Slide công nghiệp dược Phản ứng nitro hóa

Đại cương- Khái niệm : nitro hoá là quá trình hoá học trong đó một hay nhiều nguyên tử H của hợp chất được thay thế bởi một hay nhiều nhóm nitro -NO 2...  Là trung gian trong nhiều quá

1. Đại cương

- Khái niệm : nitro hoá là quá trình hoá học trong đó một hay nhiều nguyên tử H của hợp chất được thay thế bởi một hay nhiều nhóm nitro (-NO 2 )

- Tính chất và ứng dụng hợp chất nitro

 Dạng lỏng, tinh thể màu vàng, nâu, mùi hắc đặc biệt.

 Làm dung môi, thuốc thử, thuốc nổ (TNT).

 Là trung gian trong nhiều quá trình tổng hợp thuốc

2. Cơ chế phản ứng

a) Cơ chế ái điện tử S E

Phản ứng nitro hoá theo cơ chế ái điện tử, thường xảy ra ở hợp chất thơm, thực hiện trong pha lỏng, ở nhiệt độ không cao

* Thế vào nhân benzen

Ví dụ: nitro hoá benzen

 Ảnh hưởng của nhóm thế đến hướng thế vào nhân thơm

 Nhóm thế loại I (đẩy e: ankyl, -OH, NH 2 , Hal, Ankoxy, nhóm mang điện tích âm, .): hoạt hoá nhân thơm,

⇒ ortho, para.

 Nhóm thế loại II (hút e: -NO 2 , -CHO, -COOH, nhóm mang điện tích dương, ): giảm khả năng phản ứng nitro hoá, ⇒ meta

 Thế S E vào dị vòng thơm 5 cạnh 1 dị tố Hướng thế:

 Ví dụ: nitro hoá Pyrol

- Thế S E vào dị vòng thơm 6 cạnh 1 dị tố (Pyridin) Hướng vào vị trí 2 chiếm ưu thế

b) Cơ chế thế gốc S R

 Nitro hoá hidrocacbon no, mạch thẳng, dùng axit HNO 3 loãng (30÷ 40%) Phản ứng thực hiện ở pha khí, nhiệt độ cao (300÷ 500°C), cơ chế gốc (3 giai đoạn)

 Giai đoạn 3: Khử gốc tự do

 Chú ý: trong phản ứng nitro hoá hidrocacbon no, ngoài sản phẩm chính còn có các sản phẩm phụ như ancol, hidrocacbon, sản phẩm oxi hoá hidrocacbon

3. Tác nhân nitro hoá

a) Axit nitric

 Đặc điểm

 HNO 3 : ở t° cao hoặc trong không khí, bị phân huỷ

Trong công nghiệp sử dụng HNO 3 65-68% (d=1,42)

và 95% (d=1,49, bốc khói)

 Bảo quản và vận chuyển

 HNO 3 nồng độ cao: đựng trong bình bằng thuỷ tinh, sành hoặc nhôm, tránh ánh sáng

 HNO 3 nồng độ thấp: đựng trong bình thuỷ tinh, sành, thép không gỉ, tránh ánh sáng

4HNO →4NO + 2H O + O

 Khả năng nitro hoá

 HNO 3 bị pha loãng bởi nước tạo ra trong phản ứng, nên HNO 3 là tác nhân nitro hoá yếu

 HNO 3 có tính oxi hoá mạnh nên tạo ra nhiều sản phẩm phụ là các sản phẩm oxi hoá hidrocacbon.

 Lượng axit dùng cho phản ứng thường lấy từ 1,5÷ 2 lần so với lý thuyết

xt

c. Muối nitrat và axit sulfuric

 Sử dụng trong trường hợp yêu cầu khan nước, thường áp dụng để điều chế các polynitro

d. Acylnitrat (AcONO 2 )

 Nitro hoá mạnh, dùng để nitro hoá các hợp chất dễ

bị phân huỷ bởi nước hoặc axit vô cơ

 Ưu điểm: Khi nitro hoá các amin thơm, đồng thời với quá trình nitro hoá, nhóm amin được bảo vệ

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng nitro hoá

a) Nhiệt độ

 Nitro hoá là quá trình toả nhiệt mạnh

+ Nhiệt phản ứng

 Tốc độ và hiệu suất quá trình phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ

 Trong thực tế, các bình phản ứng phải có bộ phận trao đổi nhiệt và ổn định nhiệt tốt

b) Khuấy trộn

- Hệ dị pha (nhũ tương) ⇒ khuấy trộn để tăng tiếp xúc

⇒ tăng phản ứng, và tránh nhiệt cục bộ

5. Cách tiến hành phản ứng nitro hoá

6. Thiết bị phản ứng và an toàn lao động

 Yêu cầu thiết bị:

 An toàn lao động

+ Phản ứng nitro hoá dễ gây tai nạn nếu làm lạnh không tốt

+ Nếu mất điện phải làm lạnh ngay bằng nước đá

+ Các polinitro dễ nổ nên cần chú ý khi tinh chế

+ Cần mang dụng cụ bảo hộ lao động khi làm việc

7. Ví dụ

 Tổng hợp Paracetamol