Zyk N.V., Beloglazkina E.K. „Aromaticitate și hidrocarburi aromatice” Nitrare. Pe parcursul reacției de nitrare Calea de sinteză selectată - analiză, descrierea metodelor de realizare a etapelor experimentale

În prezența substituenților în ciclul benzenic, locul de intrare a grupării nitro și condițiile de reacție sunt determinate, ca și în alte reacții de substituție electrofilă, de natura substituentului prezent.

Orientatori de primul fel(OH, OR, OCOR, NH 2, NHR, NR 2, NHCOR, –N=N–, CH 2 Cl, CH 3, F, Cl, Br, I) direcționează gruparea nitro predominant către poziția orto-para și facilitează (cu excepția halogenilor) introducerea acestuia.

Orientanți de al doilea fel(SO 3 H, NO 2, COOH, COOR, CN, CCl 3) direcționează grupul nitro în principal către poziția meta și îngreunează introducerea lui în nucleu.

Compușii care conțin orientanți de tip I sunt nitrați în condiții mai blânde: nitrarea toluenului în compuși mononitro are loc la o temperatură care nu depășește 40°C; Mononitrarea fenolului se efectuează chiar și cu acid azotic diluat la răcire. Viteza reacției depinde, de asemenea, de natura substituenților prezenți în ciclul benzenic. Modificarea comparativă a vitezei de reacție sub influența unui substituent existent poate fi reprezentată schematic una lângă alta, unde grupurile din dreapta clorului accelerează reacția, iar din stânga o încetinesc.

NO2 > SO3H > COOH > CI< CH 3 < OCH 3 < OC 2 H 5 < OH

încetinește viteza

În cazul benzenilor di- și polisubstituiți, efectul substituenților este aditiv. În prezența substituenților de diferite tipuri, locul de intrare a electrofilului este determinat de orientatorul de tip I, deoarece activează nucleul. Dacă ambii substituenți sunt de același fel, atunci locul de intrare este determinat de cel mai puternic:

Nitrarea toluenului cu un amestec de nitrare la 20-30°C conduce la un amestec de o- și p-nitrotolueni cu un randament total aproape cantitativ.

Nitrarea ulterioară a nitrotoluenilor în compuși nitro este efectuată la o temperatură mai ridicată.

Când dinitrotoluenii sunt expuși la acizii azotic și sulfuric fumogen la 110°C, se formează 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), care este utilizat ca exploziv. Pe măsură ce numărul de grupări alchil de pe ciclul benzenic crește, nitrarea devine mai ușoară. Xilenii sunt nitrați mai ușor decât toluenul, iar mesitilena este nitrată în condiții și mai blânde de nitrat de acetil sau benzoil.

Nu este posibil să se introducă mai mult de trei grupări nitro în moleculele de benzen și toluen prin nitrare.

Amino-2-nitrotoluen l-Nitro-p-toluidină sn L h/ 1 mn 0 și Nitrarea cu toluen- reducerea cu sulfură de sodă

M. S. Bykhovskaya descrie o metodă pentru determinarea separată a benzenului și toluenului. Prin nitrare, benzenul este transformat în dinitrobenzen, iar toluenul în trinitrotoluen 77

La fracţionarea părţii lichide a catalizatului, s-au izolat 14,5 g de hidrocarbură per bp. -IG (756 mai) n 1,4967 df 0,8665. O comparație a constantelor acestei fracțiuni cu datele din literatură pentru toluen arată că acesta constă din toluen.

Nitrarea acestei fracțiuni a dat un produs nitro cu p.t. 69°C. Un test de topire mixt cu 2,4-dinitrotoluen nu a produs depresiune.

Producția de xilil. După cum am văzut din lucrările lui Martinsen, odată cu introducerea celei de-a doua grupe metil în nucleu, viteza reacției de nitrare crește semnificativ. Viteza reacției de nitrare a ti-xi-lol este de câteva ori mai mare decât cea a toluenului.

Prin urmare, amestecurile pentru nitrarea xilenului pot fi semnificativ mai slabe decât pentru nitrarea toluenului. Acesta este și motivul pentru care xilenul poate fi nitrat în trinitroxilen chiar și în condiții de fabrică. o singură fază, în timp ce pentru nitrarea cu toluen V o singură fază nu a fost niciodată produs nicăieri, datorită faptului că acesta este asociat cu un consum uriaș de acizi și, prin urmare, neeconomic, ca să nu mai vorbim de alte dificultăți și dezavantaje ale nitrării toluenului în trinitrotoluen în o singură fază.

