5-Fluoro-2-nitroanilinaes un importante compuesto aromático que contiene nitrógeno, que se usa ampliamente en productos farmacéuticos, colorantes, materiales y otros campos. A continuación se presentarán varios métodos sintéticos de 5-fluoro-2-nitroanilina.
1. En primer lugar, se presenta la síntesis de 5-fluoro-2-nitroanilina mediante una reacción de nitración aromática. Las materias primas para la reacción son p-fluoronitrobenceno y ácido nítrico concentrado, las condiciones de reacción son generalmente a temperatura ambiente, la relación de masa de los reactivos es de 1:1,3~1,5 y el tiempo de reacción es de más de 10 horas. Durante la reacción, es necesario controlar la temperatura y agregar un diluyente para promover la reacción. El producto sintetizado es un lodo de color marrón rojizo, que puede cristalizarse y lavarse para obtener 5-fluoro-2-nitroanilina. El principio es que bajo la acción de iones de nitrógeno electrofílicos fuertes (iones de nitronio, NO2 más), el átomo de hidrógeno en el anillo aromático del compuesto aromático se reemplaza por un grupo nitro (grupo Nitro, -NO2), formando así un compuesto nitro. Los pasos específicos son los siguientes:
Paso 1: Preparación de ácido mixto nitrado
Antes de preparar 5-fluoro-2-nitroanilina, es necesario preparar ácido mixto nitrado. El ácido mixto nitrante, es decir, una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado, es un agente nitrante comúnmente utilizado en la preparación de compuestos nitro. Los pasos de preparación concretos son los siguientes:
(1.) Bajo ciertas condiciones de enfriamiento, deje caer lentamente ácido sulfúrico concentrado en el ácido nítrico concentrado enfriado;
(2.) El ácido nitrante mixto preparado debe enfriarse completamente y almacenarse en un dispositivo cerrado de destilación de solventes orgánicos.
Paso 2: Síntesis de 5-fluoro-2-nitroanilina
Después de preparar el ácido mixto nitrado, se puede llevar a cabo la síntesis de 5-fluoro-2-nitroanilina. Los pasos específicos son los siguientes:
(1.) Disolver ácido 5-fluoro-2-aminofenilacético en solución de hidróxido de sodio, extraer con éter y secar. Se obtuvo el producto: ácido 5-fluoro-2-nitrofenilacético.
(2.) Disuelva el ácido 5-fluoro-2-nitrofenilacético en ácido mixto nitrante y agregue el exceso de ácido sulfúrico concentrado. La relación molar teórica de los reactivos es 1:2:3.
(3.) Mientras agrega los reactivos, mantenga la temperatura de la mezcla de reacción sin exceder los 5 grados. Después de reaccionar durante 1-2 horas, filtrar y lavar el precipitado con agua helada y finalmente extraerlo con éter para obtener 5-fluoro-2-nitroanilina.
Resumir:
A través de los pasos anteriores, se puede sintetizar con éxito 5-fluoro-2-nitroanilina. Cabe señalar que la reacción de nitración aromática es muy peligrosa y el operador debe tener habilidades de experimentación química y experiencia operativa muy altas. Al llevar a cabo esta reacción, se deben seguir estrictamente los procedimientos operativos de seguridad del laboratorio y la seguridad debe ser la consideración principal.
2. El segundo método es a través de la reacción de nitrificación catalizada por pentóxido de fósforo. La operación específica es disolver 2-amino-5-fluorofenol en acetona y luego agregar una pequeña cantidad de pentóxido de fósforo. Agregue ácido nítrico al sistema de reacción en forma de titulación y mantenga la temperatura del sistema de reacción por debajo de 0 grados durante la reacción. Una vez completada la reacción, el producto de reacción se lava con agua, se disuelve con ácido diluido y se purifica por cristalización para obtener 5-fluoro-2-nitroanilina. Los pasos específicos son los siguientes:
1. Prepare los reactivos: mezcle el compuesto orgánico que contiene grupos amino con ácido nítrico y agregue el catalizador de pentóxido de fósforo.
2. El catalizador funciona: el catalizador de pentóxido de fósforo juega un papel catalítico y acelera la velocidad de reacción.
3. Reacción de deshidratación: bajo la catálisis del pentóxido de fósforo, el ion hidrógeno (Hmás) en la molécula de ácido nítrico sufre una reacción de deshidratación para generar iones nitroso (NO2-) y molécula de agua (H2O).
4. Reacción de oxidación: los iones nitroso reaccionan con el catalizador de pentóxido de fósforo para producir iones de oxígeno y nitrato (NO2 más).
5. Reacción de adición: los iones nitro atacan los grupos amino en las moléculas orgánicas para formar compuestos nitrosos.
6. Oxidación adicional: el compuesto nitroso se oxida aún más por el catalizador de pentóxido de fósforo y se convierte en un compuesto nitro.
