5-Fluoro-2-nitroanilinaé um importante composto aromático contendo nitrogênio, amplamente utilizado em produtos farmacêuticos, corantes, materiais e outros campos. Vários métodos sintéticos de 5-fluoro-2-nitroanilina serão apresentados a seguir.
1. Em primeiro lugar, é introduzida a síntese de 5-fluoro-2-nitroanilina pela reação de nitração aromática. As matérias-primas para a reação são p-fluoronitrobenzeno e ácido nítrico concentrado, as condições de reação são geralmente à temperatura ambiente, a proporção de massa dos reagentes é de 1:1,3 ~ 1,5 e o tempo de reação é superior a 10 horas. Durante a reação, é necessário controlar a temperatura e adicionar um diluente para promover a reação. O produto sintetizado é uma lama marrom-avermelhada, que pode ser cristalizada e lavada para obter 5-fluoro-2-nitroanilina. O princípio é que, sob a ação de um forte íon de nitrogênio eletrofílico (íon de nitrogênio, NO2 mais), o átomo de hidrogênio no anel aromático do composto aromático é substituído por um grupo nitro (grupo nitro, -NO2), formando assim um composto nitro. As etapas específicas são as seguintes:
Etapa 1: Preparação de ácido misto nitrado
Antes de preparar 5-fluoro-2-nitroanilina, é necessário preparar ácido misto nitrado. Ácido misto de nitração, isto é, uma mistura de ácido nítrico e ácido sulfúrico concentrado, é um agente de nitração comumente usado na preparação de compostos nitro. As etapas de preparação concreta são as seguintes:
(1.) Sob certas condições de resfriamento, coloque lentamente ácido sulfúrico concentrado no ácido nítrico concentrado resfriado;
(2.) O ácido de nitração misturado preparado deve ser totalmente resfriado e armazenado em um dispositivo de destilação de solvente orgânico fechado.
Etapa 2: Síntese de 5-fluoro-2-nitroanilina
Depois de preparar o ácido misto nitrado, a síntese de 5-fluoro-2-nitroanilina pode ser realizada. As etapas específicas são as seguintes:
(1.) Dissolva o ácido 5-fluoro-2-aminofenilacético em solução de hidróxido de sódio, extraia com éter e seque. O produto foi obtido: ácido 5-fluoro-2-nitrofenilacético.
(2.) Dissolva ácido 5-flúor-2-nitrofenilacético em nitração de ácido misto e adicione excesso de ácido sulfúrico concentrado. A razão molar teórica dos reagentes é 1:2:3.
(3.) Ao adicionar os reagentes, mantenha a temperatura da mistura de reação não superior a 5 graus. Depois de reagir por 1-2 horas, filtrar e lavar o precipitado com água gelada e, finalmente, extraí-lo com éter para obter 5-fluoro-2-nitroanilina .
Resumir:
Através das etapas acima, 5-fluoro-2-nitroanilina pode ser sintetizada com sucesso. Deve-se notar que a reação de nitração aromática é muito perigosa e o operador precisa ter habilidades experimentais químicas e experiência operacional muito altas. Ao realizar esta reação, os procedimentos operacionais de segurança do laboratório devem ser rigorosamente seguidos, e a segurança deve ser a principal consideração.
2. O segundo método é através da reação de nitrificação catalisada pelo pentóxido de fósforo. A operação específica é dissolver 2-amino-5-fluorofenol em acetona e, em seguida, adicionar uma pequena quantidade de pentóxido de fósforo. Adicione ácido nítrico ao sistema de reação em uma forma de titulação e mantenha a temperatura do sistema de reação abaixo de 0 graus durante a reação. Após a conclusão da reação, o produto da reação é lavado com água, dissolvido com ácido diluído e purificado por cristalização para obter 5-fluoro-2-nitroanilina. As etapas específicas são as seguintes:
1. Prepare os reagentes: misture o composto orgânico contendo grupos amino com ácido nítrico e adicione o catalisador de pentóxido de fósforo.
2. O catalisador funciona: o catalisador de pentóxido de fósforo desempenha um papel catalítico e acelera a taxa de reação.
3. Reação de desidratação: Sob a catálise do pentóxido de fósforo, o íon hidrogênio (Hmais) na molécula de ácido nítrico sofre uma reação de desidratação para gerar o íon nitroso (NO2-) e molécula de água (H2O).
4. Reação de oxidação: Os íons nitroso reagem com o catalisador de pentóxido de fósforo para produzir íons de oxigênio e nitrato (NO2 mais).