Formarea unor cantități semnificative de produse zheta-substituite când alchilarea toluenuluiși alți benzeni monosubstituiți pot fi explicați prin reactivitatea ridicată a reactivului de atac. Deoarece bromurarea este un exemplu de reacție de substituție destul de ușoară, în acest caz există diferențe puternice între benzen și toluen, precum și între pozițiile meta și para în toluen.

Nitrarea este mai puțin selectivă decât bromurarea; izopropilarea este mult mai puțin selectivă decât nitrarea. La alchilarea toluenului Se formează 30% din izomerul de vară. Mai mult, cu această reacție diferențele dintre toluen și benzen devin neglijabile.

O revizuire a reacțiilor de substituție din seria aromatică ne permite să facem o paralelă între selectivitatea reacțiilor cu benzen și toluen, pe de o parte, și între pozițiile meta și para din toluen, pe de altă parte. În ambele cazuri, selectivitatea scade odată cu creșterea capacității de reacție a agentului de atac 2. Date din tabel. 4 ilustrează aceste puncte.70

Luând în considerare metodele de determinare a toluenului prezentate în literatură, s-a părut posibil să se utilizeze metoda fotometrică. Acesta din urmă a găsit o largă aplicație pentru determinarea unor cantități mici de toluen, în special în apele uzate și în aerul întreprinderilor industriale. Multe determinări colorimetrice ale toluenului se bazează pe nitrarea și interacțiunea ulterioară a compusului nitro rezultat cu alcalii sau amoniacul în diverși solvenți: acetonă, alcool, metil etil cetonă, butanol, amestec alcool-eter și alții.
În funcție de intensitatea răcirii și agitării, adăugarea de toluen durează 4-8 ore. Temperatura de nitrare se mentine la aproximativ 50° si dupa terminarea turnarii se incalzeste inca o perioada. % oră la 80-90°. Încălzirea mai lungă și mai puternică nu este practică, deoarece după terminarea perfuziei nitrarea cu toluen puțin probabil să continue.

De exemplu, când încălzirea este continuată la 90° timp de 2 ore. Temperatura de solidificare a dinitrotoluenului a crescut într-un caz de la 33,7° la doar 35,6°. La terminarea nitrarii, conținutul aparatului este răcit la o temperatură puțin mai mare decât temperatura. topirea produsului dinitro și presați conținutul reactorului folosind aer comprimat într-unul dintre separatoarele cu plumb (1,2), amestecând amestecul de reacție cu o astfel de cantitate de apă încât diluția să ajungă la aproximativ 16%. În acest caz, la început există o eliberare foarte puternică de oxizi de azot, pentru a căror îndepărtare este necesară o țeavă de evacuare suficient de puternică. După ce a stat câteva ore la o temperatură puțin mai mare decât punctul de topire al produsului nitro, acidul se separă de produs formând stratul superior.377

