Что такое нитросоединения в химии

Нитросоединения

В зависимости от типа углеводородного радикала, связанного с группой NO₂, нитросоединения подразделяются на алифатические (жирные) и ароматические.

Простейший представитель алифатических нитросоединений – нитрометан:

Ароматическое нитросоединение – нитробензол С₆Н₅–NO₂:

Свойства нитросоединений

Восстановление нитросоединений

При восстановлении нитросоединений образуются первичные амины.

Алюминий и цинк в щелочной среде образуют гидроксокомплексы.

В щелочной и нейтральной среде получаются амины. Восстановлением нитробензола получают анилин.

Железо, олово и цинк в соляной кислоте реагируют с нитросоединениями с образованием солей аминов:

Амины из раствора соли выделяют с помощью щелочи:

Реакции замещения нитробензола

Нитробензол вступает в реакции замещения с образованием мета-замещенных продуктов в бензольном кольце.

Получение нитросоединений

Нитрование алканов и ароматических углеводородов

Алканы взаимодействуют с разбавленной азотной кислотой по радикальному механизму, при нагревании до 140 о С и под давлением. Атом водорода в алкане замещается на нитрогруппу NO₂.

При этом процесс протекает избирательно.

Ароматические углеводороды нитруются концентрированной азотной кислотой. Реакция катализируется концентрированной серной кислотой:

При нитровании толуола может получиться трёхзамещённая молекула (2,4,6-тринитротолуол, тротил):

Замещение галогена на нитрогруппу

При взаимодействии нитрита серебра с галогеналканами образуются амины:

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Нитросоединения

В зависимости от радикала R, различают алифатические (предельные и непредельные), ациклические, ароматические и гетероциклические нитросоединения. По характеру углеродного атома, с которым связана нитрогруппа, нитросоединения подразделяются на первичные, вторичные и третичные.

Нитросоединения изомерны эфирам азотистой кислоты HNO₂ (R-ONO)

При наличии α-атомов водорода (в случае первичных и вторичных алифатических нитросоединений) возможна таутомерия между нитросоединениями и нитроновыми кислотами (аци-формами нитросоединений):

Содержание

Получение

Химические свойства

По химическому поведению нитросоединения обнаруживают определенное сходство с азотной кислотой. Это сходство проявляется при окислительно-восстановительных реакциях.

Важнейшие представители

Примечания

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Нитросоединения» в других словарях:

НИТРОСОЕДИНЕНИЯ — характеризуются присутствием группы N02, примыкающей к углеродному атому; например Н3С N02, в эфирах же азотистой кислоты, изомерных с Н., N связан с углеродом посредством кислорода, напр. Н3С O.NO. Известны жирные и циклические нитросоединения.… … Большая медицинская энциклопедия

НИТРОСОЕДИНЕНИЯ — НИТРОСОЕДИНЕНИЯ, органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп NO2. Промежуточные продукты в производстве красителей, лекарственных веществ, ускорителей вулканизации; применяются как взрывчатые вещества (например,… … Современная энциклопедия

Нитросоединения — (a. nitrocompounds; н. Nitroverbindungen; ф. composes nitres; и. composiciones de nitratos) органич. соединения, содержащие в молекуле одну или неск. нитрогрупп NO2, связанных c атомами углерода; нек рые из них обладают взрывчатыми… … Геологическая энциклопедия

Нитросоединения — НИТРОСОЕДИНЕНИЯ, органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп NO2. Промежуточные продукты в производстве красителей, лекарственных веществ, ускорителей вулканизации; применяются как взрывчатые вещества (например,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

нитросоединения — органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп NO2, связанных с атомом углерода. Получают нитрованием. Нитросоединения промежуточные продукты в производстве красителей, лекарственных веществ, ускорителей вулканизации;… … Энциклопедический словарь

Нитросоединения — I (хим.). Название Н. укоренилось за двумя различными классами органических соединений: 1) совершенно неправильно за азотно кислыми эфирами многоатомных спиртов или их производных и 2) за настоящими Н., т. е. за веществами, содержащими в частице… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

НИТРОСОЕДИНЕНИЯ — органич. соед., содержащие одну или неск. нитрогрупп NO2, связанных с атомом углерода. Получают нитрованием. Н. промежуточные продукты в произ ве красителей, лекарств. в в, ускорителей вулканизации; применяются как ВВ, напр. тринитротолуол,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

