Реакции электрофильного замещения в ароматических аминах

1. Галогенирование
2. Нитрование
3. Сульфирование

Одним среди важных видов реакций ароматических аминов считается замена одного электрофила, к которым относятся положительно заряженные ионы-катионы (простейшими примерами считаются протон H+, карбокатионы, NO2+), электронодефицитные нейтральные молекулы —SO3, в том числе, молекулы с сильно поляризованной взаимосвязью (\(HCO^-Br^+\)) другой электронодефицитной частью. В данных реакциях применяют различные электрофильные агенты, и с помощью них получают большое количество новых замещенных азотсодержащих ароматических связей.

Вместе с тем с применением данных реакций к аминам, имеющих уже один либо несколько заменителей, для них становится типичным явление региоселективности (явление, при котором в химической реакции один путь разрыва и образования взаимосвязей доминирует над прочими возможными путями), выборной реакционной способности, поясняемой теорией замещения.

Ароматические амины, в отличие от аминов жирного ряда легко окисляются. К примеру, хромовая смесь превращает аминобензол в «черный анилин» - краситель черного цвета, который используется в технике. Таким образом, «пигмент глубоко-черный» - продукт окисления аминобензола, применяется для окрашивания полимеров.

Ароматические амины просто осуществляют вступление в реакции электрофильной замены. Но аминогруппа, будучи заменителем первого уровня, проявляет столь мощное активирующее воздействие на бензольное ядро, что при определенных реакциях электрофильной замены, к примеру, нитровании, может осуществиться разрушение молекулы аминобензола. По данной причине, для аминогруппы до нитрования производят «защиту» ацилированием, введение ацильной группы (RCO-) в молекулы органических связей с помощью замещения водородного атома:

Рисунок 1.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Ароматические амины обладают кольцом, которое активизированное для различных реакций электрофильной ароматической замены. К данным реакциям относятся следующие:

• Галогенирование (галоидирование). Это процесс ввода галогена в молекулу органического вещества, который производится с помощью реакции замены либо присоединения.
• Нитрование. Это реакция ввода нитрогруппы —\(NO_2\) в молекулы органических соединений.
• Сульфи́рование (сульфонирование). Это реакция ввода сульфогруппы (\(—SO_2OH\)) в органические соединения с возникновением взаимосвязи S-С. Кроме этого, в более общем смысле, сульфированием, в том числе, можно назвать ввод в органические соединения группы \(—SO_2X\). В качестве заменителя X являются гидроксильная группа, OAlk, ONa, OAr, галогены, \(NAlk_2\) и прочие аналогичные комбинации.
• Формилирование. Это введение СНО группы, являющееся частным случаем ацилирования.
• Нитрозирование. Это реакция ввода нитрозогруппы -NO в молекулы органических соединений.

Данные реакции для ароматических аминов получается производить в мягких условиях и под воздействием слабых электрофильных агентов.

Галогенирование

Галогенирование относится к категории важных и нередко производимых процессов для получения органических соединений.

Большая часть галогенопроизводные ароматического ряда используются при изготовлении различных веществ с необходимыми на практике характеристиками, включая красителей и средства противодействия вредоносной растительности, а также насекомым.

Галоидирование аренаминов зависит от характера галогена, а также от условий реагирования и осуществляется, в большинстве случаев, с получением тригалогенаренаминов. Таким образом, при действии на аминобензол водным раствором брома реакция осуществляется легко при температурных показателях, которые соответствуют примерно +20°C, и образовывается белое кристаллическое вещество – 2,4,6-триброманилин, с молекулярной формулой Br3C6H2NH2 (качественная реакция на аналин):

Рисунок 2.

Подобно брому с аминобензолом (C6H5NH2) осуществляет взаимодействие йод.

Процесс реакции галоидирования осуществляет подтверждение существенного активизирующего воздействия аминогруппы на ход электрофильной замены.

Для ввода одного галогенного атома требуется снизить активизирующее воздействие аминогруппы, что обеспечивается ее ацилированием посредством ангидрида уксусной кислоты либо иного ацилирующего агента.

Рисунок 3.

Типичной спецификой считается жесткое паpaориентирующее воздействие ациламиногруппы.

Нитрование

Нитрование считается одной из важных реакций органического синтеза и масштабно применяется в лабораториях, а также в производственных процессах.

