Келгиле, толуолдун нитратталганы жөнүндө сүйлөшөлү. Мындай өз ара аракеттенүү аркылуу жардыргыч заттарды, фармацевтиканы өндүрүүдө колдонулган жарым фабрикаттардын чоң көлөмү алынат.
Нитрлөөнүн мааниси
Ароматтык нитробирикмелер түрүндөгү бензолдун туундулары азыркы химиялык өнөр жайда чыгарылат. Нитробензол - анилин, парфюмерия, фармацевтика өндүрүшүндөгү аралык продукт. Бул көптөгөн органикалык кошулмалар, анын ичинде целлюлоза нитрити үчүн эң сонун эриткич болуп саналат, аны менен желатиндүү массаны түзөт. мунай өнөр жайында, ал майлоочу тазалоочу катары колдонулат. Толуолду нитрлөө бензидин, анилин, аминосалицил кислотасы, фенилендиаминди берет.
Нитрлөө мүнөздөмөсү
Нитрлөө органикалык бирикменин молекуласына NO2 тобунун кириши менен мүнөздөлөт. Баштапкы затка жараша бул процесс радикалдык, нуклеофилдик, электрофилдик механизм боюнча жүрөт. Нитрондун катиондору, иондору жана NO2 радикалдары активдүү бөлүкчөлөрдүн ролун аткарышат. толуолдун нитрлөө реакциясы алмаштырууну билдирет. Башка органикалык заттар үчүналмаштыруучу нитрлөө, ошондой эле кош байланыш аркылуу кошуу мүмкүн.
Ароматтык углеводороддун молекуласында толуолду нитрлөө нитрлөөчү аралашманы (күкүрт жана азот кислоталары) колдонуу менен жүргүзүлөт. Каталитикалык касиеттерди күкүрт кислотасы көрсөтөт, ал бул процессте сууну кетирүүчү агент катары иштейт.
Процесс теңдемеси
Толуолду нитрлөө бир суутек атомун нитротоп менен алмаштырууну камтыйт. Процесс диаграммасы кандай көрүнөт?
Толуолдун нитрланышын сүрөттөп берүү үчүн реакция теңдемесин төмөнкүчө чагылдырууга болот:
ArH + HONO2+=Ar-NO2 +H2 O
Бул бизге өз ара аракеттенүүнүн жалпы жүрүшүн гана баалоого мүмкүндүк берет, бирок бул процесстин бардык өзгөчөлүктөрүн ачып бербейт. Чынында болуп жаткан нерсе ароматтык углеводороддор менен азот кислотасынын продуктуларынын ортосундагы реакция.
Продукцияларда суу молекулалары бар экенин эске алсак, бул азот кислотасынын концентрациясынын төмөндөшүнө алып келет, ошондуктан толуолдун нитрланышы жайлайт. Бул көйгөйдү болтурбоо үчүн бул процесс төмөн температурада, азот кислотасын ашыкча колдонуу менен жүргүзүлөт.
Сууну бөлүп чыгаруучу каражат катары күкүрт кислотасынан тышкары уксус ангидриди, полифосфор кислоталары, бор трифториди колдонулат. Алар азот кислотасын керектөөнү кыскартууга, өз ара аракеттенүүнүн эффективдүүлүгүн жогорулатууга мүмкүндүк берет.
Процесстин нюанстары
Толуолду нитрлөө XIX кылымдын аягында В. Марковников. Ал реакциянын аралашмасында концентрацияланган күкүрт кислотасынын болушу менен процесстин ылдамдыгынын ортосундагы байланышты түзүүгө жетишкен. Нитротолуолдун заманбап өндүрүшүндө суусуз азот кислотасы колдонулат, ал бир аз ашыкча алынат.
Мындан тышкары, толуолду сульфондоо жана нитрлөө бор фторидинин сууну жок кылуучу жеткиликтүү компонентин колдонуу менен байланышкан. Аны реакция процессине киргизүү толуолду нитрлөө мүмкүнчүлүгүн түзүүчү, алынган продуктунун өздүк наркын төмөндөтүүгө мүмкүндүк берет. Учурдагы процесстин теңдемеси жалпы түрдө төмөндө келтирилген:
ArH + HNO3 + BF3=Ar-NO2 + BF3 H2 O
Өз ара аракеттенүү аяктагандан кийин суу киргизилет, анын эсебинен бор фториди моногидрат дигидратты түзөт. Ал вакуумда дистилляцияланат, андан соң кальций фториди кошулуп, кошулманы баштапкы абалына кайтарат.
