5-Fluoro-2-nitroanilinasyra svarbus azoto turintis aromatinis junginys, plačiai naudojamas farmacijoje, dažuose, medžiagose ir kitose srityse. Toliau bus pristatyti įvairūs 5-fluor-2-nitroanilino sintetiniai metodai.
1. Pirmiausia įvedama 5-fluor-2-nitroanilino sintezė aromatinės nitrinimo reakcijos būdu. Reakcijos žaliavos yra p-fluornitrobenzenas ir koncentruota azoto rūgštis, reakcijos sąlygos paprastai yra kambario temperatūroje, reagentų masės santykis yra 1:1,3–1,5, o reakcijos laikas yra daugiau nei 10 valandų. Reakcijos metu būtina kontroliuoti temperatūrą ir įpilti skiediklio, kad paskatintų reakciją. Susintetintas produktas yra rausvai rudas purvas, kurį galima kristalizuoti ir nuplauti, kad gautųsi 5-fluor-2-nitroanilinas. Principas yra tas, kad veikiant stipriam elektrofiliniam azoto jonui (nitronio jonai, NO2 plius), vandenilio atomas aromatinio junginio aromatiniame žiede yra pakeistas nitro grupe (Nitro grupė, -NO2), taip susidaro nitro junginys. Konkretūs veiksmai yra tokie:
1 žingsnis: nitrintos mišrios rūgšties paruošimas
Prieš ruošiant 5-fluor-2-nitroaniliną, būtina paruošti nitrintą mišrią rūgštį. Nitruojanti mišri rūgštis, tai yra azoto rūgšties ir koncentruotos sieros rūgšties mišinys, yra dažniausiai naudojamas nitravimo agentas nitro junginiams gaminti. Betono paruošimo etapai yra tokie:
(1.) Tam tikromis aušinimo sąlygomis lėtai įlašinkite koncentruotą sieros rūgštį į atšaldytą koncentruotą azoto rūgštį;
(2.) Paruošta sumaišyta nitrinimo rūgštis turi būti visiškai atvėsinta ir laikoma uždarame organinio tirpiklio distiliavimo įrenginyje.
2 veiksmas: 5-fluor-2-nitroanilino sintezė
Paruošus nitrintą mišrią rūgštį, galima atlikti 5-fluor-2-nitroanilino sintezę. Konkretūs veiksmai yra tokie:
(1.) Ištirpinkite 5-fluor-2-aminofenilacto rūgštį natrio hidroksido tirpale, ekstrahuokite eteriu ir išdžiovinkite. Gautas produktas: 5-fluor-2-nitrofenilacto rūgštis.
(2.) Ištirpinkite 5-fluor-2-nitrofenilacto rūgštį nitrinančioje mišrioje rūgštyje ir įpilkite koncentruotos sieros rūgšties perteklių. Reagentų teorinis molinis santykis yra 1:2:3.
(3.) Dedant reagentus, reakcijos mišinio temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 5 laipsniai. Reagavus 1-2 val., filtruokite ir nuplaukite nuosėdas lediniu vandeniu ir galiausiai ekstrahuokite eteriu, kad gautumėte 5-fluor-2-nitroaniliną.
Apibendrinti:
Atlikus pirmiau nurodytus veiksmus, 5-fluor-2-nitroanilinas gali būti sėkmingai susintetintas. Pažymėtina, kad aromatinio nitrinimo reakcija yra labai pavojinga, o operatorius turi turėti labai aukštus cheminių eksperimentų įgūdžius ir darbo patirtį. Atliekant šią reakciją, reikia griežtai laikytis saugos laboratorijos darbo procedūrų, o sauga turėtų būti svarbiausia.
2. Antrasis metodas yra nitrifikacijos reakcija, kurią katalizuoja fosforo pentoksidas. Konkreti operacija yra ištirpinti 2-amino-5-fluorfenolį acetone ir įpilti nedidelį kiekį fosforo pentoksido. Į reakcijos sistemą įpilkite azoto rūgšties titravimo forma ir reakcijos metu palaikykite reakcijos sistemos temperatūrą žemesnę nei 0 laipsnio. Reakcijai pasibaigus, reakcijos produktas plaunamas vandeniu, ištirpinamas praskiesta rūgštimi ir išgryninamas kristalizuojant, kad gautųsi 5-fluor-2-nitroanilinas. Konkretūs veiksmai yra tokie:
1. Paruoškite reagentus: organinį junginį, kuriame yra amino grupių, sumaišykite su azoto rūgštimi ir įpilkite fosforo pentoksido katalizatoriaus.
2. Katalizatorius veikia: fosforo pentoksido katalizatorius atlieka katalizatoriaus vaidmenį ir pagreitina reakcijos greitį.
3. Dehidratacijos reakcija: katalizuojant fosforo pentoksidui, vandenilio jonas (Hpliusas) azoto rūgšties molekulėje vyksta dehidratacijos reakcija, kad susidarytų nitrozo jonai (NO2-) ir vandens molekulė (H2O).
4. Oksidacijos reakcija: Nitrozo jonai reaguoja su fosforo pentoksido katalizatoriumi, kad susidarytų deguonies ir nitratų jonai (NO2 plius).
5. Sudėjimo reakcija: Nitro jonai atakuoja aminogrupes organinėse molekulėse ir sudaro nitrozo junginius.
6. Tolesnė oksidacija: nitrozo junginys toliau oksiduojamas fosforo pentoksido katalizatoriumi ir paverčiamas nitro junginiu.
