5-Fluor-2-nitroanilinje důležitá aromatická sloučenina obsahující dusík, která se široce používá ve farmacii, barvivech, materiálech a dalších oblastech. Níže budou představeny různé syntetické metody 5-fluor-2-nitroanilinu.
1. Nejprve je představena syntéza 5-fluor-2-nitroanilinu aromatickou nitrační reakcí. Suroviny pro reakci jsou p-fluornitrobenzen a koncentrovaná kyselina dusičná, reakční podmínky jsou obecně při teplotě místnosti, hmotnostní poměr reaktantů je 1:1,3~1,5 a reakční doba je více než 10 hodin. Během reakce je nutné kontrolovat teplotu a přidávat ředidlo pro podporu reakce. Syntetizovaný produkt je červenohnědé bahno, které lze krystalizovat a promýt, aby se získal 5-fluor-2-nitroanilin. Princip spočívá v tom, že působením silného elektrofilního iontu dusíku (Nitronium ion, NO2 plus), atom vodíku na aromatickém kruhu aromatické sloučeniny je nahrazen nitroskupinou (nitroskupina, -NO2), čímž se vytvoří nitrosloučenina. Konkrétní kroky jsou následující:
Krok 1: Příprava nitrované směsné kyseliny
Před přípravou 5-fluor-2-nitroanilinu je nutné připravit nitrovanou směsnou kyselinu. Nitrační směsná kyselina, tedy směs kyseliny dusičné a koncentrované kyseliny sírové, je běžně používaným nitračním činidlem při přípravě nitrosloučenin. Kroky přípravy betonu jsou následující:
(1.) Za určitých podmínek chlazení pomalu kapejte koncentrovanou kyselinu sírovou do ochlazené koncentrované kyseliny dusičné;
(2.) Připravená směsná nitrační kyselina by měla být zcela ochlazena a skladována v uzavřeném zařízení na destilaci organického rozpouštědla.
Krok 2: Syntéza 5-fluor-2-nitroanilinu
Po přípravě nitrované směsné kyseliny lze provést syntézu 5-fluor-2-nitroanilinu. Konkrétní kroky jsou následující:
(1.) Kyselina 5-fluor-2-aminofenyloctová se rozpustí v roztoku hydroxidu sodného, extrahuje se etherem a suší se. Byl získán produkt: kyselina 5-fluor-2-nitrofenyloctová.
(2.) Rozpusťte 5-fluor-2-nitrofenyloctovou kyselinu v nitrační směsné kyselině a přidejte přebytek koncentrované kyseliny sírové. Teoretický molární poměr reaktantů je 1:2:3.
(3.) Při přidávání reakčních složek udržujte teplotu reakční směsi nejvýše 5 stupňů. Po reakci po dobu 1-2 hodin odfiltrujte a promyjte sraženinu ledovou vodou a nakonec ji extrahujte etherem, abyste získali 5-fluor-2-nitroanilin.
Shrnout:
Pomocí výše uvedených kroků lze úspěšně syntetizovat 5-fluor-2-nitroanilin. Je třeba poznamenat, že aromatická nitrační reakce je velmi nebezpečná a operátor musí mít velmi vysoké chemické experimentální dovednosti a provozní zkušenosti. Při provádění této reakce by měly být přísně dodržovány bezpečnostní provozní postupy laboratoře a bezpečnost by měla být prvořadým hlediskem.
2. Druhým způsobem je nitrifikační reakce katalyzovaná oxidem fosforečným. Specifickou operací je rozpuštění 2-amino-5-fluorfenolu v acetonu a poté přidání malého množství oxidu fosforečného. Přidejte kyselinu dusičnou do reakčního systému v titrační formě a během reakce udržujte teplotu reakčního systému pod 0 stupni. Po dokončení reakce se reakční produkt promyje vodou, rozpustí se zředěnou kyselinou a čistí se krystalizací, čímž se získá 5-fluor-2-nitroanilin. Konkrétní kroky jsou následující:
1. Připravte reakční složky: organickou sloučeninu obsahující aminoskupiny smíchejte s kyselinou dusičnou a přidejte jako katalyzátor oxid fosforečný.
2. Katalyzátor funguje: katalyzátor na bázi oxidu fosforečného hraje katalytickou roli a urychluje reakční rychlost.
3. Dehydratační reakce: Za katalýzy oxidu fosforečného se vodíkový iont (HPlus) v molekule kyseliny dusičné prochází dehydratační reakcí za vzniku nitroso iontu (NO2-) a molekula vody (H2O).
4. Oxidační reakce: Nitroso ionty reagují s katalyzátorem na bázi oxidu fosforečného za vzniku kyslíku a dusičnanových iontů (NO2 plus).
5. Adiční reakce: Nitroionty napadají aminoskupiny v organických molekulách za vzniku nitrososloučenin.
6. Další oxidace: Nitrososloučenina je dále oxidována katalyzátorem na bázi oxidu fosforečného a přeměněna na nitrosloučeninu.