Нитрлөө өзгөчөлүктөрү
Бул процесстин реагенттерди, реакция субстраттарын тандоого байланыштуу кээ бир өзгөчөлүктөрү бар. Алардын айрым варианттарын кененирээк карап көрүңүз:
- 60-65% азот кислотасы 96% күкүрт кислотасы менен аралаштырылган;
- 98% азот кислотасы менен концентрленген күкүрт кислотасынын аралашмасы бир аз реактивдүү органикалык заттар үчүн ылайыктуу;
- калий же концентрацияланган күкүрт кислотасы бар аммоний нитраты полимердик нитробирикмелерди өндүрүү үчүн эң сонун тандоо.
Нитрлөө кинетикасы
Ароматтык углеводороддор күкүрттүн жана аралашмасы менен аракеттенетазот кислоталары иондук механизм менен нитрленген. В. Марковников бул өз ара аракеттенүүнүн өзгөчөлүгүн мүнөздөй алган. Процесс бир нече этап менен жүрөт. Биринчиден, суудагы эритмеде диссоциациялануучу нитрокүкүрт кислотасы пайда болот. Нитроний иондору толуол менен реакцияга кирип, продукт катары нитротолуолду түзөт. Аралашмага суу молекулалары кошулганда процесс жайлайт.
Органикалык табияттагы эриткичтерде – нитрометан, ацетонитрил, сульфолан – бул катиондун пайда болушу нитрлөө ылдамдыгын жогорулатууга мүмкүндүк берет.
Алынган нитрон катиону ароматтык толуолдун өзөгүнө жабышып, аралык кошулма пайда болот. Андан кийин протон ажырап, нитротолуолдун пайда болушуна алып келет.
Өтүп жаткан процессти кеңири сүрөттөп берүү үчүн «сигма» жана «пи» комплекстеринин пайда болушун карасак болот. «Сигма» комплексинин түзүлүшү өз ара аракеттенүүнүн чектөө баскычы болуп саналат. Реакция ылдамдыгы ароматтык кошулманын ядросундагы көмүртек атомуна нитроний катионунун кошулуу ылдамдыгына түздөн-түз байланыштуу болот. Толуолдон протондун жок кылынышы дээрлик бир заматта болот.
Кээ бир жагдайларда гана олуттуу баштапкы кинетикалык изотоп эффектиси менен байланышкан алмаштыруу көйгөйлөрү болушу мүмкүн. Бул ар кандай түрдөгү тоскоолдуктар болгондо тескери процесстин тездешине байланыштуу.
Катализатор жана суусуздандыруу агенти катары концентраттык күкүрт кислотасын тандоодо процесстин тең салмактуулугунун реакция продуктыларынын пайда болушуна жылышы байкалат.
Тыянак
Толуолду нитрлегенде химиялык өнөр жайынын баалуу продуктусу болгон нитротолуол пайда болот. Бул жардыруучу кошулма болуп саналат, ошондуктан ал жардыруу талап кылынат. Аны өнөр жай өндүрүшү менен байланышкан экологиялык көйгөйлөрдүн арасында биз концентраттык күкүрт кислотасынын олуттуу көлөмүн колдонууну белгилейбиз.
Бул көйгөйдү чечүү үчүн химиктер нитрлөө процессинен пайда болгон күкүрт кислотасынын калдыктарын азайтуунун жолдорун издеп жатышат. Мисалы, процесс төмөнкү температурада жүргүзүлөт, оңой регенерациялануучу каражаттар колдонулат. Күкүрт кислотасы күчтүү кычкылдандыруучу касиетке ээ, ал металлдардын коррозиясына терс таасирин тийгизет жана тирүү организмдер үчүн коркунучту күчөтөт. Бардык коопсуздук стандарттары сакталса, бул көйгөйлөр менен күрөшүүгө жана жогорку сапаттагы нитрокошулмаларды алууга болот.