7. Cristalización o extracción: Según las necesidades, los compuestos nitro obtenidos se separan por cristalización o extracción.
En conclusión, mediante la reacción de nitración catalizada por el pentóxido de fósforo, podemos convertir los grupos amino de moléculas orgánicas en grupos nitro. Esta reacción tiene una amplia gama de aplicaciones en medicina, industria química, colorantes y otros campos.
3. El tercer método sintético es obtener el producto objetivo del compuesto amino a través de la reacción de aminación de la formación del enlace CN. La reacción primero obtiene 2-amino-5-fluorobenzoato de etilo y luego lleva a cabo la reacción de amonólisis mediante la acción de un catalizador. Los catalizadores de uso común son las sales ferrosas, las sales de cobre, etc. Agregue sustancias alcalinas como el hidróxido de sodio al sistema de reacción, caliente la reacción y, bajo la acción anormal de la sal de sodio, la reacción generará 5-fluoro{{5 }}nitroanilina.
Los pasos experimentales son los siguientes:
(1.) Primero seque la isopropilamina en un desecador para asegurarse de que la isopropilamina utilizada en la reacción no contenga humedad.
(2.) Mezcle ácido 5-fluoro-2-nitrobenzoico e isopropilamina en una proporción de 1:2 y agréguelo a un matraz de fondo redondo de 500 ml.
(3.) Añadir catalizador ácido. Generalmente, se usa ácido sulfúrico concentrado o ácido fosfórico como catalizador ácido. En este experimento, usaremos ácido sulfúrico concentrado como catalizador ácido. Agregue lentamente 25 ml de ácido sulfúrico concentrado al matraz.
(4.) Coloque el matraz en un recipiente de reacción y agregue isopropilamina que acaba de hervirse en seco para la introducción de grupos amino. Se deben agregar varios agitadores en espiral al reactor para garantizar que los reactivos en el fondo no se asienten.
(5.) Encienda el agitador y reaccione a una temperatura de 140-150 grados durante 2-3 horas. Se puede usar nitrógeno para enfriar y controlar la temperatura de reacción durante la reacción.
(6.) Después de que termine la reacción, enfríe la mezcla de reacción con agua fría, agregue solución de hidróxido de sodio a la mezcla y neutralice el ácido sulfúrico que contiene.
(7.) Filtrar la mezcla y lavar el sólido filtrado con etanol caliente.
(8.) El producto preparado puede identificarse mediante métodos de análisis químico como NMR e IR.
4. El último método presentado es la síntesis de 5-fluoro-2-nitroanilina por reacción de reducción. Disolver 5-fluoro-2-nitrofenol en un disolvente alcohólico, agregar borohidruro de sodio como agente reductor y calentar la reacción hasta el final de la reacción. Una vez finalizada la reacción, se añade ácido para el tratamiento de acidificación y el producto de reacción se lava con etanol y agua para obtener 5-fluoro-2-nitroanilina pura. Los siguientes son los pasos específicos para la síntesis de 5-fluoro-2-nitroanilina:
(1.) Síntesis de 2-fluoro-5-nitroanilina: reacción de 2-amino-5-fluoronitrobenceno y ácido acético en presencia de ácido sulfúrico para obtener 2-fluoro{ {6}}nitroanilina.
(2.) Reacción de reducción: disuelva la 2-fluoro-5-nitroanilina en acetona, agregue el exceso de sulfito de sodio y lleve a cabo la reacción de reducción en condiciones de calentamiento a reflujo. Deje de calentar después de que se complete la reacción y lave con agua para obtener 5-fluoro-2-nitroanilina.
El mecanismo específico de la reacción de reducción:
El sulfito de sodio forma bisulfito de sodio en el agua. Esta sustancia tiene buena capacidad de reducción y puede intercambiarse con el grupo nitro de la nitroanilina para formar una nitrosoanilina más estable. Luego, bajo la acción continua del agente reductor, se produce la reacción de adición de átomos de hidrógeno en la nitrosoanilina para obtener 5-fluoro-2-nitroanilina.
En la operación experimental, es necesario controlar la temperatura y el tiempo de reacción para evitar una reducción excesiva y subproductos. Además, el uso excesivo de sulfito de sodio puede aumentar el rendimiento de la reacción de reducción.
Los anteriores son una variedad de métodos sintéticos para 5-fluoro-2-nitroanilina, cada método tiene sus propias ventajas y desventajas, y se puede seleccionar un método sintético adecuado de acuerdo con las necesidades reales. Entre ellos, el costo de síntesis a través de la reacción de nitración es bajo pero el riesgo de seguridad es alto, mientras que el costo de síntesis de la reacción de reducción es alto pero menos peligroso, por lo que debe seleccionarse cuidadosamente.