导语 —硝化反应

一、引入硝基的目的:
(1)制备氨基化合物
(2)使芳环上的其他取代基活化
(3)加深染料的颜色
二、硝化后的产物:C-硝基、N-硝基、O-硝基 化合物
硝化剂的活泼质点:硝化反应通常是用能够生成硝基正离子(NO2+)的试剂为硝化剂。
硝化剂的强度
硝化剂 |
硝化反应时的存在形式
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X-
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HX
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硝酸乙酯
硝酸 硝酸-醋酐 五氧化二氮 氯化硝酰 硝酸-硫酸 硝酰硼氟酸 |
C2H5ONO2
HONO2 CH3COONO2 NO2·NO3 NO2Cl NO2OH2 NO2·BF4 |
C2H5O-
HO- CH3COO- NO3- Cl- H2O- BF4- |
C2H5OH
H2O CH3COOH HNO3 HCl H3O+ HBF4 |
硝酸比是指硝酸和被硝化物的摩尔比。通常采用混酸为硝化剂时,对于易硝化的物质硝酸过量1%~5%,对于难硝化的物质,则需要过量10%~20%。
三、硝酸
纯硝酸中有96%以上呈HNO3分子状态,仅约3.5%的硝酸经分子间质子转移离解成硝酰正离子:
在硝酸和硫酸混合时,由于硫酸的供质子能力比硝酸强,从而可以提高硝酸离解为硝酰正离子NO2+
混酸中,硫酸浓度越高,越有利于生成硝酰正离子NO2+
芳烃首先与亚硝酸作用生成亚硝基化合物,而后硝酸再将亚硝基化合物氧化成硝基化合物,硝酸本身则被还原,又生成新的亚硝酸:
四、混酸
它是硝酸与硫酸的混合物。首先使用混酸作为硝化剂的是穆斯普拉特(Muspratts)(1846年)。硫酸和硝酸相混合时,硫酸起酸的作用,硝酸起碱的作用。
在硝酸中加入强质子酸(例如硫酸),可以大大提高其硝化能力,混酸是应用最广泛的硝化剂。
在硫酸中加水对生成硝基正离子不利。
芳烃的硝化反应不仅与反应物的化学结构、反应介质的性质有关而且还与反应的温度、催化剂有关。对于非均相硝化,还要考虑搅拌因素的影响。硝化反应中还常常伴有副反应,于是还需注意控制反应条件以抑制副反应的发生。
五、芳环硝基取代的位置

一般来说,带有吸电子基如-NO2、-CHO、-SO3H、-COOH等取代基的芳烃在进行硝化时,硝基易同邻位取代基中带负电荷的原子形成σ络合物,所以硝化产品中邻位异构体生成量往往远比对位异构体多。当然主产物是间位异构体。
相同的硝化对象如果采用不同的硝化方法则常常得到不同的产物组成。
因此硝化剂的选择是硝化反应必须考虑的。
六、硝化事故
1996 年某日,江苏某化工厂的硝基苯车间检修作业时发生爆炸事故。
该硝基苯车间需对再沸器进行清理疏通列管的工作,6:00 停车均按操作规程,现场也处于正常状态,8:30 安排人员拆卸,9:30 在移精馏再沸器上封头时突然发生了猛烈爆炸,当场炸死 2 人,再沸器下封头炸开并插入地下约 0.6m。
事故主要原因为精馏塔排焦系统和温度检测点设计有缺陷,存在排焦不完全和温度检测不真实等事故隐患,检修时塔内温度过高。
问题
什么是加氢反应? 其原理如何?

