Отдельные представители
Бензойная кислота. Основными способами получения бензойной кислоты являются окисление толуола и декарбоксилирование фталевой кислоты. Применяется в качестве консерванта в пищевой промышленности благодаря сильному антисептическому действию, а также в производстве красителей и душистых веществ. Очень важным производным бензойной кислоты является ее хлорангидрид – хлористый бензоил. Это жидкость с характерным запахом и сильным лакриматорным действием.
п-трет-бутилбензойная кислота получается в промышленных масштабах окислением п-трет-бутилтолуола в присутствии растворимой соли кобальта в качестве катализатора. Применяется в производстве полиэфирных смол.
Дикарбоновые ароматические кислоты
Известно три бензолдикарбоновых кислоты: фталевая (о-изомер), изофталевая (м-изомер) и терефталевая (п – изомер). Терефталевая кислота является кристаллическим веществом (Твозг. 300°С), по сравнению с изомерными кислотами наименее растворима в воде и органических жидкостях. Терефталевая кислота и ее диметиловый эфир играют важную роль в производстве синтетического волокна лавсан (терилен) – продукта их поликонденсации с этиленгликолем. Терефталевую кислоту получают окислением п-ксилола.
Изофталевая кислота применяется для производства полиэфиров. Ее получают аналогично терефталевой кислоте – жидкофазным окислением м-ксилола.
Азотсодержащие соединения Лекция 24. Нитросоединения алифатического ряда
Алифатические нитросоединения. Химические свойства. Гомологический ряд. Изомерия, номенклатура. Способы получения: нитрование алканов, из галогеналканов (реакция Мейера). Получение нитросоединений окислением аминогруппы. Строение нитросоединений. Таутомерия нитросоединений. Реакции по -углеродному атому: реакции со щелочами, карбонильными соединениями.
Строение солей. Реакции по нитрогруппе. Восстановление, действие минеральных кислот. Нитрометан: получение, применение в технике. Полинитросоединения.
Нитроалканы имеют общую формулу CnH2n+1NO2 или R-NO2. Им изомерны алкилнитриты (эфиры азотной кислоты) с общей формулой R-ONO.
Изомерия нитроалканов связана с изомерией углеродного скелета. Различают первичные RCH2NO2, вторичные R2CHNO2 и третичные R3CNO2 нитроалканы, например:
Номенклатура
За основу названия нитроалканов берут название углеводорода с приставкой нитро– (нитрометан, нитроэтан и т.д.). По систематической номенклатуре положение нитрогруппы обозначается цифрой:
Способы получения нитроалканов
1. Нитрование алканов азотной кислотой (Коновалов, Хэсс)
Концентрированная азотная кислота или смесь азотной и серной кислот окисляют алканы. Нитрование протекает только под действием разбавленной азотной кислоты (уд. вес 1,036) в жидкой фазе при температуре 120-130°С в запаянных трубках (М.И. Коновалов, 1893 г.):
R-H + HO-NO2 → R-NO2 + H2O
Для нитрования Коновалов М.И. впервые использовал нонафтен:
Было установлено, что легкость замещения водородного атома нитрогруппой растет в ряду:
Основными факторами, влияющими на скорость реакции нитрования и выход нитросоединений, являются концентрация кислоты, температура и продолжительность процесса. Так, например, нитрование гексана проводят азотной кислотой (d 1,075) при температуре 140°С:
Реакция сопровождается образованием полинитросоединений и продуктов окисления.
Практическое значение получил метод парофазного нитрования алканов (Хэсс, 1936 г.). Нитрование проводят при температуре 420°С и непродолжительном пребывании углеводорода в реакционной зоне (0,22-2,9 сек). Нитрование алканов по Хэссу приводит к образованию смеси нитропарафинов:
Образование нитрометана и этана происходит в результате крекинга углеводородной цепи.
Реакция нитрования алканов протекает по свободнорадикальному механизму, причем азотная кислота не является нитрующим агентом, а служит источником окислов азота NO2:
