5-Фтор-2-нітроанілінє важливою азотовмісною ароматичною сполукою, яка широко використовується у фармацевтиці, барвниках, матеріалах та інших галузях. Нижче буде представлено різні методи синтезу 5-фтор-2-нітроаніліну.
1. По-перше, представлено синтез 5-фтор-2-нітроаніліну реакцією ароматичного нітрування. Сировиною для реакції є п-фторнітробензол і концентрована азотна кислота, умови реакції, як правило, при кімнатній температурі, масове співвідношення реагентів становить 1:1,3~1,5, а час реакції більше 10 годин. Під час реакції необхідно контролювати температуру та додавати розчинник для сприяння реакції. Синтезований продукт є червонувато-коричневим шламом, який можна кристалізувати та промивати для отримання 5-фтор-2-нітроаніліну. Принцип полягає в тому, що під дією сильного електрофільного іона азоту (іон нітронію, NO2 плюс), атом водню в ароматичному кільці ароматичної сполуки замінюється нітрогрупою (нітрогрупа, -NO2), утворюючи таким чином нітросполуку. Конкретні кроки такі:
Крок 1: Приготування нітрованої змішаної кислоти
Перед приготуванням 5-фтор-2-нітроаніліну необхідно приготувати нітровану змішану кислоту. Нітруюча змішана кислота, тобто суміш азотної кислоти та концентрованої сірчаної кислоти, є широко використовуваним нітруючим агентом для отримання нітросполук. Конкретні етапи підготовки наступні:
(1.) За певних умов охолодження повільно капніть концентровану сірчану кислоту в охолоджену концентровану азотну кислоту;
(2.) Приготовану змішану нітруючу кислоту слід повністю охолодити та зберігати в закритому пристрої дистиляції органічних розчинників.
Крок 2: Синтез 5-фтор-2-нітроаніліну
Після приготування нітрованої змішаної кислоти можна здійснити синтез 5-фтор-2-нітроаніліну. Конкретні кроки такі:
(1.) Розчиніть 5-фтор-2-амінофенілоцтову кислоту в розчині гідроксиду натрію, екстрагуйте ефіром і висушіть. Отримано продукт: 5-фтор-2-нітрофенілоцтова кислота.
(2.) Розчиніть 5-фтор-2-нітрофенілоцтову кислоту в нітруючій змішаній кислоті та додайте надлишок концентрованої сірчаної кислоти. Теоретичне молярне співвідношення реагентів становить 1:2:3.
(3.) Додаючи реагенти, підтримуйте температуру реакційної суміші не вище 5 градусів. Після реакції протягом 1-2 годин відфільтруйте та промийте осад крижаною водою, а потім екстрагуйте його ефіром, щоб отримати 5-фтор-2-нітроанілін.
підсумувати:
За допомогою наведених вище етапів можна успішно синтезувати 5-фтор-2-нітроанілін. Слід зазначити, що реакція ароматичного нітрування дуже небезпечна, і оператор повинен мати дуже високі навички хімічного експерименту та досвід експлуатації. Під час проведення цієї реакції слід суворо дотримуватися процедур безпеки в лабораторії, і безпека має бути першочерговою міркою.
2. Другий спосіб полягає в реакції нітрифікації, що каталізується пентоксидом фосфору. Конкретна операція полягає в розчиненні 2-аміно-5-фторфенолу в ацетоні, а потім додаванні невеликої кількості п’ятиокису фосфору. Додайте азотну кислоту в реакційну систему у формі титрування та підтримуйте температуру реакційної системи нижче 0 градусів під час реакції. Після завершення реакції продукт реакції промивають водою, розчиняють розведеною кислотою та очищають кристалізацією, отримуючи 5-фтор-2-нітроанілін. Конкретні кроки такі:
1. Підготуйте реагенти: змішайте органічну сполуку, що містить аміногрупи, з нітратною кислотою та додайте каталізатор пентоксид фосфору.
2. Каталізатор працює: каталізатор п’ятиокису фосфору відіграє каталітичну роль і прискорює швидкість реакції.
3. Реакція дегідратації: під час каталізу пентаоксиду фосфору іон водню (Hплюс) в молекулі азотної кислоти зазнає реакції дегідратації з утворенням нітрозоіону (NO2-) і молекула води (H2O).
4. Реакція окислення: нітрозоіони реагують з каталізатором пентаоксид фосфору з утворенням кисню та нітрат-іонів (NO2 плюс).
5. Реакція приєднання: нітроіони атакують аміногрупи в органічних молекулах, утворюючи нітрозосполуки.
6. Подальше окислення: нітрозосполука далі окислюється каталізатором пентаоксиду фосфору та перетворюється на нітросполуку.