7. Kristalizacija arba ekstrahavimas: Pagal poreikį gauti nitro junginiai atskiriami kristalizacijos arba ekstrahavimo būdu.
Apibendrinant, per nitravimo reakciją, kurią katalizuoja fosforo pentoksidas, organinių molekulių amino grupes galime paversti nitro grupėmis. Ši reakcija plačiai naudojama medicinoje, chemijos pramonėje, dažuose ir kitose srityse.
3. Trečiasis sintetinis metodas yra gauti tikslinį produktą iš amino junginio per CN jungties susidarymo aminavimo reakciją. Reakcijoje pirmiausia gaunamas etilo 2-amino-5-fluorbenzoatas, o tada, veikiant katalizatoriui, vyksta amonolizės reakcija. Dažniausiai naudojami katalizatoriai yra geležies druskos, vario druskos ir kt. Į reakcijos sistemą įpilkite šarminių medžiagų, tokių kaip natrio hidroksidas, kaitinkite reakciją ir, esant neįprastam natrio druskos poveikiui, reakcijos metu susidarys 5-fluoras{{5 }}nitroanilinas.
Eksperimento etapai yra tokie:
(1.) Pirmiausia išdžiovinkite izopropilaminą eksikatoriuje, kad įsitikintumėte, jog reakcijoje naudojamas izopropilaminas neturi drėgmės.
(2.) Sumaišykite 5-fluor-2-nitrobenzenkarboksirūgštį ir izopropilaminą santykiu 1:2 ir supilkite į 500 ml apvaliadugnę kolbą.
(3.) Įpilkite rūgšties katalizatoriaus. Paprastai kaip rūgštinis katalizatorius naudojama koncentruota sieros rūgštis arba fosforo rūgštis. Šiame eksperimente kaip rūgštinį katalizatorių naudosime koncentruotą sieros rūgštį. Į kolbą lėtai įpilkite 25 ml koncentruotos sieros rūgšties.
(4.) Įdėkite kolbą į reakcijos virdulį ir įpilkite ką tik sauso virinto izopropilamino, kad būtų įvestos amino grupės. Į reaktorių reikia įdėti keletą spiralinių maišytuvų, kad dugne esantys reagentai nenusėstų.
(5.) Įjunkite maišytuvą ir reaguokite 140-150 laipsnio temperatūroje 2-3 valandas. Azotas gali būti naudojamas reakcijos temperatūrai vėsinti ir kontroliuoti reakcijos metu.
(6.) Pasibaigus reakcijai, reakcijos mišinį atvėsinkite šaltu vandeniu, į mišinį įpilkite natrio hidroksido tirpalo ir neutralizuokite jame esančią sieros rūgštį.
(7.) Filtruokite mišinį ir išplaukite išfiltruotą kietą medžiagą karštu etanoliu.
(8.) Paruoštą produktą galima identifikuoti cheminės analizės metodais, tokiais kaip BMR ir IR.
4. Paskutinis pateiktas metodas yra 5-fluor-2-nitroanilino sintezė redukcijos reakcijos būdu. Ištirpinkite 5-fluor-2-nitrofenolį alkoholio tirpiklyje, kaip reduktorių įpilkite natrio borohidrido ir kaitinkite reakciją iki reakcijos pabaigos. Pasibaigus reakcijai, rūgštinimui pridedama rūgštis, o reakcijos produktas plaunamas etanoliu ir vandeniu, kad būtų gautas grynas 5-fluor-2-nitroanilinas. Toliau pateikiami konkretūs 5-fluor-2-nitroanilino sintezės veiksmai:
(1.) 2-fluoro-5-nitroanilino sintezė: reaguojant 2-amino-5-fluornitrobenzenui ir acto rūgščiai dalyvaujant sieros rūgščiai, gaunamas 2-fluoras{ {6}}nitroanilinas.
(2.) Redukcijos reakcija: ištirpinkite 2-fluor-5-nitroaniliną acetone, pridėkite natrio sulfito perteklių ir atlikite redukcijos reakciją kaitinant su grįžtamu šaldytuvu. Reakcijai pasibaigus nustokite kaitinti ir nuplaukite vandeniu, kad gautumėte 5-fluor-2-nitroaniliną.
Specifinis redukcijos reakcijos mechanizmas:
Natrio sulfitas vandenyje sudaro natrio bisulfitą. Ši medžiaga turi gerą redukciją ir gali keistis su nitroanilino grupe, kad susidarytų stabilesnis nitrozoanilinas. Tada, nuolat veikiant reduktoriui, nitrozoaniline įvyksta vandenilio atomų pridėjimo reakcija ir gaunamas 5-fluor-2-nitroanilinas.
Eksperimentinės operacijos metu būtina kontroliuoti temperatūrą ir reakcijos laiką, kad būtų išvengta per didelio redukavimo ir šalutinių produktų. Be to, per didelis natrio sulfito naudojimas gali padidinti redukcijos reakcijos išeigą.
Aukščiau pateikiami įvairūs 5-fluor-2-nitroanilino sintetiniai metodai, kiekvienas metodas turi savų privalumų ir trūkumų, o tinkamas sintetinis metodas gali būti parinktas pagal faktinius poreikius. Tarp jų sintezės per nitrinimo reakciją kaina yra maža, tačiau saugumo rizika yra didelė, o redukcijos reakcijos sintezės kaina yra didelė, bet mažiau pavojinga, todėl ją reikia atidžiai pasirinkti.