Categorii

Selectați rubrica 1. PROPRIETĂȚI FIZICE ȘI CHIMICE ALE ȚEIEIULUI ȘI GAZELOR NATURALE 3. BAZELE DEZVOLTĂRII ȘI EXPLOATĂRII ȘI EXPLOATĂRII ZĂMURILOR PETROLIERE 3.1. Funcționarea cu curgere a puțurilor de petrol 3.4. Funcționarea puțurilor prin centrifugă electrică submersibilă 3.6. Conceptul de dezvoltare a sondelor de petrol și gaze 7. METODE DE INFLUENȚĂ PE APROAPE FONDUL AMBEA ZONEI A FORMĂRII PRINCIPALE UNITĂȚI ALE TESTERULUI DE FORMĂȚII Șurub MOTOARE DE COBORS MODURI DE FUNCȚIONARE DE URGENȚĂ ȘI SPECIALE ALE ECHIPAMENTELOR ELECTRICE PENTRU REPARAȚIA ȘI FORAREA PUNZURILOR CAUZĂ LOWLYSIS PUNZURI DE RENDAMENT ANALIZA TEHNOLOGILOR PENTRU REPARAȚII DE CAPITALE PUNZURI Fitinguri cap de sondă DEPOZITURI DE RĂȘINA ASFALTICĂ-PARAFINĂ Fără rubrici UNITĂȚI DE POMPARE PUNZĂ FĂRĂ ASPALȚIE DE GAZ FĂR FUM blogun UNITĂȚI SISTEME DE CIRCULARE. Luptă împotriva hidraților COMBATEREA DEPOZITĂRII PARAFINEI ÎN Țevile de ridicare foraj Foraj lateral FORAGE DIRECTIVE ȘI ORIZONTALE Foraj puțuri FORAGE STRING FORAGE AUTOMATICE STATIONARE CLESTE UNITĂȚI DE FORAT ȘI INSTALATII PENTRU EXPLORARE GEOLOGICĂ FORAJ FORAJ FORAGE URENIA FORAGE FORAGE PLATURI ÎN VALVĂ DE PERMAFROST (MMP). TIPURI DE HETEROGENE ÎN STRUCTURA REZERVĂRILOR DE ȚEI Tipuri de puțuri POMPE SUMMERSIBILE ȘURBĂ ACTIONATE LA CAPATUL DE PUNZĂ CONȚINUT DE UMIDITĂȚI ȘI HIDRAT DE GAZE NATURALE COMPOZIȚIA HIDRAT Influența diferiților factori asupra caracteristicilor PDM-ului PROBLEME DE RESERVA DE SISTEMARE A PROBLEMEI DE IMPLICARE A ECHIPAMENTULUI SI MODUL DE FUNCTIONARE A ESP SELECTAREA MAȘINII DE POMPARE Instalație de ridicare pe gaz LN Operare de ridicare cu gaz a sondelor câmpurilor petroliere Metoda de ridicare a gazului de producere a petrolului GAZE DIN CÂMPURI DE ȚEIȘI ȘI DE GAZ ȘI PROPRIETĂȚILE LOR FORMARE HIDRAT ÎN PUNZURI DE CONDENS GAZE FORMARE HIDRAT ÎN COLECȚIA SISTEMULUI DE TIEIUL protecția unui motor electric submersibil HYDRATE KEY Pompă hidraulică cu piston GKSh-1500MT Capitolul 8. MIJLOACE A ȘI METODE DE CALIBRARE ȘI VERIFICARE SISTEME DE MĂSURARE DE DEBIT POMPE ADUNCI Foraj orizontal MINIERE CONDIȚII GEOLOGICE FORAGE PUTEI ȘI GAZE LONG-LOCALE TRANSPORTUL LONG-METRICOLOR MANOMETRE DE DEFORMARE A ȚEIEI ȘI GAZELOR Electropompe cu membrană UNITATE DIESEL-HIDRAULIC SAT-450 UNITĂȚI DIESEL ȘI DIESEL-HIDRAULICE UNITĂȚI DINAMOMETRĂ CU LMP STRUCTURĂ OJSC „ORENBURGNEFT” producție ulei producție ulei în condiții dificile PRODUCTIE ULEIUL UTILIZARE PRESIUNE PRELUARE UMIDARE UTILIZARE PRESIUNE Acid soluții în sondele de închidere. PROTECȚIA ECHIPAMENTULUI ÎMPOTRIVA COROZIONĂRII PROTECȚIA ÎMPOTRIVA COROZIONĂRII ECHIPAMENTULUI DE PETROLIERE MODIFICAREA CURSULUI PUNZĂRII măsurarea presiunii, debitului, lichidului, gazului și aburului MĂSURAREA cantității de lichide și gaze MĂSURARE A DEBITULUI DE LICHIDE, GAZE VAPOR MĂSURAREA NIVELULUI LICHIDULUI MĂSURAREA PRODUSELOR CU RENDIMENT MIC TEHNOLOGIA INFORMAȚIILOR ÎN PRODUCȚIA DE ȚEIȘI ȘI GAZ TESTARE A INCALZITĂRILOR ELECTRICE DE PUNZĂȚI Cercetare puțuri de pompare de adâncime STUDIU DE EFICIENȚĂ Cablu ESP reparații capitale la puțuri Complex de echipamente de tip KOS și KOS1 PROIECTARE TIJA ELECTRICĂ PROIECTARE VALVE Șurub UNIT