – факторы риска. Кроме того, необходимо знать, что конц. азотная кислота при контакте с органическими веществами может вызвать пожар. Все ремонтные работы аппаратуры и трубопроводов с использованием сварки или открытого пламени можно проводить только после тщательной продувки их азотом. Соли тяжелых металлов нитрофенолов взрывоопасны. Например, соль свинца пикриновой кислоты – детонатор.
При перегонке нитросоединений в вакууме резкий доступ воздуха к расплаву вызывает взрыв.
Оксиды азота необходимо улавливать. При малотоннажном производстве их можно поглощать щелочью, при многотоннажном – сжигать в токе природного газа:
CH4 + 2NO2 = CO2 + N2 + 2 H2O
Однако трудными экологическими проблемами является обезвреживание промывных вод и щелочных растворов от нитросоединений, а также разбавленных кислых стоков.
Нитрование – сложный, экологически напряженный процесс, но без него невозможен синтез ряда лекарственных препаратов. Перспективами использования нитрования в новых технологических решениях является замедление острого взрывоопасного начала реакции, снижение концентрации нитросоединений и кислых отходов в сточных водах. Если есть возможность введения аминогруппы способом, исключающим получение нитросоединения, то следует использовать именно его.