5-Fluor-2-nitroanilinfontos nitrogéntartalmú aromás vegyület, amelyet széles körben használnak a gyógyszeriparban, színezékekben, anyagokban és más területeken. Az alábbiakban bemutatjuk a 5-fluor-2-nitroanilin különféle szintetikus módszereit.
1. Először a 5-fluor-2-nitroanilin aromás nitrálási reakcióval történő szintézisét mutatjuk be. A reakció nyersanyaga p-fluor-nitro-benzol és tömény salétromsav, a reakciókörülmények általában szobahőmérsékleten, a reagensek tömegaránya 1:1,3-1,5, a reakcióidő több mint 10 óra. A reakció során ellenőrizni kell a hőmérsékletet, és hígítószert kell hozzáadni a reakció elősegítésére. A szintetizált termék egy vörösesbarna iszap, amelyet kristályosítva és mosva 5-fluor-2-nitroanilint kapunk. Az alapelv az, hogy erős elektrofil nitrogénion hatására (Nitronium ion, NO2 plusz), az aromás vegyület aromás gyűrűjén a hidrogénatomot nitrocsoport helyettesíti (Nitro csoport, -NO2), ezáltal nitrovegyület képződik. A konkrét lépések a következők:
1. lépés: Nitrált vegyes sav előállítása
A 5-fluor-2-nitroanilin előállítása előtt nitrált vegyes savat kell készíteni. A nitráló vegyes sav, azaz salétromsav és tömény kénsav keveréke a nitrovegyületek előállításánál általánosan használt nitrálószer. A beton előkészítésének lépései a következők:
(1.) Bizonyos hűtési körülmények között tömény kénsavat lassan csepegtessünk a lehűtött tömény salétromsavba;
(2.) Az elkészített kevert nitrálósavat teljesen le kell hűteni és zárt szerves oldószeres lepárló berendezésben kell tárolni.
2. lépés: 5-fluor-2-nitroanilin szintézise
A nitrált vegyes sav elkészítése után elvégezhető a 5-fluor-2-nitroanilin szintézise. A konkrét lépések a következők:
(1.) Oldjuk fel a 5-fluor-2-amino-fenil-ecetsavat nátrium-hidroxid-oldatban, extraháljuk éterrel és szárítsuk meg. A terméket kaptuk: 5-fluor-2-nitro-fenil-ecetsav.
(2.) Oldja fel a 5-fluor-2-nitro-fenil-ecetsavat nitráló vegyes savban, és adjon hozzá feleslegben tömény kénsavat. A reaktánsok elméleti mólaránya 1:2:3.
(3.) A reagensek hozzáadása közben a reakcióelegy hőmérsékletét ne haladja meg az 5 fokot. 1-2 órán át tartó reakció után szűrjük le, és a csapadékot jeges vízzel mossuk, végül éterrel extraháljuk, így 5-fluor-2-nitroanilint kapunk.
Összesít:
A fenti lépésekkel a 5-fluor-2-nitroanilin sikeresen szintetizálható. Meg kell jegyezni, hogy az aromás nitrálási reakció nagyon veszélyes, és a kezelőnek nagyon magas kémiai kísérleti készségekkel és üzemeltetési tapasztalattal kell rendelkeznie. Ennek a reakciónak a végrehajtása során szigorúan be kell tartani a laboratórium biztonsági működési eljárásait, és elsődleges szempont a biztonság.
2. A második módszer a foszfor-pentoxid által katalizált nitrifikációs reakció. A konkrét művelet az 2-amino-5-fluorfenol acetonban való feloldása, majd kis mennyiségű foszfor-pentoxid hozzáadása. Adjunk hozzá salétromsavat titráló formában a reakciórendszerhez, és tartsuk a reakciórendszer hőmérsékletét 0 fok alatt a reakció alatt. A reakció befejeződése után a reakcióterméket vízzel mossuk, híg savban feloldjuk, és kristályosítással tisztítjuk, így 5-fluor-2-nitroanilint kapunk. A konkrét lépések a következők:
1. Készítse elő a reagenseket: keverje össze az aminocsoportokat tartalmazó szerves vegyületet salétromsavval, és adjon hozzá foszfor-pentoxid katalizátort.
2. A katalizátor működik: a foszfor-pentoxid katalizátor katalitikus szerepet játszik és gyorsítja a reakció sebességét.
3. Dehidratációs reakció: A foszfor-pentoxid katalízise során a hidrogénion (Hplusz) a salétromsavmolekulában dehidratációs reakción megy keresztül nitrozóion (NO2-) és a vízmolekula (H2O).
4. Oxidációs reakció: A nitrozo-ionok reakcióba lépnek foszfor-pentoxid-katalizátorral oxigén- és nitrát-ionokat (NO2 plusz).
5. Addíciós reakció: A nitroionok a szerves molekulák aminocsoportjait megtámadva nitrozovegyületeket képeznek.
6. További oxidáció: A nitrozovegyületet a foszfor-pentoxid katalizátor tovább oxidálja és nitrovegyületté alakítja.
7. Kristályosítás vagy extrakció: Igény szerint a kapott nitrovegyületeket kristályosítással vagy extrakcióval különítjük el.