coroziune Macarale. FIXARE PUNZURI KTPPN MANIFOLDS Amenajarea pendulului Măsuri de siguranță la prepararea soluțiilor acide METODE DE CALCUL PENTRU ȘIRII DE FORAGE METODE DE COMBATEREA DEPOZITĂRILOR DE PARAFINĂ ÎN PUNZURI DE CURSĂ Metode de influențare a zonei din apropierea sondei pentru a crește recuperarea petrolului METODE ȘI INSTRUMENTE PENTRU MĂSURARE ȘIRII DE CURSĂ METODE pentru studiul BODULUI METODE . METODE DE MĂSURĂRI INDIRECTE DE PRESIUNE METODE DE ELIMINARE A SĂRURII MECANISME DE MIȘCARE ȘI ALINIERE A UNITĂȚILOR DE FORAT MECANISME DE MIȘCARE ȘI ALINIERE ÎN OPERAȚIILE DE TACHEARE ÎN TIMPUL FORĂRII ÎNCĂRCĂRI CU AFECTAȚIE A UNITĂȚII Echipamente de suprafață Pompare Puțuri și pompare formarea petrolului heterogen și pompare. Portalul produselor știri NOI ASIGURARE TEHNOLOGICĂ ȘI TEHNICĂ SIGURANȚA MEDIULUI A PROCESELOR DE PRODUCȚIE ECHIPAMENTE PENTRU PUNZURI DE GAZ ECHIPAMENTE PENTRU MECANIZAREA OPERAȚIUNILOR DE FOARTE Echipamente pentru petrol și gaz ECHIPAMENTE PENTRU OPERAȚIONARE SEPARATĂ SIMULTANĂ ECHIPAMENTE PENTRU Aprovizionare ECHIPAMENTE UTILIZARE UTILIZARE PENTRU OPERAȚIUNI DE FONDUL foraj COMPRESOR WELLHEAD ECHIPAMENT WELLHEAD ECHIPAMENTE Echipament cap de sondă pentru exploatarea ESP ECHIPAMENTE PENTRU PUNZURI ECHIPAMENTE PENTRU PUNZURI tratarea zonei de fundul găurii FORMAREA HIDRATILOR ȘI METODE DE COMBATE A LOR FORMAREA HIDRATURILOR DE CRISTAL ÎN PUNZURI DE PITEI CONCEPTE GENERALE DESPRE CONSTRUCȚIILE SUBTERANE ȘI AERICE DE GENERALITATE. Limitarea fluxului de apă formată, factori fizici periculoși și nocivi Determinarea presiunii la testarea ieșirii pompei Testarea orizonturilor promițătoare Optimizarea modului de operare SPU în funcționarea Borth cu un element de tracțiune flexibil Dezvoltarea și testarea puțurilor de dezvoltare și punerea în funcțiune a puțurilor de flori complicații în ceea ce PROCES DE Aprofundare SK CONCEPTE ȘI PREVEDERI IMPORTANTE CONCEPTE ȘI PREVEDERI DE BAZĂ INFORMAȚII DE BAZĂ DESPRE ȚEIUL, GAZ ȘI CONDENSAT DE GAZ FUNDAMENTELE CALCULĂRILOR HIDRAULICE ÎN FORAJ FUNDAMENTELE ALE PRODUCȚIEI DE ȚEIEI ȘI GAZE FUNDAMENTELE DE PROIECTARE A INSTRUCȚIILOR DE PROIECTARE A INSTRUCȚIILOR DE PROIECTARE BINE DE LA CURĂȚAREA nămolurilor GAZE ASOCIATE lipire și suprafață AMBALATOR HIDROMECANIC DUBLU CUPA PGMD1 AMBALATORI HIDROMECANICI AMBALAȚI CLASICE, HIDRAULICE ȘI MECANICE PENTRU ÎNCERCARE A COLONILOR AMBALAȚI PARDOSELE CAUUC-METAL AMBALATORI PRMP-1 ȘI ANCORE PARAMETRI SISTEME DE TRAVIZARE ȘI COMPETENȚI CU blocuri de lucru. DESCHIDEREA PRIMARĂ A FORME PRODUCTIVE METODE PRINCIPALE DE CIMENTARE A UNITĂȚILOR MOBILE DE POMPARE ȘI A UNITĂȚILOR DE PRELUCRARE CAPCANĂ ULEI (NĂMOLUL DE ȚEIEI) LIFT PERIODIC DE GAZ PERSPECTIVE DE UTILIZARE FOND CREȘTERE EFICIENȚĂ CREȘTEREA EFICIENȚĂ DE OPERAȚIONARE A SSPU Imersiunea pompelor subterane echipamente de nivel LICHID DE VIZIZARE SPAȚIUL ANUAL DE FUNȚĂ INSTRUMENTE PENTRU DISTRUGERE PENTRU ROCĂ MANOMETRE PISTON Pierderi de presiune atunci când fluidul se deplasează de-a lungul tubulaturii Reguli de siguranță pentru funcționarea puțurilor Reguli pentru lucrări de reparații în puțuri RD 153-39-023-97 PREVENIREA FORMĂRII SĂRII PREVENIREA FORMĂRII ARDF PREVENIREA