нитросоединения — нитросоедин ения, ий, ед. ч. ение, я … Русский орфографический словарь

Нитросоединения (дополнение к статье) — см. также Нитропарафины, Нитроформ, Нитроформен, Нитробензол, Нитротолуолы, Нитронафталины, Нитронафтены, Нитроанилины, Пикрамид, Нитрофенолы, Фенолы, Пикриновая кислота, Нитрогликоль, Нитроглицерин, Нитроманнит, Нитроглюкозы, Нитроклетчатка,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Источник

НИТРОСОЕДИНEНИЯ

НИТРОСОЕДИНEНИЯ (С-нитросоединения), содержат в молекуле одну или неск. нитрогрупп, непосредственно связанных с атомом углерода. Известны также N- и О-нитро-соединения (см. Нитрамины и Нитраты органические).

Нитрогруппа имеет строение, промежуточное между двумя предельными резонансными структурами:

Н итросоединения, имеющие хотя бы один а-Н-атом, могут существовать в двух таутомерных формах с общим мезомерным анионом. О-форма наз. аци-нитросоединением или нитроновой к-той:

Назв. нитросоединений производят прибавлением префикса «нитро» к назв. соединения-основы, по необходимости добавляя цифровой указатель, напр. 2-нитропропан. Назв. солей нитросоединений производят из назв. либо С-формы, либо аци-формы, или нитроновой к-ты.

Физические свойства. Простейшие нитроалканы-бесцв. жидкости. Физ. св-ва нек-рых алифатических нитросоединений приведены в таблице. Ароматические нитросоединения-бесцв. или светло-желтые высококипящие жидкости или низкоплавкие твердые в-ва, обладающие характерным запахом, плохо раств. в воде, как правило, перегоняются с паром.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ АЛИФАТИЧЕСКИХ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ

* При 25°С. ** При 24°С. *** При 14°С.

В УФ спектрах алифатических нитросоединений l макс 200-210 нм (интенсивная полоса) и 270-280 нм (слабая полоса); для солей и эфиров нитроновых к-т соотв. 220-230 и 310-320 нм; для гем-динитросоед. 320-380 нм; для ароматических нитросоединений 250-300 нм (интенсивность полосы резко снижается при нарушении копланарности).

3-5), чем соответствующие нитросоединения (рК а

Образование нитроновых к-т в ряду ароматических нитросоединений связано с изомеризацией бензольного кольца в хиноидную форму; напр., нитробензол образует с конц. H 2 SO 4 окрашенный солеобразный продукт ф-лы I, о-нитротолуол проявляет фотохромизм в результате внутримол. переноса протона с образованием ярко-синего О-производного:

Ациклич. алкиловые эфиры нитроновых к-т термически нестабильны и распадаются по внутримол. механизму:

; эту

р-цию можно использовать для получения карбонильных соединений. Более стабильны силиловые эфиры. Об образовании продуктов С-алкилирования см. ниже.

Р-ц и и с р а з р ы в о м с в я з и С—N. Первичные и вторичные нитросоединения при нагр. с минер. к-тами в присут. спиртового или водного р-ра щелочи образуют карбонильные соед. (см. Нефа реакция). Р-ция проходит через промежут. образование нитроновых к-т:

В качестве исходных соед. можно использовать силиловые нитроновые эфиры. Действие сильных к-т на алифатические нитросоединения может приводить к гидроксамовым к-там, напр.:

Метод используют в пром-сти для синтеза СН 3 СООН и гидроксиламина из нитроэтана. Ароматические нитросоединения инертны к действию сильных к-т.

