2018-01-13 11:54:55

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编辑分类

硝基化合物可看作是烃分子中的一个或多个氢原子被硝基(-NO2)取代后生成的衍生物,按羟基的不同可以分为脂肪族硝基化合物(R-NO2)和芳香族硝基化合物(Ar-NO2)。

硝基化合物有毒,其蒸气能透过皮肤被机体吸收使人中毒。多硝基化合物有爆炸性。

硝基化合物可用作医药、染料、香料、炸药等工业的化工原料及有机合成试剂。多硝基化合物性质不稳定,有强氧化力,可用作炸药。例如三硝基甲苯(TNT)和苦味酸等。

液体的硝基化合物具有一定的化学稳定性,因此常被用作一些有机反应的溶剂。

结构式:R-NO2

式中R为脂烃基或芳烃基,分别称为脂肪族硝基化合物或芳香族硝基化合物。根据硝基的数目,硝基化合物可分为一元、二元和多元硝基化合物。

折叠 编辑本段 定义

液体的硝基化合物是很好的有机溶剂,且具有一定的化学稳定性,因此常被用作一些有机反应的溶剂;但硝基化合物有毒,其蒸气能透过皮肤被机体吸收使人中毒,故生产上应尽可能不用它作溶剂。

硝基化合物是含有一或多个硝基(NO2)的有机化合物为一类通式为RNO2的化合物(式中R为脂烃基或芳烃基)。浓硝酸浓硝酸

结构式:-NO2

折叠 编辑本段 分类

根据硝基的数目又分为一元、二元和多元硝基化合物。根据式中R为脂烃基或芳烃基,分别称为脂肪族硝基化合物或芳香族硝基化合物。

折叠 编辑本段 命名和结构

键长测定结果表明,硝基化合物中两个氧原子和氮原子之间的距离相等(处于N-O和N=O键之间)。从价键理论的观点来看,氮原子采取sp2杂化,在p轨道上为参与的一对弧电子与两个氧原子的p轨道重叠形成共轭体系。

在硝基化合物中碳原子和氮原子相连接,常用R-NO2或Ar-NO2表示,在亚硝酸酯中碳原子和氧原子相连接。

亚硝酸酯和硝基化合物互为同分异构体两者的化学性质不同。例如,硝基化合物通常不易水解(某些仍可以水解,如硝基甲烷、六硝基苯),而亚硝酸酯能被水解成醇(或酚)和亚硝酸;硝基化合物可被还原成胺,亚硝酸酯则被还原成醇。

折叠 编辑本段 性质

折叠 物理性质

硝基化合物有毒。多硝基化合物有爆炸性。脂肪族硝基化合物为无色或略带黄色的液体,脂肪族硝基化合物是近于无色的高沸点液体。芳香族硝基化合物一般是结晶固体,大多数是黄色。

由于硝基是很强的吸电子基,硝基化合物的偶极矩大、极性大、分子间吸引力大,其沸点比相应的卤代烃高。芳香族硝基化合物中,除一硝基化合物为高沸点的液体外,一般为无色或黄色的固体。

折叠 化学性质

硝基化合物可以依次还原为亚硝基化合物、N-烃基取代羟胺和胺。在碱性溶液中N-羟基取代羟胺和芳胺能分别与亚硝基硝基化合物的反应1硝基化合物的反应1化合物缩合,生成氧化偶氮化合物和偶氮化合物,偶氮化合物又可以还原为1,2-二烃基肼,硝基化合物用还原剂还原时得伯胺。工业上将烷烃高温硝化制取,但产物为各种硝基化合物的混合物。用作溶剂

芳香族硝基化合物因还原剂与介质不同,还原时得不同产物,将它们继续还原时最终产物为芳香伯胺。一般由芳烃直接硝化制取。

芳香硝基化合物一般由硝酸硫酸与相应的有机物分子反应而成。一些著名的硝基化合物有三硝基苯酚(苦味酸)、三硝基甲苯(TNT)和三硝基间苯二酚(收敛酸)等。硝基化合物的反应2硝基化合物的反应2

硝基化合物用作医药染料香料炸药等工业的化工原料及有机合成试剂。多硝基化合物性质不稳定,有强氧化力。有些可用作火炸药。例如三硝基甲苯(TNT)和苦味酸等。通常由烃类经硝化作用而制得。

它们往往非常易爆。不适的操作和一些混杂物很容易造成放热反应

1、a-H的酸性

由于硝基是强吸电子基,脂肪族硝基化合物a-H具有一定的酸性,可溶于碱,与氢氧化钠作用生成盐。例如,硝基甲烷、硝基乙烷和2-硝基丙烷的pKa值分别为10.2、8.5、7.8。

