2.2.2. Нитротолуолы (смесь изомеров)

Приготовление нитрующей смеси. В колбу вносят 18,2 мл концентрированной азотной кислоты плотностью 1,4 г/см (0,27 моль HNO₃)^ и постепенно небольшими порциями при перемешивании приливают 22 мл концентрированной серной кислоты. Полученную смесь охлаждают до комнатной температуры.

Получение нитротолуолов. В трехгорлую колбу (2) (рис. 16), снабженную обратным воздушным холодильником (4) и термометром (5), помещают 27 мл толуола. В самом начале нитрования водяная баня (1), изображенная на рис. 16, не используется. Открыв пробку, приливают в колбу через горло (3) около 5 мл нитрующей смеси. Плотно закрывают пробку и вручную энергично встряхивают содержимое колбы, однако так, чтобы реакционная масса как можно меньше попадала изнутри на резиновые пробки. Повторяют несколько раз операцию добавления нитрующей смеси и энергичного встряхивания, постоянно наблюдая за показаниями термометра. Если термометр показывает температуру выше 60 С, то колбу охлаждают до этой температуры (но не ниже) в бане с водой. После прибавления всей нитрующей смеси колбу нагревают при 60 С в течение 30 мин, периодически встряхивая. Определяют конец реакции по пробе реакционной смеси: капля органического слоя должна тонуть в воде. Реакционную смесь переносят в делительную воронку. Дают жидкостям расслоиться и отделяют нижний слой отработанных кислот. Затем органический слой промывают последовательно водой, разбавленным (~10 %) раствором соды и снова водой. После последней промывки и отстаивания нижний слой сливают в сухую колбу, как можно тщательнее отделяя его от воды. К органической жидкости прибавляют прокаленный хлористый кальций в таком количестве, чтобы он смог поглотить всю прошедшую вместе с органическим слоем воду, но при этом оставался твердым. Для ускорения обезвоживания смесь нитротолуолов с хлористым кальцием полезно погреть на бане при встряхивании. Обезвоживание жидкости продолжают до тех пор, пока она станет прозрачной.

Рис. 16. Схема установки для нитрования толуола: 1 – баня, 2 – реакционная колба, 3 – горло, через которое прибавляется нитрующая смесь, 4 – воздушный обратный холодильник, 5 – термометр

Собирают установку для простой перегонки с водяным холодильником и термометром до 250 С (рис. 17). Фильтруют жидкость от хлористого кальция через складчатый фильтр в перегонную колбу.

Нагревая колбу на сетке, начинают разгонку жидкостей. До температуры паров 150 С через рубашку холодильника пропускают слабый ток воды, после достижения 150 С воду можно выключить. Вначале собирают фракцию, перегоняющуюся до 200 С. Она состоит главным образом из непрореагировавшего толуола. Отогнанный толуол сливают в склянку для отходов растворителей. После отгонки толуола в качестве приемника для второй основной фракции подставляют сухую взвешенную колбу. Температура паров быстро поднимается от 200 до 220 С, при которой обычно начинает отгоняться основная масса смеси изомерных нитротолуолов. По мере перегонки температура кипения по степенно повышается. Перегонку ведут до температуры паров 237 С. Нельзя отгонять жидкость из колбы досуха. После окончания перегонки приемник с нитротолуолами взвешивают. Выход 75 %.

Рис. 17. Установка для простой перегонки: 1 – колба Вюрца, 2 – термометр, 3 – прямой водяной холодильник, 4 – алонж, 5 – приемник