5-Fluor-2-nitroaniliner en vigtig nitrogenholdig aromatisk forbindelse, som er meget udbredt inden for lægemidler, farvestoffer, materialer og andre områder. Forskellige syntetiske metoder for 5-fluor-2-nitroanilin vil blive introduceret nedenfor.
1. Først introduceres syntesen af 5-fluor-2-nitroanilin ved aromatisk nitreringsreaktion. Råmaterialerne til reaktionen er p-fluornitrobenzen og koncentreret salpetersyre, reaktionsbetingelserne er generelt ved stuetemperatur, masseforholdet mellem reaktanterne er 1:1,3 ~ 1,5, og reaktionstiden er mere end 10 timer. Under reaktionen er det nødvendigt at kontrollere temperaturen og tilsætte et fortyndingsmiddel for at fremme reaktionen. Det syntetiserede produkt er et rødbrunt mudder, som kan krystalliseres og vaskes for at opnå 5-fluor-2-nitroanilin. Princippet er, at under påvirkning af stærk elektrofil nitrogenion (Nitroniumion, NO2 plus), er hydrogenatomet på den aromatiske ring af den aromatiske forbindelse erstattet af en nitrogruppe (Nitrogruppe, -NO2), hvorved der dannes en nitroforbindelse. Specifikke trin er som følger:
Trin 1: Fremstilling af nitreret blandet syre
Før du tilbereder 5-fluoro-2-nitroanilin, er det nødvendigt at tilberede nitreret blandet syre. Nitrerende blandet syre, det vil sige en blanding af salpetersyre og koncentreret svovlsyre, er et almindeligt anvendt nitreringsmiddel til fremstilling af nitroforbindelser. Konkrete forberedelsestrin er som følger:
(1.) Under visse afkølingsbetingelser, dryp langsomt koncentreret svovlsyre ned i den afkølede koncentrerede salpetersyre;
(2.) Den tilberedte blandede nitreringssyre skal afkøles fuldstændigt og opbevares i en lukket anordning til destillation af organisk opløsningsmiddel.
Trin 2: Syntese af 5-fluor-2-nitroanilin
Efter fremstilling af den nitrerede blandede syre kan syntesen af 5-fluor-2-nitroanilin udføres. Specifikke trin er som følger:
(1.) Opløs 5-fluor-2-aminophenyleddikesyre i natriumhydroxidopløsning, ekstraher med ether og tør. Produktet blev opnået: 5-fluor-2-nitrophenyleddikesyre.
(2.) Opløs 5-fluor-2-nitrophenyleddikesyre i nitrerende blandet syre, og tilsæt overskydende koncentreret svovlsyre. Det teoretiske molforhold mellem reaktanterne er 1:2:3.
(3.) Mens reaktanterne tilsættes, skal temperaturen af reaktionsblandingen ikke overstige 5 grader. Efter at have reageret i 1-2 timer, filtrer og vask bundfaldet med isvand og ekstraher det til sidst med ether for at opnå 5-fluor-2-nitroanilin.
Sammenfatte:
Gennem ovenstående trin kan 5-fluor-2-nitroanilin syntetiseres med succes. Det skal bemærkes, at den aromatiske nitreringsreaktion er meget farlig, og operatøren skal have meget høje kemiske eksperimentevner og driftserfaring. Når denne reaktion udføres, bør laboratoriets sikkerhedsprocedurer følges nøje, og sikkerheden bør være den primære overvejelse.
2. Den anden metode er gennem nitrifikationsreaktionen katalyseret af phosphorpentoxid. Den specifikke operation er at opløse 2-amino-5-fluorphenol i acetone og derefter tilsætte en lille mængde phosphorpentoxid. Tilsæt salpetersyre til reaktionssystemet i en titreringsform, og hold temperaturen af reaktionssystemet under 0 grader under reaktionen. Efter at reaktionen er afsluttet, vaskes reaktionsproduktet med vand, opløses med fortyndet syre og renses ved krystallisation til opnåelse af 5-fluor-2-nitroanilin. Specifikke trin er som følger:
1. Forbered reaktanterne: bland den organiske forbindelse, der indeholder aminogrupper, med salpetersyre, og tilsæt fosforpentoxid-katalysator.
2. Katalysatoren virker: phosphorpentoxidkatalysatoren spiller en katalytisk rolle og accelererer reaktionshastigheden.
3. Dehydreringsreaktion: Under katalyse af phosphorpentoxid, hydrogenionen (Hplus) i salpetersyremolekylet gennemgår en dehydreringsreaktion for at generere nitroso ion (NO2-) og vandmolekyle (H2O).
4. Oxidationsreaktion: Nitroso-ioner reagerer med phosphorpentoxid-katalysator for at producere oxygen og nitrationer (NO2 plus).
5. Additionsreaktion: Nitroioner angriber aminogrupperne i organiske molekyler for at danne nitrosoforbindelser.
6. Yderligere oxidation: Nitrosoforbindelsen oxideres yderligere af phosphorpentoxidkatalysatoren og omdannes til en nitroforbindelse.
