《精细有机化工单元反应及工艺学基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 硝化反应及其工艺

第三章硝化反应及其工艺

第三章硝化反应及其工艺

§3.1概述 ■一、定义 Ar-H+ HO-NO2-Ar-NO2+ H20 硝化反应是最普遍,最早的有机反应之 二、硝化的目的 (1)制备氨基(-NH2)化合物一一一些染料、药物、聚合物单体 (2)利用硝基的强吸电性使亲核置换活化 (3)利用硝基的强极性而赋予有机物新的功能 、硝化反应的特点 a,反应不可逆 b,反应速率快,放热量大 C,互溶性差,硝基化合物在反应体系中的溶解度小一一搅拌特别重要 d,亲电反应,反应的质点为硝滃离子NO2+

§3.1概述 ◼ 一、定义 Ar-H + HO-NO2 →Ar-NO2 + H2O 硝化反应是最普遍，最早的有机反应之一1834年 ◼ 二、硝化的目的 （1）制备氨基（-NH2）化合物―― 一些染料、药物、聚合物单体 （2）利用硝基的强吸电性使亲核置换活化芳环亲核置换 （3）利用硝基的强极性而赋予有机物新的功能a, 加深染料的颜色 （黄色） ◼ 三、硝化反应的特点 a,反应不可逆 b,反应速率快，放热量大 c, 互溶性差，硝基化合物在反应体系中的溶解度小－－搅拌特别重要 d,亲电反应，反应的质点为硝鎓离子NO2 ＋

§3.2硝化的工业方法与硝化剂 稀硝酸硝化 浓硝酸硝化 浓硫酸介质中的均相硝化 非均相混酸硝化 有机溶剂中硝化

§3.2硝化的工业方法与硝化剂 ◼ 稀硝酸硝化 ◼ 浓硝酸硝化 ◼ 浓硫酸介质中的均相硝化 ◼ 非均相混酸硝化 ◼ 有机溶剂中硝化

稀硝酸硝化 NH- C-CH3 RO OR

一、稀硝酸硝化 RO OR

硝化反应质点的形成 HNO 3+ HNO3 =P= H2NO 3+ NO3- H2NO x3 H20+NO2+

硝化反应质点的形成

、浓硝酸硝化

二、浓硝酸硝化

、浓硫酸介质中的均相硝化 被硝化物或硝化产物固态 被硝化物溶解于大量的浓硫酸中,然后加入硫 酸和硝酸的混合物进行硝化。 优点:需要使用过量很少的硝酸,一般产率较 高,所以应用范围较广

三、浓硫酸介质中的均相硝化 ◼ 被硝化物或硝化产物固态 ◼ 被硝化物溶解于大量的浓硫酸中，然后加入硫 酸和硝酸的混合物进行硝化。 ◼ 优点：需要使用过量很少的硝酸，一般产率较 高，所以应用范围较广

四、非均相混酸硝化 适用于:当被硝化物和硝化产物都是液态 剧烈搅拌,有机相被分散到酸相完成反应 优点:硝化剂硝化能力强,反应速率快,生产能力高 HNO3+ 2H2SO4 3 NO2+H3O+2HSO 4 硫酸的热容量大,有利于反应热的转移 采用普通的碳钢或铸铁设备作反应器 硝酸的用量接近理论值

四、非均相混酸硝化 ◼ 适用于：当被硝化物和硝化产物都是液态 ◼ 剧烈搅拌，有机相被分散到酸相完成反应 ◼ 优点：硝化剂硝化能力强，反应速率快，生产能力高 硫酸的热容量大，有利于反应热的转移 采用普通的碳钢或铸铁设备作反应器 硝酸的用量接近理论值 HNO3+ 2H2 SO4 NO2 + + H3 O + +2HSO4 -

1000础酸和称酸的混酸由Na的今是 [HNO3],% 5|10152040608090100 转化为NO2+]1001008062.28.16.9.85.91 的[HNO3],% 8

100％硝酸和硫酸的混酸中NO2 ＋的含量 [HNO3],% 5 10 15 20 40 60 80 90 100 转化为[NO2 ＋] 的[HNO3],% 100 100 80 62. 5 28. 8 16. 7 9.8 5.9 1

五、有机溶剂中硝化 ■使用有机溶剂(乙酸、乙酐、二氯甲烷、 二氯乙烷等),形成均相硝化反应 ■优点 (1)避免使用大量硫酸作溶剂,从而减少废液量 (2)均相反应以及溶剂的稀释效应时反应易于控制 (3)使用不同的溶剂,可以改变硝基异构体的比例 缺点:溶剂价格

五、有机溶剂中硝化 ◼ 使用有机溶剂（乙酸、乙酐、二氯甲烷、 二氯乙烷等），形成均相硝化反应 ◼ 优点： ◼ （1）避免使用大量硫酸作溶剂，从而减少废液量 ◼ （2）均相反应以及溶剂的稀释效应时反应易于控制 ◼ （3）使用不同的溶剂，可以改变硝基异构体的比例 ◼ 缺点：溶剂价格