1. Нитросоединения
1.1. Способы получения нитросоединений
1.2. Реакции нитросоединений
1.2.1. Таутомерия алифатических нитросоединений
1.2.2. Конденсация алифатических нитросоединений с альдегидами и кетонами
1.2.3. Восстановление нитросоединений
1. НИТРОСОЕДИНЕНИЯ
Нитросоедингениями называют производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на нитрогруппу -NO2
. В зависимости от углеводородного радикала, к которому присоединена нитрогруппа, нитросоединения делятся на ароматические и алифатические. Алифатические соединения различают как первичные 1о, вторичные 2 о и третичные 3о, в зависимости от того к 1 о, 2 о или 3о атому углерода присоединена нитрогруппа.
Нитрогруппу –NO2 не следует путать с нитритной группой -ONO. Нитрогруппа имеет следующее строение:
Наличие полного положительного заряда на атоме азота обусловливает наличие у нее сильного -I-эффекта. Наряду с сильным -I-эффектом нитрогруппа обладает сильным -М-эффектом.
Упр. 1. Рассмотрите строение нитрогруппы и ее влияние на направление, и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре.
1.1. Способы получения нитросоединений
Практически все способы получения нитросоединений были уже рассмотрены в предыдущих главах. Ароматические нитросоединения получают, как правило, прямым нитрованием аренов и ароматических гетероциклических соединений. Нитроциклогексан в промышленных условиях получают нитрованием циклогексана:
(1)
Таким же путем получают и нитрометан, однако в лабораторных условиях его получают из хлоруксусной кислоты в результате реакций (2-5). Ключевой стадией из них является реакция (3), проходящая по механизму SN2.
(2)
Хлоруксусная кислота Хлорацетат натрия
(3)
(4)
Нитроуксусная кислота
(5)
Нитрометан
1.2. Реакции нитросоединений
1.2.1. Таутомерия алифатических нитросоединений
Вследствие сильных электроноакцепторных свойств нитрогруппы, a-атомы водорода обладают повышенной подвижностью и поэтому первичные и вторичные нитросоединения являются С-Н-кислотами. Так, нитрометан является довольно сильной кислотой (pKa 10,2) и в щелочной среде легко превращается в резонансностабилизированный анион:
(6)
Нитрометан pKa 10,2 Резонансностабилизированный анион
Упр.2. Напишите реакции (а) нитрометана и (б) нитроциклогексана с водным раствором NaOH.
1.2.2. Конденсация алифатических нитросоединений с альдегидами и кетонами
Нитрогруппа может быть введена в алифатические соединения альдольной реакцией между анионом нитроалкана и альдегидом или кетоном. В нитроалканах a-атомы водорода даже более подвижны, чем в альдегидах и кетонах и поэтому они могут вступать с альдегидами и кетонами в реакции присоединения и конденсации предоставляя свои a-атомы водорода. С алифатическими альдегидами обычно проходят реакции присоединения, а с ароматическими – исключительно конденсации.
Так, нитрометан присоедняется к циклогексанону,
(7)
1-Нитрометилциклогексанол
но конденсируется с бензальдегидом,
(8)
В реакции присоединения с формальдегидом участвуют все три атома водорода нитрометана и образуется 2-гидроксиметил-2-нитро-1,3-динитропропан или триметилолнитрометан.
(9)
Конденсацией нитрометана с гексаметилентетрамином мы получили 7-нитро-1,3,5-триазаадамантан:
(10)
Упр. 3. Напишите реакции формальдегида (а) с нитрометаном и (б) с нитроциклогексаном в щелочной среде.
1.2.3. Восстановление нитросоединений
Нитрогруппу восстанавливают в аминогруппу различными восстановителями (11.3.3). Гидрированием нитробензола под давлением в присутствии никеля Ренея в промышленных условиях получают анилин
(11) (11 32)
Анилин
В лабораторных условиях вместо водорода можно использовать гидразин, разлагающийся в присутствии никеля Ренея с выделением водорода.