Осуществление нитрования возможно как непосредственным, так и косвенным образом. К процессам непосредственного нитрования причисляют реакции замены водородного атома на нитрогруппу либо введение нитрующих агентов по кратной связи. В свою очередь, к косвенному нитрованию причисляют замену иных атомов либо атомных групп на нитрогруппу (к примеру, галогенов, сульфогруппы). К способам косвенного нитрования возможно причислить реакции окисления веществ, которые содержат азот, до нитросоединений. В том числе, к косвенному нитрованию причисляют реакции конденсации, которые приводят к нитросоединениям.

Нитрование аренаминов прямым воздействием азотной кислотой (\(HNO_3\)) не производят ввиду способности данной кислоты осуществлять окисление аминогруппы. Помимо этого неорганические бинарные соединения азота с кислородом, основывающиеся при процессе окисления, могут осуществлять диазотирование аминогруппы. По данной причине, изначально производят защиту аминогруппы в обязательном порядке:

Рисунок 4.

Реакция нитрования обладает возможностью протекания по электрофильному, нуклеофильному либо радикальному механизму. В то же время, активной частицей в этих реакциях считаются различные вещества в зависимости от механизма:

• При электрофильном – катион нитрония NO2+;
• При нуклеофильном – нитрит-ион NO2-;
• При радикальном – радикал NO2•.

Для того чтобы получить метанитроанилин, применяют метадинитробензол, для воспроизведения которого используют сульфиды либо гидросульфиды щелочных металлов. Они обладают способностью восстановления лишь одной нитрогруппы.

Сульфирование

Сульфонирование массово применяется в промышленности для синтезирования органических пигментов, активно-поверхностных веществ и прочих активных связей. Сульфированию подвергаются в основном ароматические соединения; получающиеся продукты – арилсульфокислоты. Чаще всего сульфонирование вызывает смесь изомеров, отношение которых находится в зависимости от характера заменителя в ароматическом кольце, сульфирующего реагирующего агента, условий реакции.

Сульфонирование аренаминов осуществляют сильно разведенным раствором серной кислоты. Таким образом, формируется, как правило, смесь ортоизомеров и параизомеров в соответствии с положениями направления:

Рисунок 5.

Но в данных условиях реакция сульфонирования осуществляется медленнее, зачастую с обретением метаизомера, число которого растет с увеличением концентрирования кислоты, что возможно пояснить присоединением протона аминогруппы, превращающуюся в анилиновую.

Считается, что в данной ситуации происходит исчезновение связывание азотной электронной пары с бензольным кольцом, и аммониевая группа оказывается метаориентантом:

Рисунок 6.

Подобное состояние можно отметить при нитровании аренаминов, которые не защищены, где число метаизомера возможно достаточно существенное. По данной причине, как и в предыдущих процессах, реакцию сульфонирования аренаминов осуществляют, в большинстве случаев, с аминогруппой, которая обладает защитой.

Масштабное использование в производственных процессах азокрасителей, медикаментов и фармацевтических препаратов обрела сульфаниловая кислота (\(C_6H_7NO_3S\)), ее синтез осуществляют без первоначально защищенности аминогруппы в жестких условиях с применением серной кислоты высокой концентрации. Изначально формируется гидросульфаты аминобензола, которые при нагреве производят превращение в фениламид сульфоновой кислоты. Данная кислота в условиях реакции посредством внутри молекулярной перестановки дает сульфаниловую кислоту:

Рисунок 7.

Сульфаниловая кислота вместе включает кислотную (\(-SO_2OH\)) и основную (\(-NH_2\)) группы. По данной причине, эта кислота присутствует как цвитер-иона:

Рисунок 8.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

В конечном итоге эта кислота плохо осуществляет растворение в водном растворе в противовес аренсульфоновым кислотам. Однако с помощью собственных кислотных показателей при взаимном воздействии со щелочами либо с содой сульфаниловая кислота формирует соответственные растворимые в воде соли:

\(N^+H_2-C_6H_4-SO_2O^- +NaOH \to NH_2-C_6H_4-SO_2ONa+H_2O\)

На основе сульфаниловой кислоты осуществлено синтезирование огромного числа сульфамидных препаратов. Из данных препаратов около двух десятков обладают антибактериальными показателями и используются в медицине.

Одним из сульфамидных препаратов, обладающим высокой эффективностью, является белый стрептоцид. Его в промышленном производстве создают с помощью сульфонирования защищенного аминобензола:

Рисунок 9.

В том числе, п-анилинсульфоновая (метаниловая) кислота применяется для синтезирования медикаментов и фармацевтических препаратов. Данная кислота образовывается с помощью реакции сульфонирования нитробензола в жестких условиях со следующим возобновлением нитрогруппы.