精细有机合成硝化反应.ppt

《精细有机合成硝化反应.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精细有机合成硝化反应.ppt（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精细有机合成精细有机合成第二章、硝化反应第二章、硝化反应 Nitration Reactionw w1 1、概述概述 w w2 2、硝化反应的理论（直接硝化）硝化反应的理论（直接硝化）w w3 3、工业硝化工业硝化w w4、其它引入硝基的方法、其它引入硝基的方法 JPUJPUn向有机分子中引入硝基的反应称为硝化反应。向有机分子中引入硝基的反应称为硝化反应。1.1 硝化反应含义硝化反应含义JPUJPUJPUJPU1.2 引入硝基的目的引入硝基的目的（1 1）制备硝基化合物）制备硝基化合物（2 2）作为制备氨基化合物的一条重要途径。）作为制备氨基化合物的一条重要途径。JPUJPU1.2 引入硝基的

2、目的引入硝基的目的例子：例子：1.2 引入硝基的目的引入硝基的目的1.2 引入硝基的目的引入硝基的目的（3 3）利用的硝基极性，使芳环上的其他取代）利用的硝基极性，使芳环上的其他取代基活化，促使亲核置换反应的进行。基活化，促使亲核置换反应的进行。1.2 引入硝基的目的引入硝基的目的（4 4）在染料的合成中，利用硝基的极性，加）在染料的合成中，利用硝基的极性，加深染料的颜色。深染料的颜色。1.3 硝化反应的类型硝化反应的类型 n广义的硝化反应可以是广义的硝化反应可以是取代反应取代反应、加成反加成反应应，也可以是，也可以是氧化反应氧化反应。n狭义上的硝化反应是指有机物分子中的氢原狭义上的硝化反应是

3、指有机物分子中的氢原子、卤素、磺基、酰基和羧基等子、卤素、磺基、酰基和羧基等被硝基取代被硝基取代的反应。的反应。1.3 硝化反应的类型硝化反应的类型 n取代取代氢原子氢原子的硝化反应，称为的硝化反应，称为直接硝化反应直接硝化反应；取代其他基团的硝化反应，称为取代其他基团的硝化反应，称为间接硝化反间接硝化反应应。常用的是直接硝化反应。常用的是直接硝化反应。n另外，硝化反应可分为另外，硝化反应可分为O-硝化硝化，N-硝化硝化和和C-硝化硝化。1.3 硝化反应的类型硝化反应的类型 n脂肪族碳原子上的脂肪族碳原子上的硝化反应硝化反应，难于控制，工业上很，难于控制，工业上很少应用。因此硝化反应主要是芳香

4、化合物的硝化。少应用。因此硝化反应主要是芳香化合物的硝化。1.3 硝化反应的类型硝化反应的类型 1 1.4 硝化反应的特点硝化反应的特点 n硝硝化化反反应应是是强强放放热热反反应应，其其放放热热集集中中，因因而而热量的移除是控制硝化反应的突出问题之一；热量的移除是控制硝化反应的突出问题之一；n硝化硝化反应反应是不可逆反应；是不可逆反应；n硝化反应一般是多相反应。硝化反应一般是多相反应。2 2、硝化反应的理论（直接硝化、硝化反应的理论（直接硝化）n、硝化反应的机理、硝化反应的机理 n、硝化剂的活性质点、硝化剂的活性质点 n、硝化反应的影响因素、硝化反应的影响因素 n、主要的硝化方法、主要的硝化方

5、法、硝化反应的机理、硝化反应的机理 n以苯在混酸中硝化为例：以苯在混酸中硝化为例：、硝化剂的活性质点、硝化剂的活性质点反应体系中有水，不利于反应体系中有水，不利于反应体系中有水，不利于反应体系中有水，不利于NONONONO2 2 2 2+的形成，也就是不利于硝的形成，也就是不利于硝的形成，也就是不利于硝的形成，也就是不利于硝化反应。化反应。化反应。化反应。n因此加入硫酸，可以大大提高硝化能力。因此加入硫酸，可以大大提高硝化能力。n总的式子：总的式子：、硝化剂的活性质点、硝化剂的活性质点、硝化反应的影响因素、硝化反应的影响因素 n（1）被硝化物的性质，）被硝化物的性质，n（2）硝化剂的影响，以混

6、酸为硝化剂时，）硝化剂的影响，以混酸为硝化剂时，硫酸的作用；硫酸的作用；n（3）温度，一般控制在）温度，一般控制在50-70 n（4）搅拌，混酸为硝化剂时，反应是两相反应）搅拌，混酸为硝化剂时，反应是两相反应 n（5）相比和硝酸比，相比是混酸与被硝化物）相比和硝酸比，相比是混酸与被硝化物的质量比，硝酸比是硝酸和被硝化物的物质的质量比，硝酸比是硝酸和被硝化物的物质的量之比的量之比、硝化反应的影响因素、硝化反应的影响因素 n（6）硝化副反应，主要是氧化反应，生成）硝化副反应，主要是氧化反应，生成苯酚苯酚、硝化反应的影响因素、硝化反应的影响因素、硝化方法、硝化方法n稀硝酸硝化稀硝酸硝化 n浓硝酸硝化