硝基化合物的酸式-硝基式之间的互变与羰基化合物的酮式-烯醇式互变异构现象相似,两者主要区别是酸式存在的时间较烯醇式要长。

3、与羰基化合物的反应

具有a-H的伯、仲硝基化合物在碱催化下能与某些羰基化合物发生缩合反应。三羟甲基甲胺在生物化学中被用作缓冲剂

4、和亚硝酸的反应

伯硝基烷与亚硝酸作用,得到蓝色的亚硝基化合物,在碱作用下转变成红色的硝肟酸盐溶液;仲硝基烷与亚硝酸作用得无色的亚硝基化合物,其碱性溶液呈蓝色。

叔硝基烷R3CNO2没有a-H,不与亚硝酸反应。利用此反应可以区别三种硝基烷。

5、芳香族硝基化合物的化学性质

芳香族硝基化合物由于没有a-H,它的性质与脂肪族硝基化合物的性质有许多不同的地方。芳香族硝基化合物最重要的性质是还原反应。

(1)还原反应

硝基化合物易被还原,选用不同的还原剂,在不同的条件下,可将硝基苯还原成不同的产物。

(2)芳环上的亲核取代反应

芳羟的特征反应是亲核取代反应,当芳环上的氢被硝基取代后,由于硝基是强吸电子基,使苯环上的电子云密度降低,不利于亲电试剂的进攻;同时硝基对苯环上的其他取代基也产生极大的影响,邻位或对位被被硝基取代芳香卤代物,容易发生亲核取代反应。

影响卤素的活泼性:氯苯在常压下很难水解,当氯苯的邻位和对位被硝基取代后,由于硝基的强吸电子作用使得与氯原子相连的碳原子的电子云密度大大降低,有利于亲核试剂的进功而发生双分子亲核取代反应。亲核取代反应所需要的温度,随邻位和对位硝基的数目的增多而下降。在三种化合物下,邻位硝基氯苯需要比较高的温度,而2,4,6-三硝基氯苯则在较低温度下就可发生反应。这是由于三个强吸电子的硝基对氯原子综合影响的结果。卤素直接连在苯环上很难被氨基取代,若苯环上有硝基等强吸电子基存在,即使没有催化剂也可以发生亲核取代反应。

6、硝基影响酚的酸性

在苯酚环上引入硝基,吸电子的硝基通过共轭效应的传递,增加了羟基中氢解离成质子的能力,尤其是当邻位和对位都引入硝基如2,4,6-三硝基苯酚,它的酸性已接近于无机酸,它可以与氢氧化钠碳酸钠以及碳酸氢钠作用。

折叠 编辑本段 有机反应

硝基化合物参加多种有机反应

脂肪族硝基化合物

盐酸可以在铁作为催化剂的帮助下将脂肪族硝基化合物还原为胺类。

脂肪族硝基化合物水解后形成醛或

芳香硝基化合物

可以在铂作为催化剂的条件下把芳香硝基化合物还原为苯胺

折叠 编辑本段 制备

有机化工中有不同的制造硝基化合物的方法。硝基化合物产品硝基化合物产品

脂肪族硝基化合物

Nitroaldol反应:硝基甲烷加入

Michael反应:硝基甲烷加入未饱和的羰基化合物

Michael反应:亚硝基乙烯加入烯醇

亲核脂肪族取代:亚硝酸钠(NaNO2)取代卤代烷

芳香硝基化合物

亲电子取代:亚硝酸芳香化合物反应

折叠 编辑本段 用途

芳香族硝基化合物是制备芳香胺重氮盐等的原料。多硝基化合物具有爆炸性,如2、4、6-三甲基甲苯和三甲基苯酚都是爆炸力极强的化合物,可以用作炸药;另有一些多硝基化合物具有极强的香味,可以制备人造麝香,硝基麝香已占人造麝香的50%左右。

芳香族硝基化合物是一类非常重要的有机化工原料,广泛 应用于农药、医药、炸药、染料、化纤及橡胶等产品的工业生 产 。众所周知,芳烃的亲电硝化是合成芳香族硝基化合物 的经典方法,通常以浓硝酸与浓硫酸的混酸为硝化试剂 J。然 而,该反应体系对设备腐蚀性很强,产生大量含有机化合物的 废酸和废水,环境污染严重,治理费用高。此外,该硝化体系 往往存在区域选择性差、官能团耐受性差以及副反应多等问 题,尤其不适合对酸敏感底物的硝化。因此,人们对各种新型 的硝化试剂及催化体系等展开了深入的研究。最近,过渡金属 催化芳基岗化物及拟卤化物的硝化以及芳基硼酸、芳烃碳一氢 键的氧化硝化取得了重大的进展。本文将主要介绍近年来芳香 族硝基化合物合成的研究进展,并对相关反应的机理进行探 讨 。

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