Ароматические нитросоединения

Ароматическими нитросоединениями называют производные аренов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на нитрогруппу.

Классификация

Среди нитропроизводных бензольного ряда можно выделить две отличающиеся своими свойствами группы соединений:

1. содержащие нитрогруппу в бензольном кольце

2. с нитрогруппой в боковой цепи

Ароматические нитросоединения, содержащие нитрогруппу в бензольном кольце

нитробензол 2-нитротолуол 3-нитротолуол 4-нитротолуол

орто-нитротолуол мета-нитротолуол пара-нитротолуол

1,2-динитробензол 1,3-динитробензол 1,4-динитробензол

орто-динитробензол мета-динитробензол пара-динитробензол

1,3,5-тринитробензол 2,4,6-тринитротолуол

Способы получения ароматических нитросоединений

1. Реакция нитрования аренов

Ароматические нитросоединения с нитрогруппой в ядре получают нитрованием аренов нитрующей смесью – концентрированных азотной и серной кислот (или олеума).

Реакция протекает по механизму S_E2.

В качестве активной электрофильной частицы выступает катион нитрония NO₂⁺

Дальнейшее нитрование происходит с трудом, так как нитрогруппа является ориентантом П рода и дезактивирует реакции электрофильного замещения.

Введение второй нитрогруппы требует повышения температуры (100⁰С).

Получение 1,3,5-тринитробензола осуществляется при длительном кипячении (120⁰С – 140⁰С) с использованием вместо серной кислоты – олеума:

1,3-динитробензол 1,3,5-тринитробензол

Нитрование гомологов бензола осуществляется легко и при обычных условиях удается ввести три нитрогруппы.

Так, например, толуол нитруется в 24 раза быстрее, чем бензол:

2,4,6-тринитротолуол (тротил – известен как взрывчатое вещество)

При нитровании гомологов бензола, содержащих два заместителя, сказываются стерические эффекты.

Если, например, эти заместители находятся в пара-положении, то нитрогруппа встает рядом с меньшим заместителем:

2. Окисление ариламинов

Окисление аминогруппы до нитрогруппы имеет значение для синтеза нитросоединений, которые прямым нитрованием аренов получить нельзя.

В качестве окислителей применяют пероксисоединения (например, пероксисерную кислоту - H₂SO₅, трифторпероксиуксусную кислоту -CF₃COOОHиH₂O₂), которые не затрагивают бензольное кольцо.

4-нитроанилин 1,4-динитробензол

пара-нитроанилин пара-динитробензол

2-нитроанилин 1,2-динитробензол

орто-нитроанилин орто-динитробензол

2,4-динитроанилин 1,2,4-тринитробензол

Физические свойства ароматических нитросоединений

Ароматические нитросоединения – бесцветные или светложелтые высококипящие жидкости или твердые вещества с низкими температурами плавления.

Высокие температуры кипения связаны с полярностью нитрогруппы, что обусловливает значительное притяжение между молекулами.

Благодаря высокой полярности нитроарены являются хорошими растворителями.

Эти вещества обладают характерным запахом горького миндаля, плохо растворимы в воде, ядовиты.