5-Fluoro{1}}nitroanilinje važan aromatski spoj koji sadrži dušik, a koji se široko koristi u farmaceutskim proizvodima, bojama, materijalima i drugim poljima. U nastavku će biti predstavljene različite sintetske metode 5-fluoro-2-nitroanilina.
1. Prvo je predstavljena sinteza 5-fluoro-2-nitroanilina reakcijom aromatske nitracije. Sirovine za reakciju su p-fluoronitrobenzen i koncentrirana dušična kiselina, uvjeti reakcije su općenito na sobnoj temperaturi, omjer mase reaktanata je 1:1,3~1,5, a vrijeme reakcije je više od 10 sati. Tijekom reakcije potrebno je kontrolirati temperaturu i dodati razrjeđivač za poticanje reakcije. Sintetizirani proizvod je crvenkasto-smeđi mulj, koji se može kristalizirati i isprati kako bi se dobio 5-fluoro-2-nitroanilin. Princip je da pod djelovanjem jakog elektrofilnog iona dušika (nitronijev ion, NO2 plus), atom vodika na aromatskom prstenu aromatskog spoja zamijenjen je nitro skupinom (Nitro skupina, -NO2), čime se stvara nitro spoj. Konkretni koraci su sljedeći:
Korak 1: Priprema nitrirane miješane kiseline
Prije pripreme 5-fluoro-2-nitroanilina, potrebno je pripremiti nitriranu miješanu kiselinu. Nitrirajuća mješovita kiselina, odnosno mješavina dušične kiseline i koncentrirane sumporne kiseline, često je korišteno sredstvo za nitriranje u pripravi nitro spojeva. Konkretni koraci pripreme su sljedeći:
(1.) Pod određenim uvjetima hlađenja, polako kapajte koncentriranu sumpornu kiselinu u ohlađenu koncentriranu dušičnu kiselinu;
(2.) Pripremljenu miješanu nitrirajuću kiselinu treba potpuno ohladiti i pohraniti u zatvorenom uređaju za destilaciju organskog otapala.
Korak 2: Sinteza 5-fluoro-2-nitroanilina
Nakon pripreme nitrirane miješane kiseline može se izvesti sinteza 5-fluoro-2-nitroanilina. Konkretni koraci su sljedeći:
(1.) Otopiti 5-fluoro-2-aminofeniloctenu kiselinu u otopini natrijevog hidroksida, ekstrahirati eterom i osušiti. Dobiven je produkt: 5-fluoro-2-nitrofeniloctena kiselina.
(2.) Otopite 5-fluoro-2-nitrofeniloctenu kiselinu u nitriranoj miješanoj kiselini i dodajte višak koncentrirane sumporne kiseline. Teorijski molarni omjer reaktanata je 1:2:3.
(3.) Dok dodajete reaktante, održavajte temperaturu reakcijske smjese ne veću od 5 stupnjeva. Nakon 1-2 reakcije od 1-2 sati, filtrirajte i isperite talog ledenom vodom i na kraju ga ekstrahirajte eterom da se dobije 5-fluoro-2-nitroanilin.
Rezimirati:
Kroz gore navedene korake, 5-fluoro-2-nitroanilin se može uspješno sintetizirati. Treba napomenuti da je reakcija aromatske nitracije vrlo opasna, a operater mora imati vrlo visoke vještine kemijskih pokusa i operativno iskustvo. Prilikom izvođenja ove reakcije treba se strogo pridržavati sigurnosnih radnih postupaka laboratorija, a sigurnost bi trebala biti primarna briga.
2. Druga metoda je putem reakcije nitrifikacije katalizirane fosfornim pentoksidom. Specifična operacija je otapanje 2-amino-5-fluorofenola u acetonu, a zatim dodavanje male količine fosfornog pentoksida. Dodajte dušičnu kiselinu u reakcijski sustav u obliku titracije i održavajte temperaturu reakcijskog sustava ispod 0 stupnjeva tijekom reakcije. Nakon što je reakcija završena, produkt reakcije se ispere vodom, otopi u razrijeđenoj kiselini i pročisti kristalizacijom da se dobije 5-fluoro-2-nitroanilin. Konkretni koraci su sljedeći:
1. Pripremite reaktante: pomiješajte organski spoj koji sadrži amino skupine s dušičnom kiselinom i dodajte katalizator fosfor pentoksid.
2. Katalizator radi: katalizator fosfor pentoksid igra katalitičku ulogu i ubrzava brzinu reakcije.
3. Reakcija dehidracije: Pod katalizom fosfor pentoksida, vodikov ion (Hplus) u molekuli dušične kiseline prolazi kroz reakciju dehidracije da bi se stvorio nitrozo ion (NO2-) i molekula vode (H2O).
4. Reakcija oksidacije: nitrozo ioni reagiraju s katalizatorom fosfornim pentoksidom i proizvode kisikove i nitratne ione (NO2 plus).