7. Krystallisation eller ekstraktion: Efter behov adskilles de opnåede nitroforbindelser ved krystallisation eller ekstraktion.
Som konklusion kan vi gennem nitreringsreaktionen katalyseret af phosphorpentoxid omdanne aminogrupperne i organiske molekyler til nitrogrupper. Denne reaktion har en bred vifte af anvendelser inden for medicin, kemisk industri, farvestoffer og andre områder.
3. Den tredje syntesemetode er at opnå målproduktet fra aminoforbindelsen gennem amineringsreaktionen af CN-bindingsdannelse. Reaktionen opnår først ethyl 2-amino-5-fluorbenzoat og udfører derefter en ammonolysereaktion ved hjælp af en katalysator. Almindeligt anvendte katalysatorer er jernsalte, kobbersalte osv. Tilføj alkaliske stoffer såsom natriumhydroxid til reaktionssystemet, opvarm reaktionen, og under den unormale virkning af natriumsalt vil reaktionen generere 5-fluor{{5 }}nitroanilin.
De eksperimentelle trin er som følger:
(1.) Tør først isopropylaminen i en ekssikkator for at sikre, at isopropylaminen anvendt i reaktionen ikke indeholder fugt.
(2.) Bland 5-fluor-2-nitrobenzoesyre og isopropylamin i et forhold på 1:2 og tilsæt til en 500 ml rundbundet kolbe.
(3.) Tilsæt syrekatalysator. Generelt anvendes koncentreret svovlsyre eller phosphorsyre som syrekatalysatoren. I dette forsøg vil vi bruge koncentreret svovlsyre som syrekatalysator. Tilsæt langsomt 25 ml koncentreret svovlsyre til kolben.
(4.) Sæt kolben i en reaktionskedel, og tilsæt isopropylamin, der lige er blevet kogt tørt til indføring af aminogrupper. Der bør tilsættes flere spiralomrørere til reaktoren for at sikre, at reaktanterne i bunden ikke bundfælder.
(5.) Tænd for omrøreren og reager ved en temperatur på 140-150 grader i 2-3 timer. Nitrogen kan bruges til at afkøle og kontrollere reaktionstemperaturen under reaktionen.
(6.) Efter at reaktionen er overstået, afkøles reaktionsblandingen med koldt vand, tilsættes natriumhydroxidopløsning til blandingen, og svovlsyren deri neutraliseres.
(7.) Filtrer blandingen, og vask det filtrerede faste stof med varm ethanol.
(8.) Det fremstillede produkt kan identificeres ved kemiske analysemetoder såsom NMR og IR.
4. Den sidste præsenterede metode er syntesen af 5-fluor-2-nitroanilin ved reduktionsreaktion. Opløs 5-fluor-2-nitrophenol i et alkoholopløsningsmiddel, tilsæt natriumborhydrid som et reduktionsmiddel, og opvarm reaktionen indtil reaktionens afslutning. Efter at reaktionen er afsluttet, tilsættes syre til syrningsbehandling, og reaktionsproduktet vaskes med ethanol og vand for at opnå ren 5-fluor-2-nitroanilin. Følgende er de specifikke trin til syntesen af 5-fluoro-2-nitroanilin:
(1.) Syntese af 2-fluor-5-nitroanilin: omsæt 2-amino-5-fluornitrobenzen og eddikesyre i nærværelse af svovlsyre for at opnå 2-fluor{ {6}}nitroanilin.
(2.) Reduktionsreaktion: Opløs 2-fluor-5-nitroanilin i acetone, tilsæt overskydende natriumsulfit, og udfør reduktionsreaktionen under tilbagesvalingsbetingelser. Stop opvarmningen, efter at reaktionen er afsluttet, og vask med vand for at opnå 5-fluor-2-nitroanilin.
Den specifikke mekanisme for reduktionsreaktionen:
Natriumsulfit danner natriumbisulfit i vand. Dette stof har god reducerbarhed og kan udveksles med nitrogruppen i nitroanilin for at danne en mere stabil nitrosoanilin. Derefter, under reduktionsmidlets kontinuerlige virkning, sker additionsreaktionen af hydrogenatomer i nitrosoanilinet for at opnå 5-fluor-2-nitroanilin.
I den eksperimentelle operation er det nødvendigt at kontrollere temperaturen og reaktionstiden for at undgå overdreven reduktion og biprodukter. Derudover kan overdreven brug af natriumsulfit øge udbyttet af reduktionsreaktionen.
Ovenstående er en række forskellige syntetiske metoder til 5-fluor-2-nitroanilin, hver metode har sine egne fordele og ulemper, og en passende syntetisk metode kan vælges i henhold til de faktiske behov. Blandt dem er omkostningerne ved syntese gennem nitreringsreaktion lave, men sikkerhedsrisikoen er høj, mens synteseomkostningerne ved reduktionsreaktion er høje, men mindre farlige, så den skal vælges omhyggeligt.