FORMĂRII ARDF în timpul SHG operare N AVANTAJELE CURĂRILOR LUNGI Prepararea soluţiilor acide. Pregătirea, curățarea lichidelor de foraj Aplicarea compresoarelor cu jet pentru aplicarea de eliminare a ESP în puțurile de la OJSC „Orenburgneft” Principiul de funcționare și de proiectare caracteristici ale pompei de jos cu cauze LMP și analiza accidentelor Prezicerea depunerii de jos în timpul traieciei de ulei direcționate de direcționare PROIECTAREA PUTANII, INGINERIA SI ANALIZA CÂMPURILOR DE HIDROCARBURIE Performanța pompei CURĂȚAREA PUNTURILOR ȘI LIQUIDE DE FORAT CERCETARE ÎN CÂMP METODE PENTRU DETERMINAREA ZONELOR DE FORMARE A NASULUI COLEGEREA ȘI PREGĂTIREA CÂMPULUI DE CÂMPĂRI DE TITLURI, GAZE ȘI APĂ PENTRU BLOCAREA STRĂJULUI DE BLOCARE DE CONTROL DE APĂ PRODUCȚIE ȘI INJECȚIE FÂNTURI PENTRU DIVERSE DISTRUGEREA ROCEI DISTRIBUȚIA FRUZELOR DE-A lungul LUNGIMIEI COLONILOR DE TIJĂ CALCULUL FONDULUI CALCULUL PRODUCTIVITĂȚII FONDULUI Reglarea proprietăților mortarului de ciment și pietrei folosind reactivi Moduri de producție și puțuri de injectare. REZERVE PENTRU REDUCEREA CONSUMULUI DE ENERGIE ÎN TIMPUL OPERAȚIUNII REPARAȚII PENTRU ÎMBUNĂTĂȚAREA MEDIULUI A INSTALAȚILOR PUTANȚEI ROLUL Țevilor FÂNTÂNIEI UNITĂȚI AUTOPROPULSATE CU MOBILE... LOCALIZARE FÂNTĂ GRÂLA LUMĂ DE COLEGERE HIDROCARBURI SISTEME DE COLEGERE PENTRU COLECȚIE DE HIDROCARBURI SISTEME PENTRU PENTRU AMBALATE ȘI SISTEMELE DE PENTRU ULEI SISTEME DE PENTRU UTILIZARE ȘI SISTEMA DE PENTRU CENTRIFUGARE OME PROPRIETĂȚI ALE APEI ÎN LOCURI DE ȚEIȘI ȘI GAZE POMPĂ SPECIALE NEINSERATĂ METODE DE PRODUCȚIE DE ȚEI APLICATE LA CÂMPURI OJSC METODE DE EVALUAREA STĂRII STĂRII POP TESTE COMPARATIVE ALE UNITĂȚILOR DE POMPARE MIJLOACE ȘI METODE DE VERIFICARE ȘI METODE DE VERIFICARE ȘI VERIFICAREA CALANTLOR DE LIMITĂRI ITY CONTORE DOMENIILE ETAPE DE DEZVOLTARE Mașini de pompare Pompe cu jet pompă cu jet CONTORE DE GAZ CONTORE DE LICHID MECANISME DE ATINGERE TEMPERATURĂ ȘI PRESIUNE ÎN ROCI ȘI FÂNȚII Fundamente teoretice ale siguranței TEHNICI DE MĂSURARE A DEBITULUI Fizica tehnică a TRAJECȚILOR DE STRUCTURI DE CÂMPĂRI ÎN ȘI FÂNȚII CURENȚI DE CIRCUIT DE HORT CONDIȚII DE PENTRU LICHIDE ȘI GAZ ÎN PUNZURI Instalații de pompe hidraulice cu piston ov pentru producția de ulei Instalații de electropompe submersibile cu șurub Instalații de electropompe submersibile cu membrană Echipament cap de sondă FORAGE CĂTARAT Țevi ESP ESP în întregime FACTORI CARE AFECTEAZĂ INTENSITATEA FORMĂRII ASOCIATE Proprietățile fizice și mecanice ale rezervorului roci CARACTERISTICI FIZICE ALE GAZELOR ȚIEIULUI ȘI GAZELOR LOCURI FILTRE Metoda fântânii de producere a uleiului PUNZURI DE CIMENTARE SISTEME DE CIRCULARE FORAGE X INSTALATII Cimenturi zgură-nisip Co-macinare cimenturi zgură-nisip Tije de pompare (SR) UNITĂȚI DE POMPARE TIJĂ (SHVISUM FORUM) LIFD POMPE PENTRU POTEI PENTRU TIJEI Pompe pentru fund SSN EXPLOATARE PUNZURI DE GAZ exploatarea sondelor cu randament scazut EXPLOATARE PUNZURI CU RENDAMENT MIC ÎN MOD DE FUNCȚIONARE CONTINU I PUTANȚE CU PARAFINĂ UTILIZATE EXPLOATARE PUTANȚE ESP DESHIDRATOR ELECTRIC. POMPĂ ELECTRICĂ A MEMBRANĂ Unitate electrică de economisire a energiei pentru fundul puțului YAKORI

