5-فلورو-2-نیتروآنیلینیک ترکیب معطر حاوی نیتروژن مهم است که به طور گسترده در داروسازی، رنگ‌ها، مواد و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود. روش‌های مصنوعی مختلف 5-فلورو-2-نیتروآنیلین در زیر معرفی می‌شوند.
1. ابتدا، سنتز 5-فلورو-2-نیتروآنیلین توسط واکنش نیتراسیون معطر معرفی شده است. مواد خام برای واکنش p-fluoronitrobenzene و اسید نیتریک غلیظ است، شرایط واکنش به طور کلی در دمای اتاق است، نسبت جرمی واکنش دهنده ها 1:1.3 تا 1.5 است و زمان واکنش بیش از 10 ساعت است. در طول واکنش، کنترل دما و افزودن یک رقیق کننده برای بهبود واکنش ضروری است. محصول سنتز شده یک گل قرمز مایل به قهوه ای است که می تواند برای به دست آوردن 5-فلورو{12}}نیتروآنیلین متبلور و شسته شود. اصل این است که تحت عمل یون نیتروژن الکتروفیل قوی (یون نیترونیم، NO2 به علاوهاتم هیدروژن روی حلقه معطر ترکیب آروماتیک با یک گروه نیترو (گروه نیترو، -NO) جایگزین می شود.2، در نتیجه یک ترکیب نیترو تشکیل می دهد. مراحل مشخص به شرح زیر است:
مرحله 1: تهیه اسید مخلوط نیترات
قبل از تهیه 5-فلورو-2-نیتروآنیلین، لازم است اسید مخلوط نیترات تهیه شود. اسید مخلوط نیترات کننده، یعنی مخلوطی از اسید نیتریک و اسید سولفوریک غلیظ، یک عامل نیترات کننده رایج در تهیه ترکیبات نیترو است. مراحل آماده سازی بتن به شرح زیر است:
(1.) تحت شرایط خنک کننده خاص، اسید سولفوریک غلیظ را به آرامی در اسید نیتریک غلیظ خنک شده بریزید.
(2.) اسید نیترات مخلوط آماده شده باید کاملاً خنک شود و در دستگاه تقطیر با حلال آلی بسته نگهداری شود.
مرحله 2: سنتز 5-فلورو-2-نیتروآنیلین
پس از تهیه اسید مخلوط نیترات شده، سنتز 5-فلورو-2-نیتروآنیلین قابل انجام است. مراحل مشخص به شرح زیر است:
(1.) 5-فلورو-2-آمینوفنیل استیک اسید را در محلول هیدروکسید سدیم حل کرده، با اتر استخراج کرده و خشک کنید. محصول به دست آمد: 5-فلورو-2-نیتروفنیل استیک اسید.
(2.) 5-فلورو-2-نیتروفنیل استیک اسید را در اسید مخلوط نیتراسیون حل کنید و اسید سولفوریک غلیظ اضافی اضافه کنید. نسبت مولی نظری واکنش دهنده ها 1:2:3 است.
(3.) در حین افزودن واکنش دهنده ها، دمای مخلوط واکنش را از 5 درجه تجاوز نکنید. پس از واکنش به مدت 1-2 ساعت، رسوب را فیلتر کرده و با آب یخ بشویید و در نهایت با اتر استخراج کنید تا 5-فلورو-2-نیتروآنیلین به دست آید.
خلاصه کردن:
از طریق مراحل بالا، 5-فلورو-2-نیتروآنیلین را می توان با موفقیت سنتز کرد. لازم به ذکر است که واکنش نیتراسیون آروماتیک بسیار خطرناک است و اپراتور باید مهارت های آزمایش شیمیایی و تجربه عملیاتی بسیار بالایی داشته باشد. هنگام انجام این واکنش، روش های عملیاتی ایمنی آزمایشگاه باید به شدت رعایت شود و ایمنی باید در درجه اول رعایت شود.
