5-Fluor-2-nitroanilinje pomembna aromatična spojina, ki vsebuje dušik, ki se pogosto uporablja v farmaciji, barvilih, materialih in na drugih področjih. Spodaj bodo predstavljene različne sintetične metode 5-fluoro-2-nitroanilina.
1. Najprej je predstavljena sinteza 5-fluoro-2-nitroanilina z reakcijo aromatske nitracije. Surovine za reakcijo so p-fluoronitrobenzen in koncentrirana dušikova kislina, reakcijski pogoji so na splošno pri sobni temperaturi, masno razmerje reaktantov je 1:1,3 ~ 1,5, reakcijski čas pa je več kot 10 ur. Med reakcijo je treba nadzorovati temperaturo in dodati razredčilo za spodbujanje reakcije. Sintetizirani produkt je rdečkasto rjavo blato, ki ga lahko kristaliziramo in speremo, da dobimo 5-fluoro-2-nitroanilin. Načelo je, da pod delovanjem močnega elektrofilnega dušikovega iona (nitronijev ion, NO2 plus), je vodikov atom na aromatskem obroču aromatske spojine nadomeščen z nitro skupino (nitro skupina, -NO2), pri čemer nastane nitro spojina. Posebni koraki so naslednji:
Korak 1: Priprava nitrirane mešane kisline
Pred pripravo 5-fluoro-2-nitroanilina je treba pripraviti nitrirano mešano kislino. Nitriranje mešane kisline, to je mešanice dušikove kisline in koncentrirane žveplove kisline, je pogosto uporabljeno nitracijsko sredstvo pri pripravi nitro spojin. Konkretni pripravljalni koraki so naslednji:
(1.) Pod določenimi pogoji hlajenja počasi spustite koncentrirano žveplovo kislino v ohlajeno koncentrirano dušikovo kislino;
(2.) Pripravljeno mešano nitrirno kislino je treba popolnoma ohladiti in shraniti v zaprti napravi za destilacijo organskih topil.
2. korak: Sinteza 5-fluoro-2-nitroanilina
Po pripravi nitrirane mešane kisline lahko izvedemo sintezo 5-fluoro-2-nitroanilina. Posebni koraki so naslednji:
(1.) 5-fluoro-2-aminofenilocetno kislino raztopite v raztopini natrijevega hidroksida, ekstrahirajte z etrom in posušite. Dobljen je bil produkt: 5-fluoro-2-nitrofenilocetna kislina.
(2.) Raztopite 5-fluoro-2-nitrofenilocetno kislino v nitrirani mešani kislini in dodajte presežek koncentrirane žveplove kisline. Teoretično molsko razmerje reaktantov je 1:2:3.
(3.) Med dodajanjem reaktantov naj temperatura reakcijske mešanice ne presega 5 stopinj. Po reakciji 1-2 ur filtrirajte in oborino sperite z ledeno vodo ter jo na koncu ekstrahirajte z etrom, da dobite 5-fluoro-2-nitroanilin.
Povzemite:
Z zgornjimi koraki je mogoče uspešno sintetizirati 5-fluoro-2-nitroanilin. Upoštevati je treba, da je reakcija aromatske nitracije zelo nevarna, zato mora imeti operater zelo visoko znanje in izkušnje pri kemijskih poskusih. Pri izvajanju te reakcije je treba dosledno upoštevati varnostne delovne postopke laboratorija, varnost pa mora biti glavna skrb.
2. Druga metoda je reakcija nitrifikacije, ki jo katalizira fosforjev pentoksid. Poseben postopek je raztapljanje 2-amino-5-fluorofenola v acetonu in nato dodajanje majhne količine fosforjevega pentoksida. V reakcijski sistem dodajte dušikovo kislino v obliki titracije in med reakcijo vzdržujte temperaturo reakcijskega sistema pod 0 stopinjo. Po končani reakciji reakcijski produkt speremo z vodo, raztopimo z razredčeno kislino in očistimo s kristalizacijo, da dobimo 5-fluoro-2-nitroanilin. Posebni koraki so naslednji:
1. Pripravite reaktante: zmešajte organsko spojino, ki vsebuje amino skupine, z dušikovo kislino in dodajte katalizator fosforjev pentoksid.
2. Katalizator deluje: katalizator fosforjevega pentoksida ima katalitično vlogo in pospešuje hitrost reakcije.
3. Reakcija dehidracije: Pod katalizo fosforjevega pentoksida vodikov ion (Hplus) v molekuli dušikove kisline je podvržen reakciji dehidracije, da nastane nitrozoion (NO2-) in molekula vode (H2O).
4. Reakcija oksidacije: Nitrozo ioni reagirajo s katalizatorjem fosforjevega pentoksida, da proizvedejo kisikove in nitratne ione (NO2 plus).
5. Adicijska reakcija: Nitro ioni napadejo amino skupine v organskih molekulah in tvorijo nitrozo spojine.
6. Nadaljnja oksidacija: nitrozo spojino nadalje oksidira katalizator fosforjevega pentoksida in pretvori v nitro spojino.