Să vorbim despre cum se realizează nitrarea cu toluen. Printr-o astfel de interacțiune se obține un număr mare de semifabricate utilizate la fabricarea explozivilor și a produselor farmaceutice.

Importanța nitrarii

Derivații benzenului sub formă de compuși nitro aromatici sunt produși în industria chimică modernă. Nitrobenzenul este un produs intermediar în coloranții cu anilină, parfumuri și producția farmaceutică. Este un solvent excelent pentru mulți compuși organici, inclusiv nitritul de celuloză, formând o masă gelatinoasă cu acesta. În industria petrolului este folosit ca purificator pentru uleiuri lubrifiante. Nitrarea toluenului produce benzidină, anilină și fenilendiamină.

Caracteristici de nitrare

Nitrarea se caracterizează prin introducerea unei grupări NO2 în molecula unui compus organic. În funcție de substanța inițială, acest proces are loc conform unui mecanism radical, nucleofil sau electrofil. Cationii de nitroniu, ionii de NO2 și radicalii acționează ca particule active. Reacția de nitrare a toluenului este o reacție de substituție. Pentru alte substanțe organice, este posibilă nitrarea substitutivă, precum și adăugarea la o legătură dublă.

Nitrarea toluenului într-o moleculă de hidrocarbură aromatică se realizează folosind un amestec de nitrare (acizi sulfuric și azot). Acționează ca un agent de îndepărtare a apei în acest proces și prezintă proprietăți catalitice.

Ecuația procesului

Nitrarea toluenului implică înlocuirea unui atom de hidrogen cu o grupare nitro. Cum arată diagrama de flux a procesului?

Pentru a descrie nitrarea toluenului, ecuația reacției poate fi reprezentată după cum urmează:

ArH + HONO2+ = Ar-NO2 +H2O

Ea permite să se judece doar cursul general al interacțiunii, dar nu dezvăluie toate caracteristicile acestui proces. Ceea ce are loc de fapt este o reacție între hidrocarburile aromatice și produșii acidului azotic.

Având în vedere că produsele conțin molecule de apă, acest lucru duce la o scădere a concentrației de acid azotic, astfel încât nitrarea toluenului încetinește. Pentru a evita această problemă, acest proces se realizează la temperaturi scăzute, folosind acid azotic în cantități în exces.

Pe lângă acidul sulfuric, acizii polifosforici și trifluorura de bor sunt utilizați ca agenți de îndepărtare a apei. Ele fac posibilă reducerea consumului de acid azotic și creșterea eficienței interacțiunii.

Nuanțe de proces

Nitrarea toluenului a fost descrisă la sfârșitul secolului al XIX-lea de V. Markovnikov. El a reușit să stabilească o legătură între prezența în amestecul de reacție și viteza procesului. În producția modernă de nitrotoluen, se utilizează acid azotic anhidru, luat în exces.

În plus, sulfonarea și nitrarea toluenului implică utilizarea componentului disponibil pentru îndepărtarea apei, fluorură de bor. Introducerea sa în procesul de reacție face posibilă reducerea costului produsului rezultat, ceea ce face accesibilă nitrarea toluenului. Ecuația pentru procesul în curs este prezentată în formă generală mai jos:

ArH + HNO3 + BF3= Ar-NO2 + BF3 ·H2O

După terminarea reacției, se introduce apă, datorită căreia fluorura de bor monohidrat formează un dihidrat. Este distilat în vid, apoi se adaugă fluorură de calciu, revenind compusul la forma sa originală.