5. Reação de adição: Os íons nitro atacam os grupos amino em moléculas orgânicas para formar compostos nitroso.
6. Oxidação adicional: O composto nitroso é ainda mais oxidado pelo catalisador de pentóxido de fósforo e convertido em um composto nitro.
7. Cristalização ou extração: Conforme as necessidades, os nitrocompostos obtidos são separados por cristalização ou extração.
Em conclusão, através da reação de nitração catalisada pelo pentóxido de fósforo, podemos converter os grupos amino em moléculas orgânicas em grupos nitro. Esta reação tem uma ampla gama de aplicações na medicina, indústria química, corantes e outros campos.
3. O terceiro método sintético é obter o produto alvo do composto amino através da reação de aminação da formação da ligação CN. A reação primeiro obtém 2-amino-5-fluorobenzoato de etila e, em seguida, realiza a reação de amonólise por meio da ação de um catalisador. Os catalisadores comumente usados são sais ferrosos, sais de cobre, etc. Adicione substâncias alcalinas, como hidróxido de sódio, ao sistema de reação, aqueça a reação e, sob a ação anormal do sal de sódio, a reação gerará 5-flúor{{5 }}nitroanilina.
As etapas experimentais são as seguintes:
(1.) Primeiro seque a isopropilamina em um dessecador para garantir que a isopropilamina usada na reação não contenha umidade.
(2.) Misture ácido 5-fluoro-2-nitrobenzóico e isopropilamina na proporção de 1:2 e adicione a um balão de fundo redondo de 500 ml.
(3.) Adicionar catalisador ácido. Geralmente, ácido sulfúrico concentrado ou ácido fosfórico é usado como catalisador ácido. Nesta experiência, usaremos ácido sulfúrico concentrado como catalisador ácido. Adicione lentamente 25 mL de ácido sulfúrico concentrado no frasco.
(4.) Colocar o balão em uma caldeira de reação e adicionar isopropilamina que acabou de ser fervida até secar para a introdução de grupos amino. Vários agitadores em espiral devem ser adicionados ao reator para garantir que os reagentes no fundo não sedimentem.
(5.) Ligue o agitador e reaja a uma temperatura de 140-150 graus por 2-3 horas. O nitrogênio pode ser usado para resfriar e controlar a temperatura da reação durante a reação.
(6.) Depois que a reação terminar, resfrie a mistura de reação com água fria, adicione solução de hidróxido de sódio à mistura e neutralize o ácido sulfúrico nela.
(7.) Filtre a mistura e lave o sólido filtrado com etanol quente.
(8.) O produto preparado pode ser identificado por métodos de análise química, como RMN e IV.
4. O último método apresentado é a síntese de 5-fluoro-2-nitroanilina por reação de redução. Dissolva 5-fluoro-2-nitrofenol em um solvente alcoólico, adicione borohidreto de sódio como agente redutor e aqueça a reação até o final da reação. Após o término da reação, ácido é adicionado para tratamento de acidificação e o produto da reação é lavado com etanol e água para obter 5-fluoro-2-nitroanilina pura. A seguir estão as etapas específicas para a síntese de 5-fluoro-2-nitroanilina:
(1.) Síntese de 2-fluoro-5-nitroanilina: reaja 2-amino-5-fluoronitrobenzeno e ácido acético na presença de ácido sulfúrico para obter 2-fluoro{ {6}}nitroanilina.
(2.) Reação de redução: Dissolva 2-fluoro-5-nitroanilina em acetona, adicione excesso de sulfito de sódio e realize a reação de redução sob condições de aquecimento por refluxo. Pare de aquecer após a conclusão da reação e lave com água para obter 5-fluoro-2-nitroanilina.
O mecanismo específico da reação de redução:
O sulfito de sódio forma bissulfito de sódio em água. Esta substância tem boa redutibilidade e pode trocar com o grupo nitro na nitroanilina para formar uma nitrosoanilina mais estável. Então, sob a ação contínua do agente redutor, ocorre a reação de adição de átomos de hidrogênio na nitrosoanilina para obter 5-fluoro-2-nitroanilina.
Na operação experimental, é necessário controlar a temperatura e o tempo de reação para evitar reduções excessivas e subprodutos. Além disso, o uso excessivo de sulfito de sódio pode aumentar o rendimento da reação de redução.
Os itens acima são uma variedade de métodos sintéticos para 5-fluoro-2-nitroanilina, cada método tem suas próprias vantagens e desvantagens, e um método sintético adequado pode ser selecionado de acordo com as necessidades reais. Entre eles, o custo de síntese através da reação de nitração é baixo, mas o risco de segurança é alto, enquanto o custo de síntese da reação de redução é alto, mas menos perigoso, por isso precisa ser selecionado com cuidado.