Нуклеоф. замещение группы NO 2 не характерно для нитроалканов, однако при действии тиолат-ионов на третичные нитроалканы в апротонных р-рителях группа NO 2 замещается на атом водорода. Р-ция протекает по анион-радикальному механизму. В алифатич. и гетероциклич. соед. группа NO 2 при кратной связи относительно легко замещается на нуклеофил, напр.:

Р-ц и и п о с в я з и N = O. Одна из важнейших р-ций-вос-становление, приводящее в общем случае к набору продуктов:

При действии Р(III) на ароматические нитросоединения происходит последоват. дезоксигенирование группы NO 2 с образованием высокореакционноспособных нитренов. Р-цию используют для синтеза конденсир. гетероциклов, напр.:

В этих же условиях силиловые эфиры нитроновых к-т трансформируются в силильные производные оксимов. Обработка первичных нитроалканов РСl 3 в пиридине или NaBH 2 S приводит к нитрилам. Ароматические нитросоединения, содержащие в орто-положении заместитель с двойной связью или циклопропильный заместитель, в кислой среде перегруппировываются в о-нитрозокетоны, напр.:

Н итросоединения и нитроновые эфиры реагируют с избытком реактива Гриньяра, давая производные гидроксиламина:

Р-ции по связям O = N О и C = N О. Нитросоединения вступают в р-ции 1,3-диполярного циклоприсоединения, напр.:

Наиб. легко эта р-ция протекает между нитроновыми эфира-ми и олефинами или ацетиленами. В продуктах циклоприсоединения (моно- и бициклич. диалкоксиаминах) под действием нуклеоф. и электроф. реагентов связи N — О легко расщепляются, что приводит к разл. алифатич. и гетеро-циклич. соед.:

В препаративных целях в р-ции используют стабильные силиловые нитроновые эфиры.

Известны примеры внутримол. С-алкилирования, напр.:

Первичные и вторичные нитросоединения реагируют с алифатич. аминами и СН 2 О с образованием р-аминопроизводных (р-ция Манниха); в р-ции можно использовать предварительно полученные метилольные производные нитросоединений или аминосоед.:

Нитрометан и нитроэтан могут конденсироваться с двумя молекулами метилоламина, а высшие нитроалканы- только с одной. При определенных соотношениях реагентов р-ция может приводить к гетероциклич. соед., напр.: при взаимод. первичного нитроалкана с двумя эквивалентами первичного амина и избытком формальдегида образуются соед. ф-лы V, если реагенты берут в соотношении 1:1:3-соед. ф-лы VI.

Активирующее влияние группы NO 2 на нуклеоф. замещение (особенно по орто-положению) широко используют в орг. синтезе и пром-сти. Р-ция протекает по схеме присоединение-отщепление с промежут. образованием s-комплек-са (комплекс Майзенхаймера). По этой схеме атомы галогенов легко замещаются на нуклеофилы:

Нитрогруппа облегчает перегруппировки ароматич. соед. по механизму внутримол. нуклеоф. замещения или через стадию образования карбанионов (см. Смайлса перегруп-пировка).

Введение второй группы NO 2 ускоряет нуклеоф. замещение. Н итросоединения в присут. оснований присоединяются к альдегидам и кетонам, давая нитроспирты (см. Анри реакции), первичные и вторичные нитросоединения-к соед., содержащим активир. двойную связь (р-ция Михаэля), напр.:

Первичные нитросоединения могут вступать в р-цию Михаэля со второй молекулой непредельного соед.; эту р-цию с послед. транс формацией группы NO 2 используют для синтеза поли-функцион. алифатич. соединений. Комбинация р-ций Анри и Михаэля приводит к 1,3-динитросоединениям, напр.:

Нитроолефины могут выступать в роли диенофилов или диполярофилов в р-циях диенового синтеза и циклоприсое-динения, а 1,4-динитродиены-в роли диеновых компонентов, напр.:

Нитроалканы легко галогенируются в присут. оснований с последоваг. замещением атомов Н при a-С-атоме:

При фотдхйм. хлорировании замещаются более удаленные атомы Н:

При карбоксилировании первичных нитроалканов действием CH 3 OMgOCOOCH 3 образуются a-нитрокарбоновые к-ты или их эфиры.

Нитрогруппа не оказывает существ. влияния на свободно-радикальное алкилирование или арилирование ароматич. соед.; р-ция приводит в осн. к орто- и пара-замещенным продуктам.

Нитроалканы м.б. получены нагреванием ацилнитратов до 200 °С.

a,w-Динитроалканы получают действием алкилнитратов на циклич. кетоны с послед. гидролизом солей a,a’-динитро-кетонов:

Поли-нитросоединения синтезируют деструктивным нитрованием разл. орг. соед.; напр., три- и тетранитрометан получают при действии HNO 3 на ацетилен в присут. ионов Hg(II).