5. Reakcija adicije: Nitro ioni napadaju amino skupine u organskim molekulama i stvaraju nitrozo spojeve.
6. Daljnja oksidacija: nitrozo spoj dalje se oksidira pomoću fosfor pentoksid katalizatora i pretvara u nitro spoj.
7. Kristalizacija ili ekstrakcija: Prema potrebi, dobiveni nitro spojevi se odvajaju kristalizacijom ili ekstrakcijom.
Zaključno, kroz reakciju nitracije kataliziranu fosfornim pentoksidom, možemo pretvoriti amino skupine u organskim molekulama u nitro skupine. Ova reakcija ima širok raspon primjena u medicini, kemijskoj industriji, bojama i drugim područjima.
3. Treća sintetska metoda je dobivanje ciljnog produkta iz amino spoja reakcijom aminacije stvaranja CN veze. Reakcijom se prvo dobije etil 2-amino-5-fluorobenzoat, a zatim se odvija reakcija amonolize djelovanjem katalizatora. Uobičajeno korišteni katalizatori su željezne soli, bakrene soli, itd. Dodajte alkalne tvari kao što je natrijev hidroksid u reakcijski sustav, zagrijte reakciju i pod abnormalnim djelovanjem natrijeve soli, reakcija će generirati 5-fluoro{{5 }}nitroanilin.
Eksperimentalni koraci su sljedeći:
(1.) Najprije osušite izopropilamin u eksikatoru kako biste bili sigurni da izopropilamin korišten u reakciji ne sadrži vlagu.
(2.) Pomiješajte 5-fluoro-2-nitrobenzojevu kiselinu i izopropilamin u omjeru 1:2 i dodajte u tikvicu s okruglim dnom od 500 ml.
(3.) Dodajte kiseli katalizator. Općenito, koncentrirana sumporna kiselina ili fosforna kiselina se koristi kao kiseli katalizator. U ovom pokusu koristit ćemo koncentriranu sumpornu kiselinu kao kiselinski katalizator. Polako dodajte 25 mL koncentrirane sumporne kiseline u tikvicu.
(4.) Stavite tikvicu u reakcijski kotao i dodajte izopropilamin koji je upravo prokuhan radi uvođenja amino skupina. U reaktor treba dodati nekoliko spiralnih miješalica kako bi se osiguralo da se reaktanti na dnu ne talože.
(5.) Uključite mješalicu i reagirajte na temperaturi od 140-150 stupnjeva 2-3 sati. Dušik se može koristiti za hlađenje i kontrolu temperature reakcije tijekom reakcije.
(6.) Nakon završetka reakcije ohladite reakcijsku smjesu hladnom vodom, dodajte otopinu natrijevog hidroksida u smjesu i neutralizirajte sumpornu kiselinu u njoj.
(7.) Filtrirajte smjesu i isperite filtriranu krutinu vrućim etanolom.
(8.) Pripremljeni proizvod može se identificirati metodama kemijske analize kao što su NMR i IR.
4. Zadnja predstavljena metoda je sinteza 5-fluoro-2-nitroanilina reakcijom redukcije. Otopite 5-fluoro-2-nitrofenol u alkoholnom otapalu, dodajte natrijev borohidrid kao redukcijsko sredstvo i zagrijavajte reakcijsku smjesu do kraja reakcije. Nakon što je reakcija završena, dodaje se kiselina za zakiseljavanje, a proizvod reakcije se ispere etanolom i vodom da se dobije čisti 5-fluoro-2-nitroanilin. Slijede specifični koraci za sintezu 5-fluoro-2-nitroanilina:
(1.) Sinteza 2-fluoro-5-nitroanilina: reagirajte 2-amino-5-fluoronitrobenzen i octenu kiselinu u prisutnosti sumporne kiseline da se dobije 2-fluoro{ {6}}nitroanilin.
(2.) Reakcija redukcije: Otopite 2-fluoro-5-nitroanilin u acetonu, dodajte višak natrijevog sulfita i izvedite reakciju redukcije pod uvjetima zagrijavanja uz refluks. Zaustavite zagrijavanje nakon završetka reakcije i isperite vodom da se dobije 5-fluoro-2-nitroanilin.
Specifični mehanizam reakcije redukcije:
Natrijev sulfit stvara natrijev bisulfit u vodi. Ova tvar ima dobru reduktivnost i može se mijenjati s nitro skupinom u nitroanilinu da bi se formirao stabilniji nitrozoanilin. Zatim, pod kontinuiranim djelovanjem redukcijskog sredstva, dolazi do reakcije adicije vodikovih atoma u nitrozoanilinu da bi se dobio 5-fluoro-2-nitroanilin.
U eksperimentalnom radu potrebno je kontrolirati temperaturu i vrijeme reakcije kako bi se izbjegla prekomjerna redukcija i nusproizvodi. Osim toga, pretjerana uporaba natrijevog sulfita može povećati prinos reakcije redukcije.
Gore su navedene različite sintetske metode za 5-fluoro-2-nitroanilin, svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke, a prikladna sintetska metoda može se odabrati prema stvarnim potrebama. Među njima, trošak sinteze reakcijom nitracije je nizak, ali je sigurnosni rizik visok, dok je trošak sinteze reakcije redukcije visok, ali manje opasan, pa ga treba pažljivo odabrati.