Нитросоединения. Классификация и номенклатура нитросоединений.
Нитросоединения − это производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода заменены на нитрогруппу NO2. Нитросоединения классифицируют по следующим признакам: 1. В зависимости от строения R, с которым связана NO2 различают: · Сsp3−NO2:нитроалканы R-CH2-NO2, нитроциклоалканы C6H11NO2, нитроарены с нитрогруппой в боковой цепи C6H5 CH2-NO2; · Сsp2−NO2:нитроалкены R-CH=CH- NO2 и нитроарены C6H5 -NO2. 2. В зависимости от типа атома С-sp3, связанного с нитрогруппой, выделяют: 3. В зависимости от количества нитрогрупп: · мононитросоединения; · ди-, … полинитросоединения. Номенклатура нитросоединений. Группу -NO2 указывают только с помощью префикса «нитро», нумерацию начинают с конца углеродной цепи со стороны NO2-группы, если нет более старших групп (OH, NH2, COH, COOH, SO3H и др.) Примеры соединений: Способы получения. 1. Прямое нитрование. 1.1. Нитрование алканов. Промышленным методом получения нитросоединений является парофазное нитрование алканов действием 50–70 % HNO3 при 400–700 °С в реакторе проточного типа, обеспечивающем время контакта реагентов ~ 2 с, либо действием N2O4 при 250–600 °С. Эти реакции происходят по свободно-радикальному механизму. Активным радикалом в этом процессе является NO2•, поэтому таким методом можно получать только простейшие нитроалканы и обычно образуется смесь изомеров. В этих условиях реакция протекает менее селективно и сопровождается крекингом алкана. По жидкофазному способу алканы нитруют разбавленной азотной кислотой (реакция Коновалова).
1.2. Нитрование аренов. Производные бензола, содержащие электронодонорные заместители, нитрируют мягкими нитрующими агентами (смесь HNO3+CH3COOH, ацетилнитрат CH3COONO2, разбавленная HNO3) при пониженной температуре. Производные бензола, содержащие электроноакцепторные заместители, нитруют в более жестких условиях, применяя нитрующие смеси с малым содержанием воды (смесь KNO3+ H2SO4) и повышенные температуры. Используемые нитрующие агенты по уменьшению их реакционной способности можно расположить в следующий ряд: Однако метод прямого нитрования арена оказывается непригоден, если в ароматическом цикле присутствует заместитель, не позволяющий ввести NO2-группу в желаемое положение. п-Нитроанилин не может быть получен прямым нитрованием анилина нитрующей смесью, т.к. нитрующая смесь окисляет аминогруппу, что приводит к получению смеси смолообразных продуктов реакции, а не целевого п-нитроанилина. Втаких ситуациях для решения синтетической задачи прибегают: · либо к тактике видоизменения (трансформации) заместителя; · либо изменяют порядок введения функциональных групп в ароматический цикл. Тактика видоизменения (трансформации) заместителя иллюстрируется нижеприведенной схемой: Тактика изменения порядка введения функциональных групп в ароматический цикл может быть проиллюстрирована следующим примером. В качестве исходного соединения при синтезе п-нитробензойной кислоты предлагается использовать не бензойную кислоту, а толуол: 2. Замещение галогена на нитрогруппу в галогеналканах. Нитропроизводные образуются наряду с нитритами при взаимодействии алкилгалогенидов, преимущественно бромидов и иодидов, с неорганическими нитритами. Реакция происходит по механизму SN2, в связи с чем наилучшими растворителями для ее проведения являются апротонные диполярные растворители типа диметилформамида и диметилсульфоксида. По этой схеме, например, можно получить нитропропан и нитрометан: Из-за амбидентных свойств нитрит-иона в качестве побочного продуктав таких реакциях образуются алкилнитриты R-O-NO. Нитрометан лабораторным способом получают, используя реакцию хлоруксусной кислоты с нитритом натрия, при этом промежуточно образующаяся нитроуксусная кислота декарбоксилируется в условиях реакции: 3. Получение вторичных, третичных и ароматических нитросоединений реакциями окисления. 3.1. Окислением оксимов кетонов. Вторичные нитросоединения могут быть получены окислением оксимов кетонов органическими надкислотами: . 3.2. Окислением третичных аминов. Третичные нитроалканы могут быть получены окислением аминов, первичная аминогруппа в которых связана с третичным атомом углерода, действием перманганата калия. Если первичная аминогруппа расположена у первичного или вторичного атома углерода, для ее окисления до нитрогруппы используют органические надкислоты или озон. Окисление первичной ароматической аминогруппы в нитрогруппу проводят трифторнадуксусной кислотой: Кроме того, для перевода аминогруппы, связанной с бензольным кольцом, в нитро- можно использовать двухстадийный синтез через соответствующую соль диазония.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|