2. روش دوم از طریق واکنش نیتریفیکاسیون است که توسط پنتوکسید فسفر کاتالیز می شود. عملیات خاص حل کردن 2-آمینو-5-فلوروفنول در استون و سپس افزودن مقدار کمی پنتوکسید فسفر است. اسید نیتریک را به شکل تیتراسیون به سیستم واکنش اضافه کنید و در طول واکنش دمای سیستم واکنش را زیر 0 درجه نگه دارید. پس از اتمام واکنش، محصول واکنش با آب شسته شده، با اسید رقیق حل شده و با کریستالیزاسیون خالص می شود تا 5-فلورو{5}}نیتروآنیلین به دست آید. مراحل مشخص به شرح زیر است:
1. واکنش دهنده ها را آماده کنید: ترکیب آلی حاوی گروه های آمینه را با اسید نیتریک مخلوط کرده و کاتالیزور پنتوکسید فسفر را اضافه کنید.
2. کاتالیزور کار می کند: کاتالیزور پنتوکسید فسفر نقش کاتالیزوری دارد و سرعت واکنش را تسریع می کند.
3. واکنش کم آبی: تحت کاتالیز پنتوکسید فسفر، یون هیدروژن (Hبه علاوه) در مولکول اسید نیتریک تحت یک واکنش کم آبی برای تولید یون نیتروزو (NO) قرار می گیرد.2-) و مولکول آب (H2O).
4. واکنش اکسیداسیون: یون‌های نیتروزو با کاتالیزور پنتوکسید فسفر واکنش داده و یون‌های اکسیژن و نیترات تولید می‌کنند (NO2 به علاوه).
5. واکنش افزودن: یون های نیترو به گروه های آمینه در مولکول های آلی حمله می کنند تا ترکیبات نیتروزو را تشکیل دهند.
6. اکسیداسیون بیشتر: ترکیب نیتروزو بیشتر توسط کاتالیزور پنتوکسید فسفر اکسید شده و به ترکیب نیترو تبدیل می شود.
7. تبلور یا استخراج: بر حسب نیاز، ترکیبات نیترو به دست آمده توسط کریستالیزاسیون یا استخراج جدا می شوند.
در نتیجه، از طریق واکنش نیتراسیون که توسط پنتوکسید فسفر کاتالیز می شود، می توانیم گروه های آمینه موجود در مولکول های آلی را به گروه های نیترو تبدیل کنیم. این واکنش کاربردهای گسترده ای در پزشکی، صنایع شیمیایی، رنگ ها و سایر زمینه ها دارد.
3. سومین روش مصنوعی بدست آوردن محصول هدف از ترکیب آمینه از طریق واکنش آمیناسیون تشکیل پیوند CN است. این واکنش ابتدا اتیل 2-آمینو-5-فلوروبنزوات را به دست می‌آورد و سپس واکنش آمونولیز را از طریق عمل یک کاتالیزور انجام می‌دهد. کاتالیزورهای متداول نمک های آهنی، نمک های مس و غیره هستند. مواد قلیایی مانند هیدروکسید سدیم را به سیستم واکنش اضافه کنید، واکنش را گرم کنید و تحت اثر غیر طبیعی نمک سدیم، واکنش 5-فلورو{{5} تولید می کند. }}نیتروآنیلین.
مراحل آزمایشی به شرح زیر است:
(1.) ابتدا ایزوپروپیلامین را در خشک کن خشک کنید تا مطمئن شوید که ایزوپروپیلامین مورد استفاده در واکنش حاوی رطوبت نیست.
(2.) 5-فلورو-2-نیتروبنزوئیک اسید و ایزوپروپیلامین را به نسبت 1:2 مخلوط کرده و به یک فلاسک 500 میلی لیتری ته گرد اضافه کنید.
(3.) کاتالیزور اسیدی را اضافه کنید. به طور کلی، اسید سولفوریک غلیظ یا اسید فسفریک به عنوان کاتالیزور اسید استفاده می شود. در این آزمایش از اسید سولفوریک غلیظ به عنوان کاتالیزور اسید استفاده خواهیم کرد. به آرامی 25 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ را به فلاسک اضافه کنید.
