5-Fluoro-2-nitroanilinaè un importante composto aromatico contenente azoto, ampiamente utilizzato in prodotti farmaceutici, coloranti, materiali e altri campi. Di seguito verranno presentati vari metodi sintetici di 5-fluoro-2-nitroanilina.
1. In primo luogo, viene introdotta la sintesi della 5-fluoro-2-nitroanilina mediante reazione di nitrazione aromatica. Le materie prime per la reazione sono p-fluoronitrobenzene e acido nitrico concentrato, le condizioni di reazione sono generalmente a temperatura ambiente, il rapporto di massa dei reagenti è 1:1,3~1,5 e il tempo di reazione è superiore a 10 ore. Durante la reazione è necessario controllare la temperatura e aggiungere un diluente per favorire la reazione. Il prodotto sintetizzato è un fango bruno-rossastro, che può essere cristallizzato e lavato per ottenere 5-fluoro-2-nitroanilina. Il principio è che sotto l'azione di un forte ione elettrofilo di azoto (ione nitronio, NO2 più), l'atomo di idrogeno sull'anello aromatico del composto aromatico è sostituito da un gruppo nitro (gruppo nitro, -NO2), formando così un composto nitro. I passaggi specifici sono i seguenti:
Passaggio 1: preparazione dell'acido misto nitrato
Prima di preparare la 5-fluoro-2-nitroanilina, è necessario preparare l'acido misto nitrato. L'acido nitrico misto, cioè una miscela di acido nitrico e acido solforico concentrato, è un agente nitrante comunemente usato nella preparazione di composti nitro. Le fasi di preparazione del calcestruzzo sono le seguenti:
(1.) In determinate condizioni di raffreddamento, far cadere lentamente l'acido solforico concentrato nell'acido nitrico concentrato raffreddato;
(2.) L'acido nitrante miscelato preparato deve essere completamente raffreddato e conservato in un dispositivo di distillazione di solventi organici chiuso.
Passaggio 2: sintesi di 5-fluoro-2-nitroanilina
Dopo aver preparato l'acido misto nitrato, si può effettuare la sintesi della 5-fluoro-2-nitroanilina. I passaggi specifici sono i seguenti:
(1.) Sciogliere l'acido 5-fluoro-2-amminofenilacetico in una soluzione di idrossido di sodio, estrarre con etere e seccare. Il prodotto è stato ottenuto: acido 5-fluoro-2-nitrofenilacetico.
(2.) Sciogliere l'acido 5-fluoro-2-nitrofenilacetico in acido misto nitrante e aggiungere acido solforico concentrato in eccesso. Il rapporto molare teorico dei reagenti è 1:2:3.
(3.) Durante l'aggiunta dei reagenti, mantenere la temperatura della miscela di reazione non superiore a 5 gradi. Dopo aver reagito per 1-2 ore, filtrare e lavare il precipitato con acqua ghiacciata, infine estrarlo con etere per ottenere la 5-fluoro-2-nitroanilina .
Riassumere:
Attraverso i passaggi precedenti, la 5-fluoro-2-nitroanilina può essere sintetizzata con successo. Va notato che la reazione di nitrazione aromatica è molto pericolosa e l'operatore deve avere capacità di sperimentazione chimica ed esperienza operativa molto elevate. Quando si esegue questa reazione, le procedure operative di sicurezza del laboratorio devono essere rigorosamente seguite e la sicurezza deve essere la considerazione primaria.
2. Il secondo metodo è attraverso la reazione di nitrificazione catalizzata dal pentossido di fosforo. L'operazione specifica consiste nel dissolvere l'2-ammino-5-fluorofenolo in acetone, quindi aggiungere una piccola quantità di anidride fosforica. Aggiungere acido nitrico nel sistema di reazione in forma di titolazione e mantenere la temperatura del sistema di reazione al di sotto di 0 gradi durante la reazione. Al termine della reazione, il prodotto di reazione viene lavato con acqua, sciolto con acido diluito e purificato mediante cristallizzazione per ottenere 5-fluoro-2-nitroanilina. I passaggi specifici sono i seguenti:
1. Preparare i reagenti: mescolare il composto organico contenente gruppi amminici con acido nitrico e aggiungere il catalizzatore di pentossido di fosforo.
2. Il catalizzatore funziona: il catalizzatore di anidride fosforica svolge un ruolo catalitico e accelera la velocità di reazione.
3. Reazione di disidratazione: sotto la catalisi del pentossido di fosforo, lo ione idrogeno (Hpiù) nella molecola di acido nitrico subisce una reazione di disidratazione per generare ione nitroso (NO2-) e molecola d'acqua (H2O).
4. Reazione di ossidazione: gli ioni nitroso reagiscono con il catalizzatore di pentossido di fosforo per produrre ioni ossigeno e nitrato (NO2 più).
5. Reazione di addizione: gli ioni nitro attaccano i gruppi amminici nelle molecole organiche per formare composti nitrosi.
6. Ulteriore ossidazione: il composto nitroso viene ulteriormente ossidato dal catalizzatore di pentossido di fosforo e convertito in un composto nitro.