7. Krystalizace nebo extrakce: Podle potřeby se získané nitrosloučeniny oddělují krystalizací nebo extrakcí.
Závěrem lze říci, že prostřednictvím nitrační reakce katalyzované oxidem fosforečným můžeme přeměnit aminoskupiny v organických molekulách na nitroskupiny. Tato reakce má široké uplatnění v lékařství, chemickém průmyslu, barvivech a dalších oborech.
3. Třetí syntetickou metodou je získání cílového produktu z aminosloučeniny prostřednictvím aminační reakce tvorby vazby CN. Reakcí se nejprve získá ethyl 2-amino-5-fluorbenzoát a poté se provede amonolýza působením katalyzátoru. Běžně používané katalyzátory jsou železnaté soli, soli mědi atd. Přidejte do reakčního systému alkalické látky, jako je hydroxid sodný, zahřejte reakci a při abnormálním působení sodné soli bude reakce generovat 5-fluor{{5 }}nitroanilin.
Experimentální kroky jsou následující:
(1.) Nejprve vysušte isopropylamin v exsikátoru, aby se zajistilo, že isopropylamin použitý v reakci neobsahuje vlhkost.
(2.) Smíchejte 5-fluor-2-nitrobenzoovou kyselinu a isopropylamin v poměru 1:2 a přidejte do 500ml baňky s kulatým dnem.
(3.) Přidá se kyselý katalyzátor. Obecně se jako kyselý katalyzátor používá koncentrovaná kyselina sírová nebo kyselina fosforečná. V tomto experimentu použijeme jako kyselý katalyzátor koncentrovanou kyselinu sírovou. Do baňky pomalu přidejte 25 ml koncentrované kyseliny sírové.
(4.) Baňku vložte do reakčního kotlíku a přidejte isopropylamin, který byl právě vyvařen do sucha pro zavedení aminoskupin. Do reaktoru by mělo být přidáno několik spirálových míchadel, aby se zajistilo, že se reaktanty na dně neusazují.
(5.) Zapněte míchadlo a reagujte při teplotě 140-150 stupňů po dobu 2-3 hodin. Dusík lze použít k chlazení a řízení reakční teploty během reakce.
(6.) Po skončení reakce se reakční směs ochladí studenou vodou, přidá se ke směsi roztok hydroxidu sodného a zneutralizuje se v ní kyselina sírová.
(7.) Směs se filtruje a odfiltrovaná pevná látka se promyje horkým ethanolem.
(8.) Připravený produkt lze identifikovat metodami chemické analýzy, jako je NMR a IR.
4. Poslední prezentovanou metodou je syntéza 5-fluor-2-nitroanilinu redukční reakcí. 5-fluor-2-nitrofenol se rozpustí v alkoholovém rozpouštědle, přidá se borohydrid sodný jako redukční činidlo a reakční směs se zahřívá až do konce reakce. Po ukončení reakce se přidá kyselina pro okyselení a reakční produkt se promyje ethanolem a vodou, aby se získal čistý 5-fluor-2-nitroanilin. Níže jsou uvedeny konkrétní kroky pro syntézu 5-fluor-2-nitroanilinu:
(1.) Syntéza 2-fluor-5-nitroanilinu: zreagujte 2-amino-5-fluornitrobenzen a kyselinu octovou v přítomnosti kyseliny sírové, abyste získali 2-fluor{ {6}}nitroanilin.
(2.) Redukční reakce: Rozpusťte 2-fluor-5-nitroanilin v acetonu, přidejte přebytek siřičitanu sodného a proveďte redukční reakci za podmínek refluxu. Po dokončení reakce zastavte zahřívání a promyjte vodou, abyste získali 5-fluor-2-nitroanilin.
Specifický mechanismus redukční reakce:
Siřičitan sodný tvoří ve vodě hydrogensiřičitan sodný. Tato látka má dobrou redukovatelnost a může se vyměnit s nitroskupinou v nitroanilinu za vzniku stabilnějšího nitrosoanilinu. Poté za kontinuálního působení redukčního činidla dochází v nitrosoanilinu k adiční reakci atomů vodíku za vzniku 5-fluor-2-nitroanilinu.
V experimentálním provozu je nutné řídit teplotu a reakční dobu, aby se zabránilo nadměrné redukci a vedlejším produktům. Nadměrné použití siřičitanu sodného může navíc zvýšit výtěžek redukční reakce.
Výše jsou uvedeny různé syntetické metody pro 5-fluor-2-nitroanilin, každá metoda má své výhody a nevýhody a vhodnou syntetickou metodu lze vybrat podle skutečných potřeb. Mezi nimi jsou náklady na syntézu prostřednictvím nitrační reakce nízké, ale bezpečnostní riziko je vysoké, zatímco náklady na syntézu redukční reakce jsou vysoké, ale méně nebezpečné, takže je třeba je pečlivě vybrat.