7. Кристалізація або екстракція: відповідно до потреб отримані нітросполуки відокремлюються шляхом кристалізації або екстракції.
Підсумовуючи, за допомогою реакції нітрування, що каталізується пентоксидом фосфору, ми можемо перетворити аміногрупи в органічних молекулах на нітрогрупи. Ця реакція має широкий спектр застосування в медицині, хімічній промисловості, барвниках та інших галузях.
3. Третій синтетичний спосіб полягає в отриманні цільового продукту з аміносполуки шляхом реакції амінування утворення зв’язку CN. У результаті реакції спочатку утворюється етил2-аміно-5-фторбензоат, а потім відбувається реакція амонолізу під дією каталізатора. Зазвичай використовуваними каталізаторами є солі двовалентного заліза, солі міді тощо. Додайте до реакційної системи лужні речовини, такі як гідроксид натрію, нагрійте реакцію, і за ненормальної дії солі натрію в результаті реакції утвориться 5-фтор{{5 }}нітроанілін.
Етапи експерименту такі:
(1.) Спочатку висушіть ізопропіламін в ексикаторі, щоб переконатися, що ізопропіламін, який використовується в реакції, не містить вологи.
(2.) Змішайте 5-фтор-2-нітробензойну кислоту та ізопропіламін у співвідношенні 1:2 і додайте в круглодонну колбу на 500 мл.
(3.) Додайте кислотний каталізатор. Зазвичай в якості кислотного каталізатора використовується концентрована сірчана або фосфорна кислота. У цьому експерименті ми будемо використовувати концентровану сульфатну кислоту як кислотний каталізатор. Повільно додайте в колбу 25 мл концентрованої сульфатної кислоти.
(4.) Помістіть колбу в реакційний котел і додайте ізопропіламін, який щойно прокип’ятили насухо для введення аміногруп. До реактора слід додати кілька спіральних мішалок, щоб реагенти на дні не осідали.
(5.) Увімкніть мішалку та реагуйте при температурі 140-150 градусів протягом 2-3 годин. Азот можна використовувати для охолодження та контролю температури реакції під час реакції.
(6.) Після завершення реакції охолодіть реакційну суміш холодною водою, додайте до суміші розчин гідроксиду натрію та нейтралізуйте сірчану кислоту в ній.
(7.) Відфільтрувати суміш і промити відфільтровану тверду речовину гарячим етанолом.
(8.) Готовий продукт можна ідентифікувати методами хімічного аналізу, такими як ЯМР та ІЧ.
4. Останній представлений метод – це синтез 5-фтор-2-нітроаніліну реакцією відновлення. Розчиніть 5-фтор-2-нітрофенол у спиртовому розчиннику, додайте боргідрид натрію як відновник і нагрівайте реакційну суміш до кінця реакції. Після завершення реакції додають кислоту для підкислення, а продукт реакції промивають етанолом і водою, щоб отримати чистий 5-фтор-2-нітроанілін. Нижче наведено конкретні етапи синтезу 5-фтор-2-нітроаніліну:
(1.) Синтез 2-фтор-5-нітроаніліну: взаємодія 2-аміно-5-фторнітробензолу та оцтової кислоти в присутності сірчаної кислоти з отриманням 2-фтор{ {6}}нітроанілін.
(2.) Реакція відновлення: розчиніть 2-фтор-5-нітроанілін в ацетоні, додайте надлишок сульфіту натрію та проведіть реакцію відновлення в умовах нагрівання зі зворотним холодильником. Припиніть нагрівання після завершення реакції та промийте водою, щоб отримати 5-фтор-2-нітроанілін.
Специфічний механізм реакції відновлення:
Сульфіт натрію утворює у воді бісульфіт натрію. Ця речовина має хорошу відновлюваність і може обмінюватися з нітрогрупою в нітроаніліні з утворенням більш стабільного нітрозоаніліну. Потім під постійною дією відновника в нітрозоаніліні відбувається реакція приєднання атомів водню з отриманням 5-фтор-2-нітроаніліну.
Під час експериментальної роботи необхідно контролювати температуру та час реакції, щоб уникнути надмірного відновлення та побічних продуктів. Крім того, надмірне використання сульфіту натрію може збільшити вихід реакції відновлення.
Вище наведено різноманітні методи синтезу 5-фтор-2-нітроаніліну, кожен метод має свої переваги та недоліки, і відповідний метод синтезу можна вибрати відповідно до фактичних потреб. Серед них вартість синтезу за допомогою реакції нітрування низька, але ризик безпеки високий, тоді як вартість синтезу реакції відновлення висока, але менш небезпечна, тому її потрібно ретельно вибирати.