7. Cristallizzazione o estrazione: A seconda delle esigenze, i composti nitro ottenuti vengono separati mediante cristallizzazione o estrazione.
In conclusione, attraverso la reazione di nitrazione catalizzata dal pentossido di fosforo, possiamo convertire i gruppi amminici presenti nelle molecole organiche in gruppi nitro. Questa reazione ha una vasta gamma di applicazioni in medicina, industria chimica, coloranti e altri campi.
3. Il terzo metodo sintetico consiste nell'ottenere il prodotto target dal composto amminico attraverso la reazione di amminazione della formazione del legame CN. La reazione ottiene dapprima l'etil 2-ammino-5-fluorobenzoato, quindi esegue la reazione di ammonolisi attraverso l'azione di un catalizzatore. I catalizzatori comunemente usati sono sali ferrosi, sali di rame, ecc. Aggiungere sostanze alcaline come l'idrossido di sodio nel sistema di reazione, riscaldare la reazione e, sotto l'azione anomala del sale di sodio, la reazione genererà 5-fluoro{{5 }}nitroanilina.
Le fasi sperimentali sono le seguenti:
(1.) Prima essiccare l'isopropilammina in un essiccatore per garantire che l'isopropilammina utilizzata nella reazione non contenga umidità.
(2.) Mescolare acido 5-fluoro-2-nitrobenzoico e isopropilammina in un rapporto di 1:2 e aggiungere a un pallone a fondo tondo da 500 ml.
(3.) Aggiungere il catalizzatore acido. Generalmente, come catalizzatore acido viene utilizzato acido solforico concentrato o acido fosforico. In questo esperimento, useremo acido solforico concentrato come catalizzatore acido. Aggiungere lentamente 25 ml di acido solforico concentrato nel pallone.
(4.) Mettere il pallone in un bollitore di reazione e aggiungere l'isopropilammina che è stata appena bollita a secco per l'introduzione dei gruppi amminici. Diversi agitatori a spirale devono essere aggiunti al reattore per garantire che i reagenti sul fondo non si depositino.
(5.) Accendi l'agitatore e reagisci a una temperatura di 140-150 gradi per 2-3 ore. L'azoto può essere utilizzato per raffreddare e controllare la temperatura di reazione durante la reazione.
(6.) Al termine della reazione, raffreddare la miscela di reazione con acqua fredda, aggiungere la soluzione di idrossido di sodio alla miscela e neutralizzare l'acido solforico in essa contenuto.
(7.) Filtrare la miscela e lavare il solido filtrato con etanolo caldo.
(8.) Il prodotto preparato può essere identificato mediante metodi di analisi chimica come NMR e IR.
4. L'ultimo metodo presentato è la sintesi della 5-fluoro-2-nitroanilina mediante reazione di riduzione. Sciogliere 5-fluoro-2-nitrofenolo in un solvente alcolico, aggiungere boroidruro di sodio come agente riducente e riscaldare la reazione fino alla fine della reazione. Al termine della reazione, viene aggiunto acido per il trattamento di acidificazione e il prodotto di reazione viene lavato con etanolo e acqua per ottenere 5-fluoro-2-nitroanilina pura. Di seguito sono riportati i passaggi specifici per la sintesi della 5-fluoro-2-nitroanilina:
(1.) Sintesi di 2-fluoro-5-nitroanilina: reagire 2-ammino-5-fluoronitrobenzene e acido acetico in presenza di acido solforico per ottenere 2-fluoro{ {6}}nitroanilina.
(2.) Reazione di riduzione: sciogliere 2-fluoro-5-nitroanilina in acetone, aggiungere solfito di sodio in eccesso ed eseguire la reazione di riduzione in condizioni di riscaldamento a riflusso. Interrompere il riscaldamento al termine della reazione e lavare con acqua per ottenere la 5-fluoro-2-nitroanilina.
Il meccanismo specifico della reazione di riduzione:
Il solfito di sodio forma bisolfito di sodio in acqua. Questa sostanza ha una buona riducibilità e può scambiarsi con il gruppo nitro nella nitroanilina per formare una nitrosoanilina più stabile. Quindi, sotto l'azione continua dell'agente riducente, avviene la reazione di addizione di atomi di idrogeno nella nitrosoanilina per ottenere la 5-fluoro-2-nitroanilina.
Nell'operazione sperimentale, è necessario controllare la temperatura e il tempo di reazione per evitare un'eccessiva riduzione e sottoprodotti. Inoltre, l'uso eccessivo di solfito di sodio può aumentare la resa della reazione di riduzione.
Quanto sopra è una varietà di metodi sintetici per 5-fluoro-2-nitroanilina, ogni metodo ha i suoi vantaggi e svantaggi, e un metodo sintetico adatto può essere selezionato in base alle effettive esigenze. Tra questi, il costo della sintesi attraverso la reazione di nitrazione è basso ma il rischio per la sicurezza è elevato, mentre il costo della sintesi della reazione di riduzione è elevato ma meno pericoloso, quindi deve essere selezionato con cura.