7、浓硝酸硝化 n混酸混酸(浓硫酸和浓硝酸浓硫酸和浓硝酸)，均相，均相 n混酸混酸(浓硫酸和浓硝酸浓硫酸和浓硝酸)，非均相，非均相 n有机溶剂中硝化这种方法有机溶剂中硝化这种方法 3 3、工业硝化（混酸的直接硝化）、工业硝化（混酸的直接硝化）硝化方法有多种，硝化方法有多种，混酸法混酸法是工业化常用的是工业化常用的 原料原料：苯，混酸：苯，混酸（浓（浓H2SO4+浓浓HNO3）主要原料质量指标主要原料质量指标 n硝酸，硝酸，HNO398.2%n硫酸，硫酸，H2SO498.0%n石油苯石油苯，馏程馏程79.6-80.5n回收回收H2SO488.0%JPUJPU3.1、混酸直接硝化的优点、混酸直接硝化的

8、优点 n四个优点：四个优点：（1）硝化能力强，反应速度快；）硝化能力强，反应速度快；（2）硝硝酸酸的的用用量量可可接接近近理理论论量量，硝硝化化后后废废酸酸可可回回收收利用；利用；（3）硫硫酸酸的的热热容容量量大大，可可使使硝硝化化反反应应比比较较平平稳稳地地进进行；行；（4 4）混酸不起腐蚀作用，可采用碳钢、不锈钢或铸）混酸不起腐蚀作用，可采用碳钢、不锈钢或铸铁作硝化反应器。铁作硝化反应器。反应特点反应特点n本反应是液本反应是液-液两相反应，而且两相密度液两相反应，而且两相密度相差较大，需要强烈搅拌。相差较大，需要强烈搅拌。n平推流反应器无法实现强烈搅拌。平推流反应器无法实现强烈搅拌。n一般

9、是用间歇反应釜或全混流反应器，但一般是用间歇反应釜或全混流反应器，但这二者生产能力有限。这二者生产能力有限。JPUJPU多釜串联反应器的优点多釜串联反应器的优点因因此此，多多釜釜串串联联反反应应器器既既可可以以克克服服单单个个CSTRCSTR的的返返混混大大、反反应应物物浓浓度度低低的的缺缺点点，又又可可以以避避免免PFRPFR无无法法实实现现强强烈烈搅搅拌拌，温温度度差差大大，难难于于稳稳定定控制的缺点。控制的缺点。JPUJPU3.2、硝基苯生产工艺、硝基苯生产工艺 n南京化工厂有硝基苯车间、硝基氯苯车间。南京化工厂有硝基苯车间、硝基氯苯车间。毕业实习可能到那儿。毕业实习可能到那儿。生产工艺

10、生产工艺分为反应和分离俩部分分为反应和分离俩部分反反应应分分离离JPUJPU多釜串联的非均相连续混酸硝化法多釜串联的非均相连续混酸硝化法硝化操作硝化操作 n（1）正加法）正加法n（2）反加法）反加法n（3）并加法，连续反应。）并加法，连续反应。硝化反应控制条件硝化反应控制条件n硝化锅温度硝化锅温度50-72 n废酸中废酸中HNO3 0.8%;n反应物停留时间反应物停留时间30minJPUJPU分离工艺分离工艺JPUJPUn中和酸，除去硝基酚中和酸，除去硝基酚n稀释，冷却稀释，冷却n反应完反应完HNO3，带出多余的硝基物带出多余的硝基物JPUJPU、异构产物分离、异构产物分离 n（1）物理法，利

11、用产物熔点、沸点的差异物理法，利用产物熔点、沸点的差异n（2 2）化学法，一般不用）化学法，一般不用 、其它、其它 n（1）硫酸的脱水值，）硫酸的脱水值，n（2）废酸计算浓度，也称硝化活性因素）废酸计算浓度，也称硝化活性因素 两个概念：两个概念：硝化反应过程中的安全硝化反应过程中的安全n硝化反应要求保持适宜的温度，以避免浓硝酸的分解、硝化反应要求保持适宜的温度，以避免浓硝酸的分解、氧化以及生成多硝基化合物等的副反应。多硝基化合氧化以及生成多硝基化合物等的副反应。多硝基化合物在受热、摩擦或撞击等条件下有可能出现爆炸的危物在受热、摩擦或撞击等条件下有可能出现爆炸的危险；有机物的氧化过程中有大量的氧

12、化氮气体的释放，险；有机物的氧化过程中有大量的氧化氮气体的释放，并使体系温度迅速升高，引起反应物从设备中喷出而并使体系温度迅速升高，引起反应物从设备中喷出而发生爆炸事故。所以要仔细配制反应混合物并除去其发生爆炸事故。所以要仔细配制反应混合物并除去其中易氧化的组分，防止油类杂质进入反应设备，并要中易氧化的组分，防止油类杂质进入反应设备，并要准确地对温度进行控制，实施连续混合以防止硝化反准确地对温度进行控制，实施连续混合以防止硝化反应过程中发生氧化作用。应过程中发生氧化作用。搅拌搅拌搅拌轴要用硫酸作润滑剂，温度套管用硫酸搅拌轴要用硫酸作润滑剂，温度套管用硫酸作导热剂，不可使用普通机油或甘油，防止作导热剂，不可使用普通机油或甘油，防止机油或甘油被硝化而形成爆炸性物质。机油或甘油被硝化而形成爆炸性物质。推进式搅拌浆推进式搅拌浆三叶左旋推进式三叶左旋推进式三叶焊接右旋推进三叶焊接右旋推进式式HXRHXRJPUJPU四、其它引入硝基的反应n1、磺基的取代硝化n2、重氮基的取代反应课后作业课后作业n1 1、写出混酸法苯硝化的反应机理，并论、写出混酸法苯硝化的反应机理，并论述混酸中硫酸和水含量对反应的影响述混酸中硫酸和水含量对反应的影响 n2、画出硝基苯生产的流程图。、画出硝基苯生产的流程图。JPUJPU本节课结束！本节课结束！谢谢！谢谢！JPUJPU