(4.) فلاسک را در یک کتری واکنش قرار دهید و ایزوپروپیلامین را که به تازگی برای معرفی گروه های آمینه جوشانده شده است، اضافه کنید. چندین همزن مارپیچی باید به راکتور اضافه شود تا از ته نشین نشدن واکنش دهنده ها در پایین اطمینان حاصل شود.
(5.) همزن را روشن کنید و در دمای 140-150 درجه به مدت 2-3 ساعت واکنش دهید. از نیتروژن می توان برای خنک کردن و کنترل دمای واکنش در طول واکنش استفاده کرد.
(6.) پس از پایان واکنش، مخلوط واکنش را با آب سرد خنک کنید، محلول هیدروکسید سدیم را به مخلوط اضافه کنید و اسید سولفوریک موجود در آن را خنثی کنید.
(7.) مخلوط را فیلتر کنید و جامد فیلتر شده را با اتانول داغ بشویید.
(8.) محصول تهیه شده را می توان با روش های آنالیز شیمیایی مانند NMR و IR شناسایی کرد.
4. آخرین روش ارائه شده، سنتز 5-فلورو-2-نیتروآنیلین با واکنش کاهش است. 5-فلورو{4}}نیتروفنل را در حلال الکلی حل کنید، بوروهیدرید سدیم را به عنوان یک عامل کاهنده اضافه کنید و واکنش را تا پایان واکنش گرم کنید. پس از پایان واکنش، اسید برای عملیات اسیدی شدن اضافه می شود و محصول واکنش با اتانول و آب شسته می شود تا 5-فلورو-2-نیتروآنیلین خالص به دست آید. مراحل خاص برای سنتز 5-فلورو-2-نیتروآنیلین در زیر آمده است:
(1.) سنتز 2-فلورو-5-نیتروآنیلین: واکنش 2-آمینه-5-فلورونیتروبنزن و اسید استیک در حضور اسید سولفوریک برای بدست آوردن 2-فلورو{ {6}}نیتروآنیلین.
(2.) واکنش احیا: 2-فلورو-5-نیتروآنیلین را در استون حل کنید، سولفیت سدیم اضافی اضافه کنید و واکنش کاهش را در شرایط گرمایش رفلاکس انجام دهید. پس از کامل شدن واکنش، حرارت را متوقف کنید و با آب بشویید تا 5-فلورو-2-نیتروآنیلین به دست آید.
مکانیسم خاص واکنش کاهش:
سولفیت سدیم در آب بی سولفیت سدیم را تشکیل می دهد. این ماده کاهش پذیری خوبی دارد و می تواند با گروه نیترو در نیتروآنیلین مبادله شود تا نیتروزوآنیلین پایدارتری تشکیل دهد. سپس، تحت عمل پیوسته عامل کاهنده، واکنش افزودن اتم های هیدروژن در نیتروزوآنیلین برای به دست آوردن 5-فلورو{1}}نیتروآنیلین رخ می دهد.
در عملیات آزمایشی، کنترل دما و زمان واکنش برای جلوگیری از کاهش بیش از حد و محصولات جانبی ضروری است. علاوه بر این، استفاده بیش از حد از سولفیت سدیم می تواند بازده واکنش احیا را افزایش دهد.
روش‌های فوق انواع مختلفی از روش‌های مصنوعی برای 5-فلورو-2-نیتروآنیلین هستند، هر روش مزایا و معایب خاص خود را دارد و می‌توان یک روش مصنوعی مناسب را با توجه به نیازهای واقعی انتخاب کرد. در میان آنها، هزینه سنتز از طریق واکنش نیتراسیون کم است اما خطر ایمنی بالا است، در حالی که هزینه سنتز واکنش احیا بالا است اما کمتر خطرناک است، بنابراین باید با دقت انتخاب شود.