Нитрацията е
Нитрация - реакцията на въвеждане на нитрогрупата -NO2 в молекулите на органични съединения.
Реакцията на нитриране може да протече съгласно електрофилния, нуклеофилен или радикален механизъм, докато активните видове в тези реакции са съответно нитрониевият катион NO2 +, нитритният йон NO2 - или радикалът NO2 •. Процесът се състои в заместване на водороден атом при C, N, O атоми или добавяне на нитро група при многократна връзка.
Съдържание
Електрофилно нитриране
При електрофилното нитриране азотната киселина е основният нитриращ агент. Безводната азотна киселина се подлага на автопротолиза според реакцията:
Водата измества равновесието наляво, поради което вече при 93-95% азотна киселина нитрониевият катион вече не се открива. В тази връзка азотната киселина се използва в смес с концентрирана сярна киселина или олеум, която свързва водата: в 10% разтвор на азотна киселина в безводна сярна киселина, равновесието е почти напълно изместено надясно.
В допълнение към смес от сярна и азотна киселини се използват различни комбинации от азотни оксиди и органични нитрати с киселини на Луис (AlCl3, ZnCl2, BF3). Силни нитриращи свойства притежава смес от азотна киселина с оцетен анхидрид, в която се образува смес от ацетил нитрат и азотен оксид (V), както и смес от азотна киселина със серен оксид (VI) или азотен оксид (V ).
Процесът се извършва или чрез директно взаимодействие на нитрираща смес с чисто вещество, или в разтвор на последното в полярен разтворител (нитрометан, сулфолан, оцетна киселина). Полярният разтворител, освен че разтваря реагентите, разтваря [H2NO3] + йона и подпомага неговата дисоциация.
В лабораторни условия най-често се използват нитрати и нитрониеви соли, чиято нитрираща активност се увеличава в следните серии:
Механизъм за нитриране на бензен:
В допълнение към заместването на водородния атом с нитро група се използва и заместваща нитрация, когато се въвежда нитро група вместо сулфо, диазо и други групи.
Нитрирането на алкени под действието на апротонни нитриращи агенти протича в няколко посоки, което зависи от условията на реакцията и структурата на изходните реагенти. По-специално, могат да възникнат реакциите на елиминиране на протони и добавяне на функционални групи от молекули разтворители и противоиони:
Нитрирането на амини води до N-нитроамини. Този процес е обратим:
Нитрирането на амини се извършва с концентрирана азотна киселина, както и смесите й със сярна киселина, оцетна киселина или оцетен анхидрид. Добивът на продукта се увеличава при преминаване от силно базични амини към слабо базични. Нитрирането на третичните амини става с разцепване на C-N връзката (реакция на нитролиза); тази реакция се използва за получаване на експлозиви - RDX и HMX - от уротропин.
Заместителното нитриране на ацетамиди, сулфамиди, уретани, имиди и техните соли протича по схемата
Реакцията се провежда в апротонни разтворители, като се използват апротонни нитриращи агенти.
Алкохолите се нитрират с всеки нитриращ агент; реакцията е обратима:
Нуклеофилно нитриране
Тази реакция се използва за синтезиране на алкил нитрити. Нитриращите агенти при този тип реакции са нитритни соли на алкални метали в апротонни диполярни разтворители (понякога в присъствието на коронни етери). Субстратите са алкил хлориди и алкил йодиди, а-халогенкарбоксилни киселини и техните соли, алкил сулфати. Странични продукти от реакцията са органични нитрити.