Specificul nitrarii

Există câteva caracteristici ale acestui proces legate de alegerea reactivilor și a substratului de reacție. Să ne uităm la câteva dintre opțiunile lor mai detaliat:

60-65% acid azotic amestecat cu 96% acid sulfuric;
un amestec de 98% acid azotic și acid sulfuric concentrat este potrivit pentru substanțele organice ușor reactive;
Nitratul de potasiu sau amoniu cu acid sulfuric concentrat este o alegere excelentă pentru producerea de compuși nitro polimerici.

Cinetica de nitrare

Reacționând cu un amestec de acizi sulfuric și azotic, aceștia sunt nitrați printr-un mecanism ionic. V. Markovnikov a reușit să caracterizeze specificul acestei interacțiuni. Procesul are loc în mai multe etape. În primul rând, se formează acidul nitrosulfuric, care suferă disociere într-o soluție apoasă. Ionii de nitroniu reacţionează cu toluenul, formând nitrotoluen ca produs. Când se adaugă molecule de apă în amestec, procesul încetinește.

În solvenți cu natură organică - nitrometan, acetonitril, sulfolan - formarea acestui cation vă permite să creșteți rata de nitrare.

Cationul de nitroniu rezultat se atașează la miezul aromatic de toluen, formând un intermediar. În continuare, are loc extracția de protoni, ducând la formarea nitrotoluenului.

Pentru o descriere detaliată a procesului în curs, putem lua în considerare formarea complexelor „sigma” și „pi”. Formarea complexului „sigma” este etapa limitativă a interacțiunii. va fi direct legată de viteza de adăugare a cationului de nitroniu la atomul de carbon din nucleul compusului aromatic. Îndepărtarea unui proton din toluen are loc aproape instantaneu.

Numai în anumite situații pot exista probleme de substituție asociate cu un efect izotop cinetic primar semnificativ. Acest lucru se datorează accelerării procesului invers în prezența diferitelor tipuri de obstacole.

Atunci când se alege acid sulfuric concentrat ca catalizator și agent de îndepărtare a apei, se observă o schimbare a echilibrului procesului către formarea produșilor de reacție.

Concluzie

Nitrarea toluenului produce nitrotoluen, care este un produs valoros al industriei chimice. Această substanță este un compus exploziv, prin urmare este solicitată în operațiunile de sablare. Printre problemele de mediu asociate cu producția sa industrială, remarcăm utilizarea unei cantități semnificative de acid sulfuric concentrat.

Pentru a face față acestei probleme, chimiștii caută modalități de a reduce deșeurile de acid sulfuric produse în urma procesului de nitrare. De exemplu, procesul se desfășoară la temperaturi scăzute și se utilizează medii ușor de regenerat. Acidul sulfuric are proprietăți oxidante puternice, care afectează negativ coroziunea metalelor și prezintă un pericol crescut pentru organismele vii. Dacă respectați toate standardele de siguranță, puteți depăși aceste probleme și puteți obține compuși nitro de înaltă calitate.

Proprietățile fizice ale metilbenzenului (toluenului) sunt similare cu benzenul. În condiții normale, este un lichid incolor, insolubil în apă, dar solubil în solvenți organici. Ca și benzenul, este un solvent bun pentru compușii organici. În prezent, toluenul este utilizat mai pe scară largă ca solvent decât benzenul datorită toxicității sale mult mai scăzute.

Proprietăți chimice

Toate reacțiile metilbenzenului pot fi împărțite în două tipuri: a) reacții care implică inelul benzenic și b) reacții care implică gruparea metil.

Reacții în inelul aromatic. Metilbenzenul suferă toate reacțiile de substituție electrofilă descrise mai sus pentru benzen și anume: nitrarea, halogenarea, sulfonarea și reacția Friedel-Crafts. În toate aceste reacții, metilbenzenul prezintă o reactivitate mai mare și reacțiile sale au loc cu o viteză mai rapidă.

Nitrarea metilbenzenului poate fi efectuată în același mod ca și benzenul. Produsul nitrarii metilbenzenului este un amestec de doi izomeri ai metilnitrobenzenului:

Clorarea toluenului (metilbenzen) în inelul benzenic poate fi realizată prin trecerea clorului gazos prin toluen în prezența clorurii de aluminiu (reacția se desfășoară pe întuneric). Clorura de aluminiu joacă rolul de catalizator în acest caz. În acest caz, se formează izomeri substituiți 2 și 4:

Sulfonarea metilbenzenului cu acid sulfuric concentrat duce, de asemenea, la formarea unui amestec de izomeri 2 și 4 substituiți:

Mecanismul tuturor acestor reacții de substituție electrofile este similar cu mecanismul reacțiilor corespunzătoare ale benzenului. În aceste reacții, izomerii 3-substituiți se formează în cantități atât de mici încât pot fi neglijați. Mai jos această caracteristică va fi discutată în detaliu atunci când se ia în considerare capacitatea de direcționare (orientare) a grupurilor de substituție.