(12)
7-нитро-1,3,5-триазаадамантан 7-амино-1,3,5-триазаадамантан
Нитросоединения восстанавливают металлами в кислой среде с последующим подщелачиванием
(13) (11 33)
В зависимости от рН среды и используемого восстановителя могут быть получены различные продукты. В нейтральной и щелочной среде активность обычных восстанавливающих агентов по отношению к нитросоединениям меньше, чем в кислой среде. Характерным примером может служить восстановление нитробензола цинком. В избытке соляной кислоты цинк восстанавливает нитробензол в анилин, в то время как в буферном растворе аммонийхлорида - в фенилгидроксиламин:
(14)
В кислой среде арилгидроксиламины подвергаются перегруппировке:
(15)
п-Аминофенол используется в качестве проявителя в фотографии. Фенилгидроксиламин далее может быть окислен до нитрозобензола:
(16)
Нитрозобензол
Восстановлением нитробензола хлоридом олова (II) получают азобензол, а цинком в щелочной среде – гидразобензол.
(17)
(18)
Обработкой нитробензола раствором щелочи в метаноле получают азоксибензол, при этом метанол окисляется в муравьиную кислоту.
(19)
Известны методы неполного восстановления и нитроалканов. На этом основан один из промышленных методов получения капрона. Нитрованием циклогексана получают нитроциклогексан, который восстановлением переводят в оксим циклогексанона и далее с помощью перегруппировки Бекмана - в капролактам и полиамид - исходное вещество для приготовления волокна - капрона:
Восстановление нитрогруппы продуктов альдольного присоединения (7) является удобным способом получения b-аминоспиртов.
(20)
1-Нитрометилциклогексанол 1-Аминометилциклогексанол
Использование в качестве восстановителя сероводорода позволяет восстанавливать одну из нитрогрупп в динитроаренах:
(11 34)
м-Динитробензол м-Нитроанилин
(21)
2,4-Динитроанилин 4-Нитро-1,2-диаминобензол
Упр.4. Напишите реакции восстановления (а) м-динитробензола оловом в соляной кислоте, (б) м-динитробензола сероводородом, (в) п-нитротолуола цинком в буферном растворе хлорида аммония.
Упр.5. Завершите реакции:
(а) (б)
2. Амины
По систематической номенклатуре амины называют путем добавления приставки амин к названию углеводорода. По рациоальной номенклатуре их рассматривают как алкил или ариламины.
Метанамин Этанамин N-Метилэтанамин N-Этилэтанамин
(метиламин) (этиламин) (метилэтиламин) (диэтиламин)
N,N-Диэтилэтанамин 2-Аминоэтанол 3-Аминопропановая
триэтиламин) (этаноламин) кислота
Циклогексанамин Бензоламин N-Метилбензоламин 2-Метилбензоламин
(циклогексиламин) (анилин) (N-метиланилин) (о-толуидин)
Гетероциклические амиы называют по соответствующему углеводороду вставляя приставку аза-, диаза- или триаза- для обозачения количества атомов азота.
1-Азациклопета- 1,2-Диазациклопета- 1,3-Диазациклопета-
2,4-диен 2,4-диен 2,4-диен
Другие работы по теме:
Гигиена окружающей среды и здоровье человека
Роль гигиенической и экологической наук в обеспечении профилактических задач здравоохранения. Медицина окружающей среды. Факторы, формирующие здоровье населения. Окружающая среда и здоровье населения. Изменения показателей здоровья населения. Морбидность.
Экологические основы природопользования 5
НООСФЕРА (от греч. noos - разум и сфера), сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития (для
Экохимия
Химическое загрязнение биосферы. Загрязнение воздуха. Фотохимический туман (смог). Проблема контролирования выброса в атмосферу.
Реакции аминов
По рациональной номенклатуре амины - это алкил или ариламины. Алкилирование алкилгалогенидами и окисление третичных аминов. Ацилирование и действие сульфонилхлоридов, замещение ароматических аминов в кольцо. Взаимодействие аминов с азотистой кислотой.
ИК-спектральное проявление водородных связей
Сущность и природа водородной связи. Водородные связи и свойства органических соединений. Метод инфракрасной спектроскопии. Инфракрасное излучение и колебания молекул. Анализ спектральных характеристик растворов пространственно-затрудненных фенолов.
Химия Шпаргалка
Азотосодержащ. в-ва. Нитросоединения, Амины, аминокислоты, белки. Амины. получение: R-NO2 +6H->R-NH2 +2H20 (нитросоед.) (амин) первичные: H-N-CH3 (метиламин)
Экстракция
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Нитрование n-нитроацетанилид
Способы получения нитросоединений, химические свойства, таутометрия нитросоединений. Конденсация алифатических нитросоединений с альдегидами и кетонами. Правила работы в лаборатории в органической химии. Применение нитросоединений в народном хозяйстве.
