Курсовая работа: Нитрование n-нитроацетанилид
Введение
Нитрования – один из важнейших процессов в химической промышленности. Продукты, получаемые за счёт нитрования, являются полуфабрикатами для производства многих товаров различных назначений от взрывчатых веществ до продукции фармацевтической промышленности. Чаще всего нитросоединения являются промежуточными продуктами производство азокрасителей и других веществ.В данной работе рассмотрены способы получения нитросоединений, химические свойства, таутометрия соединений, а также применение нитросоединений в народном хозяйстве.
Целью УИРС является синтез n-нитроацетанилида.
n-Нитроацетанилид - аморфное вещество бледно-желтого цвета, трудно растворимое в большинстве органических растворителей, т. пл. 206 ... 207 0 С.
Литературный обзор
1. Нитрование и способы получения нитросоединений
Нитрование - введение нитрогруппы – NO2 в молекулы органических соединений. Может проходить по электрофильному, нуклеофильному и радикальному механизмам; активные частицы в этих реакциях - соответственно катион нитрония NO2 , нитрит - ион NO2 и радикал NO2 . нитрование может осуществляться по атомам С, N, О замещением атома водорода (прямое нитрование) или других функциональных групп (заместительное нитрование) либо в результате присоединения группы NO2 ; по кратной связи.
Нитрогруппу в молекулу ароматического углеводорода можно вводить различными путями; главным из них является нитрование углеводородов смесью азотной и серной кислот (нитрующая смесь) в жидкой фазе, последняя одновременно является катализатором процесса, водоотнимающим средством и веществом, способствующим более полному использованию азотной кислоты и препятствующим окислительным процессам. Но по механизму все способы нитрования ароматических углеводородов идут по электрофильному замещению.
Нитрования как процесс принято называть взаимодействие органического соединения с азотной кислотой или её производными, в результате которого атом водорода при одном или нескольких атомах углерода замещается нитрогруппой. В общем случае для процесса нитрования ароматических углеводородов (в ароматическое кольцо) можно написать уравнение:
ArH + NO2 + Ar-NO2 +H+
При нитровании только азотной кислотой реакция может быть выражена уравнением
ArH + HONO2 Ar-NO2 +H2 O
Это уравнение даёт лишь общее представление о ходе реакции, но не характеризует всего сложного процесса нитрования, протекающего в несколько стадий; в действительности в реакцию с ароматическими углеводородами вступает не сама азотная кислота, а продукты её превращения.
Как видно из приведённого уравнения, при нитровании азотной кислотой введение каждой нитрогруппы в молекулу углеводорода сопровождается образованием молекулы воды. Это значительно уменьшает концентрацию азотной кислоты и понижает её нитрующую способность, а образующаяся слабая азотная кислота увеличивает степень окисления углеводородов. Поэтому нитрование углеводородов только азотной кислотой осуществляют крайне редко; в том случае необходим избыток азотной кислоты по сравнению с теоретически требуемым, а реакцию надо проводить при низких температурах, чтобы ослабить протекание нежелательных окислительных процессов.
Для связывания воды, выделяющейся в процессе нитрования, применяют водоотнимающие вещества – серную кислоту, полифосфорные кислоты, уксусных ангидрид, трёхфтористый бор. Серная кислота – наиболее доступное и дешёвое вещество для этих целей. Она эффективно связывает воду и переводит азотную кислот в активную нитрующую форму; это позволяет резко снизить расход азотной кислоты почти до теоретического.
Роль серной кислоты заключается не только в связывании реакционной воды. Ещё в 1889 г. В. В. Марковников установил, что наличие в реакционной среде серной кислоты ускоряет реакцию нитрования. Следовательно, серную кислоту можно рассматривать как катализатор этой реакции. Заводская практика подтвердила, что нитрование ароматических углеводородов смесью азотной и серной кислот протекает значительно быстрее, чем при действии безводной азотной кислоты, даже взято в большом избытке.
Для промышленных процессов нитрования (и сульфирования) в качестве водоотнимающего средства предложен трёхфтористый бор BF3 . при добавлении достаточного количества трёхфтористого бора реакции сульфирования и нитрования можно проводить стехиометрическими количествами соответствующих кислот (серной и азотной). Полагают, что реакции протекают по следующим схемам:
ArH + HNO3 + BF3 Ar-NO2 + BF3 ·H2 O
ArH + H2 SO4 + BF3 Ar-SO3 H + BF3 ·H2 O
По окончании реакции добавляют воду; при этом моногидрат фтористого бора превращается в дигидрат BF3 ·2H2 O, который можно отогнать в вакууме. Далее его обрабатывают фтористым кальцием
2BF3 ·2H2 O + CaF2 Ca(BF4 )2 + 4H2 O
и при нагревании регенерируют BF3 :
Ca(BF4 )2 2BF3 + CaF2
Особенности проведения нитрования зависят как от использующихся реагентов, так и от субстрата реакции.
Реагенты для проведения реакции нитрования
1. HNO3 (63-65%, d 1.35 г/мл, товарный продукт) + H2 SO4 (96%). Наиболее распространенный.
2. HNO3 (98%, d 1.5 г/мл, также товарный продукт) + H2 SO4 (96%-100 %). Для мало реакционноспособных соединений.
3. HNO3 (98%) + SO3 (4-63%), олеум. Для очень мало реакционноспособных соединений.
4. К(Na)NO3 или NH4 NO3 + H2 SO4 (96%). Распространенный реагент для получения полинитропроизводных.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--