7. Kristalizacija ali ekstrakcija: Dobljene nitro spojine po potrebi ločimo s kristalizacijo ali ekstrakcijo.
Skratka, z reakcijo nitriranja, ki jo katalizira fosforjev pentoksid, lahko pretvorimo amino skupine v organskih molekulah v nitro skupine. Ta reakcija ima široko paleto aplikacij v medicini, kemični industriji, barvilih in na drugih področjih.
3. Tretja sintetična metoda je pridobivanje ciljnega produkta iz amino spojine z reakcijo aminacije tvorbe vezi CN. Pri reakciji najprej dobimo etil 2-amino-5-fluorobenzoat, nato pa z delovanjem katalizatorja izvedemo reakcijo amonolize. Običajno uporabljeni katalizatorji so železove soli, bakrove soli itd. V reakcijski sistem dodajte alkalne snovi, kot je natrijev hidroksid, segrejte reakcijo in pod nenormalnim delovanjem natrijeve soli bo reakcija ustvarila 5-fluoro{{5 }}nitroanilin.
Poskusni koraki so naslednji:
(1.) Najprej posušite izopropilamin v eksikatorju, da zagotovite, da izopropilamin, uporabljen v reakciji, ne vsebuje vlage.
(2.) Zmešajte 5-fluoro-2-nitrobenzojsko kislino in izopropilamin v razmerju 1:2 in dodajte v 500 ml bučko z okroglim dnom.
(3.) Dodajte kislinski katalizator. Na splošno se kot kislinski katalizator uporablja koncentrirana žveplova ali fosforna kislina. V tem poskusu bomo kot kislinski katalizator uporabili koncentrirano žveplovo kislino. V bučko počasi dodamo 25 mL koncentrirane žveplove kisline.
(4.) Bučko postavite v reakcijski kotliček in dodajte izopropilamin, ki je bil pravkar prekuhan do suhega za vnos amino skupin. V reaktor je treba dodati več spiralnih mešal, da zagotovite, da se reaktanti na dnu ne usedejo.
(5.) Vklopite mešalo in reagirajte pri temperaturi 140-150 stopinj 2-3 ur. Dušik se lahko uporablja za hlajenje in nadzor reakcijske temperature med reakcijo.
(6.) Po končani reakciji ohladite reakcijsko zmes s hladno vodo, ji dodajte raztopino natrijevega hidroksida in nevtralizirajte žveplovo kislino v njej.
(7.) Zmes filtriramo in filtrirano trdno snov speremo z vročim etanolom.
(8.) Pripravljen produkt je mogoče identificirati z metodami kemične analize, kot sta NMR in IR.
4. Zadnja predstavljena metoda je sinteza 5-fluoro-2-nitroanilina z reakcijo redukcije. 5-fluoro-2-nitrofenol raztopite v alkoholnem topilu, dodajte natrijev borohidrid kot redukcijsko sredstvo in reakcijsko zmes segrevajte do konca reakcije. Po končani reakciji dodamo kislino za nakisanje in reakcijski produkt speremo z etanolom in vodo, da dobimo čisti 5-fluoro-2-nitroanilin. Sledijo specifični koraki za sintezo 5-fluoro-2-nitroanilina:
(1.) Sinteza 2-fluoro-5-nitroanilina: reagirajte 2-amino-5-fluoronitrobenzen in ocetno kislino v prisotnosti žveplove kisline, da dobimo 2-fluoro{ {6}}nitroanilin.
(2.) Reakcija redukcije: raztopite 2-fluoro-5-nitroanilin v acetonu, dodajte presežek natrijevega sulfita in izvedite redukcijsko reakcijo v pogojih segrevanja z refluksom. Po končani reakciji prenehajte s segrevanjem in sperite z vodo, da dobite 5-fluoro-2-nitroanilin.
Specifični mehanizem redukcijske reakcije:
Natrijev sulfit tvori natrijev bisulfit v vodi. Ta snov ima dobro redukcijsko sposobnost in se lahko izmenjuje z nitro skupino v nitroanilinu, da tvori bolj stabilen nitrozoanilin. Nato pod neprekinjenim delovanjem redukcijskega sredstva pride do adicijske reakcije vodikovih atomov v nitrozoanilinu, da dobimo 5-fluoro-2-nitroanilin.
Pri poskusnem delovanju je treba nadzorovati temperaturo in reakcijski čas, da se izognemo čezmerni redukciji in stranskim produktom. Poleg tega lahko prekomerna uporaba natrijevega sulfita poveča izkoristek redukcijske reakcije.
Zgoraj so navedene različne sintetične metode za 5-fluoro-2-nitroanilin, vsaka metoda ima svoje prednosti in slabosti, primerno sintetično metodo pa je mogoče izbrati glede na dejanske potrebe. Med njimi je strošek sinteze z reakcijo nitracije nizek, vendar je varnostno tveganje veliko, medtem ko je strošek sinteze reakcije redukcije visok, vendar manj nevaren, zato ga je treba skrbno izbrati.