Алифатические нитросоединения
Понятие нитросоединений, их сущность и особенности, основные химические свойства. Классификация нитросоединений, их разновидности и характеристика, отличительные черты и способы получения. Парофильное нитрование, его применение в промышленности.
Химия (Шпаргалка)
Азотосодержащ. в-ва. Нитросоединения, Амины, аминокислоты, белки. Амины. получение: R-NO +6H->R-NH (нитросоед.) (амин) первичные: H-N-CH (метиламин)
Синтез 4-бром-4’-гидроксибифенила
Рассмотрение трех основных методов получения 4,4'-дизамещенных бифенилов. Синтезирование 4-бром-4'-гидроксибифенила с общим выходом по трем стадиям. Исследование методики ускоренного выделения свободного 4-бром-4'-аминобифенила из его гидрохлорида.
Синтез нитрата адмантана
Адамантан-родоначальник гомологического ряда семейства углеводородов алмазоподобного строения диамантана, триамантана. Возникновение и развитие на основе химии адамантана одной из областей современной органической химии-химии органических полиэдранов.
Синтез и свойства амилнитрита
Амилнитрит, как противоядие при отравлениях. Проблема нитратов и нитритов. Методика синтеза. Неорганические и органические нитриты. Способы получения нитросоединений. Реакции нитросоединений. Амины. Диазо- и азосоединения. Реакции солей арилдиазония.
Амины
Аминами называются органические производные аммиака, в котором один, два или все три атома водорода замещены на углеводородные радикалы ( предельные, непредельные, ароматические).
по Охране труда
Вопросы контрольной работы: 13. Трехступенчатый контроль за охраной труда. 23. Действие вредных, агрессивных и ядовитых веществ на организм человека и их предельно допустимые концентрации, методы и средства оценки.
Технология производства нитробензола
Составление и описание технологической схемы производства нитробензола, материального баланса процесса, расчет технологических и технико-экономических показателей. Состав нитрующей смеси, нитратор непрерывного действия, пропускная способность установки.
Производство нитробензола
Технологическая схема производства нитробензола. Материальный баланс процесса. Расчет технологических и технико-экономических показателей. Реклама оптовых поставок нитробензола в качестве сырья для производства анилина и селективного растворителя.
Химия промышленно-взрывчатых веществ
Помимо действия, производимого сжатыми газами, ударная волна также проявляет сильное разрушающее действие, в том числе и на больших расстояниях, где газы взрыва уже не показывают заметного эффекта. Ударная волна постепенно переходит в звуковую
Профессиональные интоксикации
Общая характеристика промышленных ядов. Пути поступления ядов в организм, их биотрансформация и депонирование. Механизм действия и пути выведения промышленных ядов из организма. Основные принципы оказания неотложной помощи при острых отравлениях.
Проблемы накопления нитратов в продукции растениеводства
Токсичность нитратов в питании человека Интенсификация сельскохозяйственного производства – естественный процесс, присущий эпохе научно-технического прогресса. По сути, это качественно новый уровень антропогенного воздействия человека на окружающую среду, при котором достижения науки и техники направлены на увеличения уровня производства пищевых продуктов, в первую очередь растительных.
Ароматические углеводороды (арены)
Понятие ароматических углеводородов, их применение, физико-химические и пожаровзрывоопасные свойства. Современное представление о строении молекулы бензола. Гомологический ряд бензола, номенклатура, изомерия. Токсичность аренов.
ЗАгрязнение атмосферы 13
Загрязнение атмосферы — привнесение в атмосферный воздух новых нехарактерных для него физических, химических и биологических веществ или изменение естественной средне многолетней концентрации этих веществ в нём.
Требования к условиям труда
ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ ОСНОВНОЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЙ ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ГОСТ 12.1.005-88 распространяется на воздух рабочей зоны производственных помещений предприятий народного хозяйства страны, а также опытно-экспериментальных производств и устанавливает общие санитарно-гигиенические требования к температуре, влажности, скорости движения воздуха и содержанию вредных веществ рабочей зоны.
Средства индивидуальной защиты органов дыхания
Средства индивидуальной защиты органов дыхания К средствам индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) относятся: респираторы, промышленные противогазы и изолирующие дыхательные аппараты.
Контроль воздуха рабочей зоны. Нормирование вредных веществ
Безопасная для жизни и здоровья производственная среда. ПДК некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Химический газоанализатор. Аспиратор для отбора проб воздуха. Контроль запыленности воздуха в рабочей зоне. Счетный электрический метод.