5-Fluór-2-nitroanilínje dôležitá aromatická zlúčenina obsahujúca dusík, ktorá sa široko používa vo farmaceutike, farbivách, materiáloch a iných oblastiach. Nižšie budú predstavené rôzne spôsoby syntézy 5-fluór-2-nitroanilínu.
1. Najprv je predstavená syntéza 5-fluór-2-nitroanilínu aromatickou nitračnou reakciou. Suroviny na reakciu sú p-fluórnitrobenzén a koncentrovaná kyselina dusičná, reakčné podmienky sú všeobecne pri teplote miestnosti, hmotnostný pomer reaktantov je 1:1,3~1,5 a reakčný čas je viac ako 10 hodín. Počas reakcie je potrebné kontrolovať teplotu a pridávať riedidlo na podporu reakcie. Syntetizovaný produkt je červenohnedé bahno, ktoré možno kryštalizovať a premyť, čím sa získa 5-fluór-2-nitroanilín. Princíp spočíva v tom, že pôsobením silného elektrofilného iónu dusíka (Nitróniový ión, NO2 plus), atóm vodíka na aromatickom kruhu aromatickej zlúčeniny je nahradený nitroskupinou (nitroskupina, -NO2), čím sa vytvorí nitrozlúčenina. Konkrétne kroky sú nasledovné:
Krok 1: Príprava nitrovanej zmiešanej kyseliny
Pred prípravou 5-fluór{1}}nitroanilínu je potrebné pripraviť nitrovanú zmesnú kyselinu. Nitračná zmesná kyselina, to znamená zmes kyseliny dusičnej a koncentrovanej kyseliny sírovej, je bežne používaným nitračným činidlom pri príprave nitrozlúčenín. Kroky prípravy betónu sú nasledovné:
(1.) Za určitých podmienok chladenia pomaly kvapkajte koncentrovanú kyselinu sírovú do ochladenej koncentrovanej kyseliny dusičnej;
(2.) Pripravená zmes nitračnej kyseliny by mala byť úplne ochladená a skladovaná v uzavretom zariadení na destiláciu organického rozpúšťadla.
Krok 2: Syntéza 5-fluór-2-nitroanilínu
Po príprave nitrovanej zmesnej kyseliny sa môže uskutočniť syntéza 5-fluór-2-nitroanilínu. Konkrétne kroky sú nasledovné:
(1.) Kyselina 5-fluór-2-aminofenyloctová sa rozpustí v roztoku hydroxidu sodného, extrahuje sa éterom a vysuší sa. Získal sa produkt: kyselina 5-fluór-2-nitrofenyloctová.
(2.) Rozpustite kyselinu 5-fluór-2-nitrofenyloctovú v nitračnej zmiešanej kyseline a pridajte nadbytok koncentrovanej kyseliny sírovej. Teoretický molárny pomer reaktantov je 1:2:3.
(3.) Počas pridávania reaktantov udržujte teplotu reakčnej zmesi maximálne 5 stupňov. Po reakcii počas 1-2 hodín prefiltrujte a premyte zrazeninu ľadovou vodou a nakoniec ju extrahujte éterom, aby ste získali 5-fluór-2-nitroanilín.
zhrnúť:
Pomocou vyššie uvedených krokov možno úspešne syntetizovať 5-fluór-2-nitroanilín. Je potrebné poznamenať, že aromatická nitračná reakcia je veľmi nebezpečná a operátor musí mať veľmi vysoké znalosti v oblasti chemických experimentov a prevádzkové skúsenosti. Pri vykonávaní tejto reakcie by sa mali prísne dodržiavať bezpečnostné prevádzkové postupy laboratória a bezpečnosť by mala byť prvoradým hľadiskom.
2. Druhý spôsob je prostredníctvom nitrifikačnej reakcie katalyzovanej oxidom fosforečným. Konkrétnou operáciou je rozpustenie 2-amino-5-fluórfenolu v acetóne a potom pridanie malého množstva oxidu fosforečného. Pridajte kyselinu dusičnú do reakčného systému v titračnej forme a počas reakcie udržujte teplotu reakčného systému pod 0 stupňom. Po dokončení reakcie sa reakčný produkt premyje vodou, rozpustí sa so zriedenou kyselinou a čistí sa kryštalizáciou, čím sa získa 5-fluór-2-nitroanilín. Konkrétne kroky sú nasledovné:
1. Pripravte reaktanty: organickú zlúčeninu obsahujúcu aminoskupiny zmiešajte s kyselinou dusičnou a pridajte katalyzátor na báze oxidu fosforečného.
2. Katalyzátor funguje: katalyzátor na báze oxidu fosforečného hrá katalytickú úlohu a urýchľuje rýchlosť reakcie.
3. Dehydratačná reakcia: Za katalýzy oxidu fosforečného sa vodíkový ión (Hplus) v molekule kyseliny dusičnej podlieha dehydratačnej reakcii za vzniku nitrózo iónu (NO2-) a molekula vody (H2O).
4. Oxidačná reakcia: Nitroso ióny reagujú s katalyzátorom oxidu fosforečného za vzniku kyslíkových a dusičnanových iónov (NO2 plus).
5. Adičná reakcia: Nitro ióny atakujú aminoskupiny v organických molekulách za vzniku nitrózozlúčenín.
6. Ďalšia oxidácia: Nitrózozlúčenina sa ďalej oxiduje katalyzátorom na báze oxidu fosforečného a premieňa sa na nitrozlúčeninu.