Применение. Поли-нитросоединения, особенно ароматические, применяют в качестве взрывчатых веществ и в меньшей степени как компоненты ракетных топлив. Алифатические нитросоединения используют как р-рители в лакокрасочной пром-сти и в произ-ве полимеров, в частности эфиров целлюлозы; для очистки минер. масел; депарафинизации нефти и др.

Н итросоединения- полупродукты в произ-ве синтетич. красителей, полимеров, моющих препаратов и ингибиторов коррозии; смачивающих, эмульгирующих, диспергирующих и флотац. агентов; пластификаторов и модификаторов полимеров, пигментов и пр. Они находят широкое применение в орг. синтезе и в качестве модельных соед. в теоретич. орг. химии.

Лит.: Химия нитро- и нитрозогрупп, под ред. Г. Фойера, пер. с англ., т. 1-2, М., 1972-73; Химия алифатических и алициклических нитросоединений, М., 1974; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 3, М., 1982, с. 399-439; Тартаковский В. А., «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1984, № 1, с. 165-73.

Источник

Что такое нитросоединения в химии

Нитросоединениями называются органические вещества, в молекуле которых содержится функциональная группа NO₂. Нитрогруппа может быть соединена с органическими радикалами различного строения, т.е. нитросоединения различаются на алифатические, непредельные, ароматические:

Нитроалканы могут быть получены как нитрованием алканов (свободнорадикальное замещение водорода), так и нуклеофильным замещением галогена или другой уходящей группы. В реакции нитрования во всех случаях кроме метана образуется смесь изомеров (см. Алканы). Эта реакция была открыта Михаилом Коноваловым и имеет огромное историческое значение, т.к. способствовала интенсивному развитию химически мало активных парафинов.

Реакции имеет свободнорадикальный характер и зачастую сопровождаются разрывом углерод-углеродной цепи. Нитрование по Гессу, заключающееся в действии на алканы концентрированной азотной кислотой при высокой температуре, приводит к образованию целого спектра продуктов, значительная часть которых образуется в результате нитрования фрагментов молекулы исходного алкана:

Алкилнитриты проявляют меньшую устойчивость, чем нитроалканы, они способны претерпевать перегруппировку в нитроалканы и гидролизоваться с образованием спирта и азотистой кислоты.

Собственно нитрометан на практике синтезируют из монохлоруксусной кислоты по схеме:

Нитроалкены чаще всего образуются при самопроизвольной дегидратации β-нитроспиртов, которые могут быть получены конденсацией нитроалканов с альдегидами.

Нитроарены могут быть получены либо электрофильным замещением водорода, либо посредством нуклеофильного замещения функциональных групп (галогены, диазогруппа) в ароматическом кольце. Следует отметить, что реакция нитрования ароматических соединений находит большее применение в практике, чем свободнорадикальное нитрование алканов, т.к. зачастую протекает избирательно и с хорошим выходом.

В зависимости от количества и концентрации используемой HNO₃ и условий реакции (температура, катализатор) в ароматическое ядро можно ввести разное количество нитрогрупп. Электрофильное нитрование неприменимо лишь в случае сильно активированных субстратов, которые легко окисляются азотной кислотой (например, ариламинов) (см. главу Амины).

В реакцию нуклеофильного замещения нитрогруппой легче всего вовлекается диазониевая группа, а соли диазония могут быть получены практически из любых ароматических аминов. Катализатором превращения служат ионы одновалентной меди (реакция Т. Зандмейера).

Длина связи N-O одинакова для обоих атомов кислорода и составляет 122 пм, порядок p-связей равен 0,25, угол ONO составляет 125°. Согласно квантово-химическим расчетам избыток электронной плотности сосредоточен на атомах кислорода (0,16), на атоме азота наведен положительный заряд. Ввиду того, что нитрогруппа построена из трех атомов более электроотрицательных элементов, чем углерод, она обладает сильными (-)I— и (-)M-эффектами. Проявление мезомерного эффекта обусловлено тем, что спиновая плотность π-связи N-O смещена к атому кислорода. Нитрогруппа относится к самым сильным мезомерным акцепторам электронов среди незаряженных функциональных групп.

Источник