Összefoglalva, a foszfor-pentoxid által katalizált nitrálási reakció révén a szerves molekulák aminocsoportjait nitrocsoportokká alakíthatjuk. Ezt a reakciót széles körben alkalmazzák az orvostudományban, a vegyiparban, a színezékekben és más területeken.
3. A harmadik szintetikus módszer az aminovegyületből a céltermék kinyerése a CN kötés kialakulásának aminációs reakciójával. A reakció során először etil-2-amino-5--fluor-benzoátot kapnak, majd egy katalizátor hatására ammonolízisreakciót hajtanak végre. A leggyakrabban használt katalizátorok a vassók, rézsók stb. Adjon lúgos anyagokat, például nátrium-hidroxidot a reakciórendszerbe, melegítse fel a reakciót, és a nátriumsó abnormális hatása alatt a reakcióban 5-fluor{{5 képződik. }}nitroanilin.
A kísérleti lépések a következők:
(1.) Először szárítsa meg az izopropil-amint exszikkátorban, hogy biztosítsa, hogy a reakcióban használt izopropil-amin ne tartalmazzon nedvességet.
(2.) Keverje össze a 5-fluor-2-nitrobenzoesavat és az izopropil-amint 1:2 arányban, és adja hozzá egy 500 ml-es gömblombikba.
(3.) Adjunk hozzá savas katalizátort. Savkatalizátorként általában tömény kénsavat vagy foszforsavat használnak. Ebben a kísérletben tömény kénsavat használunk savas katalizátorként. Lassan adjunk hozzá 25 ml tömény kénsavat a lombikba.
(4.) Tegye a lombikot egy reakcióedénybe, és adjon hozzá az imént szárazra forralt izopropil-amint aminocsoportok beviteléhez. Több spirálkeverőt kell a reaktorba helyezni, hogy az alján lévő reagensek ne ülepedjenek le.
(5.) Kapcsolja be a keverőt, és reagáljon 140-150 fokos hőmérsékleten 2-3 órán keresztül. Nitrogént használhatunk a hűtésre és a reakció hőmérsékletének szabályozására a reakció során.
(6.) A reakció befejeződése után a reakcióelegyet hideg vízzel lehűtjük, nátrium-hidroxid-oldatot adunk az elegyhez, és semlegesítjük a kénsavat.
(7.) Az elegyet leszűrjük, és a kiszűrt szilárd anyagot forró etanollal mossuk.
(8.) Az előállított termék kémiai elemzési módszerekkel, például NMR és IR segítségével azonosítható.
4. Az utolsó bemutatott módszer a 5-fluor-2-nitroanilin szintézise redukciós reakcióval. Oldja fel a 5-fluor-2--nitro-fenolt alkoholos oldószerben, adjon hozzá nátrium-bór-hidridet redukálószerként, és melegítse a reakciót a reakció végéig. A reakció befejeződése után savat adunk a savanyításhoz, majd a reakcióterméket etanollal és vízzel mossuk, így tiszta 5-fluor-2-nitroanilint kapunk. A 5-fluor-2-nitroanilin szintézisének lépései a következők:
(1.) 2-fluor-5-nitroanilin szintézise: reagáltassa 2-amino-5-fluor-nitrobenzolt és ecetsavat kénsav jelenlétében, hogy 2-fluor{ {6}}nitroanilin.
(2.) Redukciós reakció: Oldjuk fel a 2-fluor-5-nitroanilint acetonban, adjunk hozzá feleslegben lévő nátrium-szulfitot, és hajtsuk végre a redukciós reakciót visszafolyató hűtő alatt. A reakció befejeződése után állítsa le a melegítést, és mossa le vízzel, hogy 5-fluor-2-nitroanilint kapjon.
A redukciós reakció specifikus mechanizmusa:
A nátrium-szulfit vízben nátrium-hidrogén-szulfitot képez. Ennek az anyagnak jó a redukálhatósága, és a nitro-anilinben lévő nitrocsoporttal kicserélhető, így stabilabb nitrozoanilint képez. Ezután a redukálószer folyamatos hatása alatt hidrogénatomok addíciós reakciója megy végbe a nitrozoanilinben, és így 5-fluor-2-nitroanilint kapunk.
A kísérleti üzemben a hőmérséklet és a reakcióidő szabályozása szükséges a túlzott redukció és a melléktermékek elkerülése érdekében. Ezenkívül a nátrium-szulfit túlzott használata növelheti a redukciós reakció hozamát.
A fentiek számos szintetikus módszert mutatnak be a 5-fluor-2-nitroanilin előállítására, mindegyik módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai, és az aktuális igényeknek megfelelően kiválasztható a megfelelő szintetikus módszer. Ezek közül a nitrálási reakcióval történő szintézis költsége alacsony, de a biztonsági kockázat magas, míg a redukciós reakció szintézisköltsége magas, de kevésbé veszélyes, ezért gondosan kell kiválasztani.