   |
|
КНИГИ ПО ХИМИИ: |
|
   |
|
|
|
При действии восстановителей нитрогруппа превращается в первичную аминогруппу:
R-NO2 а R-NH2
Эта реакция проходит с соединениями как жирного, так и ароматического ряда. Особенно большое практическое значение этот метод имеет в ароматическом ряду, так как сами ароматические нитропроизводные получаются очень легко и являются поэтому вполне доступными продуктами.
В качестве восстановителей в большинстве случаев пользуются металлами: оловом, цинком или железом в присутствии соляной кислоты.
Наиболее быстро и полно восстановление происходит при действии олова:
2R-NO2 + 3Sn + 14HCl а 2[R-NH3]Cl + 3SnCl4 + 4H2O
В технике для восстановления нитросоединений пользуются железом, которое значительно дешевле олова:
R-NO2 + 3Fe + 7HCl а [R-NH3]Cl + 3FeCl2 + 2H2O
Опытным путем было установлено, что для проведения этой реакции можно взять в 40 раз меньше кислоты, чем это требуется приведенным уравнением, что объясняется окислением двухвалентного железа в трехвалентное.
В качестве восстановителей могут быть также использованы сернистый аммоний или сернистый натрий:
R - NO2 + 3(NH4)2S а R - NH2 + 6NH3 + 3S + 2H2O
Именно этим путем Н. Н. Зинин в 1841 г. впервые получил анилин из нитробензола и доказал общность этой реакции для нитросоединений ряда бензола и нафталина, а также для полинитросоединений.
Применяя сернистый аммоний, возможно провести частичное восстановление полинитросоединений, например получить нитроанилин из динитробензола.
Восстановление нитросоединений может быть произведено и в газовой фазе водородом в присутствии металлической меди как катализатора.
Анилин получают восстановлением нитробензола оловом или железом в присутствии соляной кислоты.
Анилин является основанием (хотя и слабым) и поэтому образует с кислотами соли. По окончании реакции восстановления эти соли разлагают прибавлением щелочи:
[C6H5-NH3]Cl + NaOH а C6H5-NH2 + NaCl + H2O
и выделившийся анилин отгоняют с водяным паром.
а) Восстановление нитробензола оловом
В круглодонную полулитровую колбу вносят олово и нитробензол, прибавляют 10 мл соляной кислоты и закрывают колбу пробкой с вставленной в нее широкой стеклянной трубкой, которая служит обратным холодильником. Содержимое колбы хорошо перемешивают. Через некоторое время начинается энергичная реакция, сопровождающаяся сильным разогреванием смеси. Если реакция пойдет слишком бурно, то следует на некоторое время погрузить колбу в холодную воду.
Постепенно вносят в колбу остальное количество соляной кислоты, поддерживая все время энергичное течение реакции. После того как вся кислота прибавлена, колбу нагревают 1 час на водяной бане.
К еще теплому раствору прибавляют 30 мл воды и постепенно приливают (до сильно щелочной реакции) раствор 45 г едкого натра в 60 мл воды. Из горячей жидкости отгоняют анилин с водяным паром (прибор изображен на рис. 18). В приемнике собирается водная эмульсия анилина, которая постепенно расслаивается. После того как из холодильника начнет стекать вполне прозрачный дистиллят, отгоняют еще около 100 мл жидкости.
Анилин заметно растворим в воде (100 г воды растворяют 3 г анилина) и поэтому для более полного выделения его из водного раствора полученный погон насыщают хлористым натрием, в концентрированных растворах которого анилин практически не растворим. На каждые 100 мл погона прибавляют 20-25 г хорошо измельченного хлористого натрия. Соль растворяют при перемешивании и извлекают анилин эфиром, взбалтывая раствор в делительной воронке последовательно с 50, 30 и еще раз с 30 мл эфира.
Соединенные эфирные вытяжки сушат несколькими кусочками твердого едкого кали, отгоняют эфир на водяной бане и перегоняют анилин из маленькой перегонной колбы, применяя воздушный холодильник.
Выход около 12 г.
Темп. кип. 184,4°; уд. вес 1,022.
б) Восстановление нитробензола железом
Работу следует проводить под тягой.
В полулитровую колбу вносят нитробензол и железные опилки и затем прибавляют небольшими порциями (примерно 1-2 мл) соляную кислоту. После каждого прибавления кислоты колбу закрывают резиновой пробкой, в которую вставлена стеклянная трубка длиной 25-30 см, и хорошо перемешивают содержимое колбы. Когда будет прибавлено 30 мл соляной кислоты, остальное количество ее можно прибавлять более крупными порциями, по 10-20 мл. Если реакция пойдет слишком бурно, колбу следует охладить водой. После прибавления всей кислоты колбу нагревают еще полчаса на кипящей водяной бане. Отсутствие запаха нитробензола служит признаком конца реакции. Далее добавляют раствор щелочи до сильно щелочной реакции, отгоняют анилин с водяным паром и извлекают его эфиром, как было описано в предыдущей работе.
м-Нитроанилин получают в результате частичного восстановления м-динитробензола сернистым натрием:
Работу проводят под тягой.
В колбе емкостью 250 мл нагревают 50 мл воды до 85° и высыпают тонко измельченный динитробензол. Энергично перемешивая, получают тонкую взвесь динитробензола, после чего постепенно приливают раствор сернистого натрия в 20 мл воды.
Конец реакции узнают, помещая каплю раствора на фильтровальную бумажку, смоченную раствором сернокислой меди. Если образующееся черное пятно сернистой меди не исчезает в течение 20 сек., реакцию можно считать оконченной.
Раствор охлаждают и оставляют стоять в течение ночи. На следующий день отсасывают образовавшиеся кристаллы нитроанилина и кристаллизуют их из воды.
Выход около 5 г.
Темп. пл. 114°.
Восстановление нитронафталина в нафтиламин в технике производят при помощи железа и соляной кислоты. В лабораторных условиях в целях ускорения процесса предпочитают пользоваться цинком.
 a-Нитронафталин нерастворим в воде, и поэтому реакцию проводят в спиртовом растворе.
В колбе емкостью 200 мл растворяют a-нитронафталин в 50 мл спирта, прибавляют соляную кислоту и слегка подогревают. В полученный раствор постепенно вносят цинк.
По окончании реакции еще горячий раствор фильтруют на воронке Бюхнера. Из фильтрата по охлаждении выпадают кристаллы хлористоводородной соли a-нафтиламина. Их отсасывают, промывают небольшим количеством спирта и высушивают.
Выход около 8 г.
| |