Reacții laterale în lanț. Gruparea metil din metilbenzen poate suferi anumite reacții caracteristice alcanilor, dar și alte reacții necaracteristice alcanilor. Să ne uităm la un exemplu din fiecare dintre aceste reacții.

Ca și alcanii, gruparea metil poate fi halogenată printr-un mecanism radical. Pentru a efectua această reacție, clorul este suflat prin metilbenzen la fierbere în prezența luminii solare sau a unei surse de lumină ultravioletă. Rețineți că halogenarea inelului benzenic în metilbenzen necesită condiții complet diferite.

Vă rugăm să rețineți că această reacție este o substituție. Halogenarea ulterioară duce la formarea următorilor compuși:

Bromurarea metilbenzenului se efectuează în condiții similare și duce la formarea compușilor corespunzători de substituție a bromului.

Secțiunea anterioară a indicat că alcanii nu intră în reacții de oxidare chiar și cu agenți oxidanți atât de puternici precum permanganatul de potasiu. Cu toate acestea, lanțul lateral de metil din metilbenzen este supus oxidării chiar și de către agenți de oxidare relativ ușori precum oxidul.

Agenții de oxidare mai puternici, cum ar fi permanganatul de potasiu, provoacă oxidare suplimentară:

Efectul de direcție (orientare) al substituenților asupra inelului benzenic

Am indicat deja mai sus că substituția electrofilă a metilbenzenului duce la formarea de izomeri 2- și 4-substituiți ai metilbenzenului. Prin urmare, gruparea metil din metilbenzen este numită grupare 2,4-directoare (sau, în caz contrar, orientată către pozițiile 2 și 4). Există și alți substituenți pe ciclul benzenic care au, de asemenea, un efect de direcție 2,4 în reacțiile de substituție electrofilă. Pentru astfel de reacții se poate scrie următoarea ecuație generală:

În această ecuație reprezintă electrofil și X-2,4 este un substituent de direcție. Astfel de substituenți sunt de obicei grupări saturate. Acestea includ. În anumite condiții, substituenții de direcție 2,4 se dovedesc, de asemenea, a fi de direcție 6:

Reacțiile de substituție electrofilă la pozițiile 2 și 4 au în general o viteză mai mare decât reacțiile corespunzătoare în benzen.

Acestea includ grupuri precum și. Reacțiile de substituție electrofilă la poziția 3 decurg mai lent decât reacțiile corespunzătoare ale benzenului.

Capacitatea de direcționare (orientare) a substituenților depinde dacă aceștia sunt donatori de electroni pentru inelul benzenic sau, dimpotrivă,

trage electronii departe de el. 2,4-Substituția este cauzată de un efect inductiv pozitiv sau de un efect mezomer pozitiv. -Grupurile de direcție donează electroni inelului benzenic, provocând aceste efecte, și astfel activează inelul. Prin urmare, ele sunt numite grupuri activatoare. 3-Grupurile de direcție atrag electronii departe de inelul benzenic, provocând efecte - și -. Acestea se numesc grupuri de dezactivare.

Deci haideți să o spunem din nou!

1. Compușii aromatici au următoarele proprietăți generale: a) ard cu formarea unei flăcări fumurii;

(vezi scanare)

Orez. 18.7. Cele mai importante reacții ale benzenului.

Orez. 18.8. Cele mai importante reacții ale metilbenzenului (toluenului).

b) suferă reacții de substituție,

c) suferă cu dificultate reacţii de adiţie.

2. Molecula de benzen poate fi considerată ca un hibrid rezonant format din două structuri rezonante limitative.

3. Cele mai importante reacții chimice ale benzenului sunt prezentate în Fig. 18.7.

4. Cele mai importante reacții chimice ale metilbenzenului sunt prezentate în Fig. 18.8.

5. În reacțiile de condensare, două molecule care reacţionează se combină într-o moleculă nouă cu eliminarea simultană a unei molecule mici dintr-un compus simplu, cum ar fi apa sau clorura de hidrogen.

6. Substituenții saturați de pe ciclul benzenic au un efect de direcție (orientare) 2,4.

7. Substituenții nesaturați de pe ciclul benzenic au un efect de direcție (orientare).