7. Kryštalizácia alebo extrakcia: Podľa potreby sa získané nitrozlúčeniny separujú kryštalizáciou alebo extrakciou.
Záverom možno povedať, že prostredníctvom nitračnej reakcie katalyzovanej oxidom fosforečným môžeme premeniť aminoskupiny v organických molekulách na nitroskupiny. Táto reakcia má široké uplatnenie v medicíne, chemickom priemysle, farbivách a iných oblastiach.
3. Tretím syntetickým spôsobom je získanie cieľového produktu z aminozlúčeniny prostredníctvom aminačnej reakcie tvorby CN väzby. Reakciou sa najskôr získa etyl 2-amino-5-fluórbenzoát a potom sa uskutoční amonolýza pôsobením katalyzátora. Bežne používané katalyzátory sú železnaté soli, medené soli atď. Pridajte do reakčného systému alkalické látky, ako je hydroxid sodný, zahrejte reakciu a pri abnormálnom pôsobení sodnej soli bude reakcia generovať 5-fluór{{5 }}nitroanilín.
Experimentálne kroky sú nasledovné:
(1.) Najprv vysušte izopropylamín v exsikátore, aby ste sa uistili, že izopropylamín použitý v reakcii neobsahuje vlhkosť.
(2.) Zmiešajte kyselinu 5-fluór-2-nitrobenzoovú a izopropylamín v pomere 1:2 a pridajte do 500 ml banky s guľatým dnom.
(3.) Pridajte kyslý katalyzátor. Vo všeobecnosti sa ako kyslý katalyzátor používa koncentrovaná kyselina sírová alebo kyselina fosforečná. V tomto experimente použijeme ako kyslý katalyzátor koncentrovanú kyselinu sírovú. Do banky pomaly pridajte 25 ml koncentrovanej kyseliny sírovej.
(4.) Vložte banku do reakčného kotla a pridajte izopropylamín, ktorý ste práve uvarili na sucho, aby sa vložili aminoskupiny. Do reaktora by sa malo pridať niekoľko špirálových miešadiel, aby sa zabezpečilo, že sa reaktanty na dne neusadia.
(5.) Zapnite miešadlo a reagujte pri teplote 140-150 stupňov počas 2-3 hodín. Dusík sa môže použiť na chladenie a riadenie reakčnej teploty počas reakcie.
(6.) Po skončení reakcie ochlaďte reakčnú zmes studenou vodou, pridajte k nej roztok hydroxidu sodného a neutralizujte v nej kyselinu sírovú.
(7.) Zmes bola prefiltrovaná a prefiltrovaná pevná látka bola premytá horúcim etanolom.
(8.) Pripravený produkt možno identifikovať metódami chemickej analýzy, ako je NMR a IR.
4. Poslednou prezentovanou metódou je syntéza 5-fluór-2-nitroanilínu redukčnou reakciou. 5-fluór{4}}nitrofenol sa rozpustí v alkoholovom rozpúšťadle, pridá sa borohydrid sodný ako redukčné činidlo a reakčná zmes sa zahrieva až do konca reakcie. Po ukončení reakcie sa pridá kyselina na okyslenie a reakčný produkt sa premyje etanolom a vodou, čím sa získa čistý 5-fluór-2-nitroanilín. Nasledujú konkrétne kroky syntézy 5-fluór-2-nitroanilínu:
(1.) Syntéza 2-fluór-5-nitroanilínu: reakciou 2-amino-5-fluórnitrobenzénu a kyseliny octovej v prítomnosti kyseliny sírovej získate 2-fluór{ {6}}nitroanilín.
(2.) Redukčná reakcia: Rozpustite 2-fluór-5-nitroanilín v acetóne, pridajte nadbytok siričitanu sodného a vykonajte redukčnú reakciu za podmienok refluxu. Po dokončení reakcie zastavte zahrievanie a premyte vodou, aby ste získali 5-fluór-2-nitroanilín.
Špecifický mechanizmus redukčnej reakcie:
Siričitan sodný tvorí vo vode hydrogensiričitan sodný. Táto látka má dobrú redukovateľnosť a môže sa vymeniť s nitroskupinou v nitroanilíne za vzniku stabilnejšieho nitrózoanilínu. Potom za nepretržitého pôsobenia redukčného činidla dochádza k adičnej reakcii atómov vodíka v nitrózoanilíne, čím sa získa 5-fluór-2-nitroanilín.
V experimentálnej prevádzke je potrebné kontrolovať teplotu a reakčný čas, aby sa zabránilo nadmernej redukcii a vedľajším produktom. Okrem toho nadmerné používanie siričitanu sodného môže zvýšiť výťažok redukčnej reakcie.
Vyššie uvedené sú rôzne syntetické metódy pre 5-fluór-2-nitroanilín, pričom každá metóda má svoje výhody a nevýhody a vhodnú syntetickú metódu je možné vybrať podľa skutočných potrieb. Spomedzi nich sú náklady na syntézu prostredníctvom nitračnej reakcie nízke, ale bezpečnostné riziko je vysoké, zatiaľ čo náklady na syntézu redukčnej reakcie sú vysoké, ale menej nebezpečné, takže je potrebné ich starostlivo vybrať.