芳香族硝基化合物还原机理
实验三十六 多步骤有机合成――磺胺药物的合成
实验三十六多步骤有机合成――磺胺药物的合成一、实验目的1．了解多步骤有机合成的基本实验方法。
2．掌握综合应用有机合成的各项操作技术。
二、基本原理以简单的原料合成复杂的分子是有机合成的最重要的任务之一，也是有机合成最有活力的领域。
由于几百万种有机化合物已成为商品的毕竟是少数，因此，科学研究中离不开合成工作，新领域的探索更离不开合成。
完成有机合成，除了制定合成路线和策略，娴熟的实验技巧和个人经验也是必不可少的条件。
因此，当学生掌握了一些最基本的操作技术和完成了一定数量的典型制备后，练习从基本的原料开始，经过几步合成一些较为复杂的分子，是培养学生有机合成基本功不可缺少的方面。
在多步骤有机合成中，由于各步反应的产率低于理论产率，反应步骤一多，总产率必然受到累加的影响。
即使只需五步的合成，假设每步产率为80％，则其总产率仅为（0.8）5×100％＝32.8％。
虽然几十步的合成是极少数的，但是五步以上的合成在科学研究和工业生产中是较为普遍的。
鉴于多步骤反应对总产率的累加影响，人们一直在研究可获得高产率的反应，并改进实验技术以减少每一步的损失，这也是多步骤合成必须重视的问题。
在多步骤有机合成中，有的中间体必须分离提纯，有的也可以不经提纯，直接用于下一步合成，这要根据对每步反应的深入理解和实际需要，恰当的做出选择。
磺胺药物是含磺胺基团的合成抗菌药的总称，能抑制多数细菌和少数病毒的生长和繁殖，用于防治多种病菌感染。
磺胺药物曾在保障人类生命健康方面发挥过重要作用，在抗生素问世后，虽然失去了先前作为普遍使用的抗菌剂的重要性，但在某些治疗中仍然应用。
磺胺药物的一般结构为：H2N SO2NHR由于磺胺基上的氮原子的取代基不同而形成不同的磺胺药物。
虽然合成得到的磺胺衍生物多达1000种以上，但真正显示抗菌效力的只有为数不多的十多种。
本实验合成的磺胺药是最简单的磺胺醋酰。
磺胺醋酰钠在临床上主要制成滴眼液，用于沙眼、结膜炎等眼科感染。
芳烃硝化反应机理的研究的进展
芳烃硝化反应机理的研究的进展柏葳【摘要】Nitro compounds are important intermediates, but progress for nitration reaction mechanism is relatively slow. In research of the traditional theory of the experiment, researchers have proved that nitroxyl cation in the reaction mechanism is an intermediate state. In terms of the theory of quantum chemistry, researchers have proved that there is no isotope effect in the electrophilic substitution during the experimental facts. It should focus on the traditional optimal experimental conditions, and should also pay more attention to new technologies and new applications. The research progress on aromatic nitration reaction mechanism was described, help to find the nitration reaction transition state and contribute to the development of industrial nitration.%硝基化合物作为重要的中间体，但对于硝化反应机理的研究进展较为缓慢。
芳香族硝基化合物
·168·8.1、芳香族硝基化合物8.1.1、芳香族硝基化合物的结构硝基化合物一般写为R-NO 2 ，Ar-NO 2 ，不能写成R-ONO （R-ONO 表示硝酸酯）。
物理测试表明，两个N —O 键键长相等，这说明硝基为p -π共轭体系（N 原子是以sp 2杂化成键的）。
8.1.2、芳香族硝基化合物的性质 1、还原反应硝基苯在酸性条件下用Zn 或Fe 为还原剂还原，其最终产物是伯胺。
若选用适当的还原剂，可使硝基苯还原成各种不同的中间还原产物，这些中间产物又在一定的条件下互相转化。
2、硝基对苯环上其它基团的影响硝基同苯环相连后，对苯环呈现出强的吸电子诱导效应和吸电子共轭效应，使苯环上的电子云密度大为降低，亲电取代反应变得困难，但硝基可使邻位基R N 或R N R O O +或R O O +R N1.22 nmR O O =1.22nm·169·团的反应活性（亲核取代）增加。
（1）、使卤苯易水解、氨解、烷基化。
例如：卤素直接连接在苯环上很难被氨基、烷氧基取代，当苯环上有硝基存在时，则卤代苯的氨化、烷基化在没有催化剂条件下即可发生。
（2）、使酚的酸性增强8.2、胺8.2.1、胺的结构胺分子中，N 原子是以不等性sp 3杂化成键的，其构型成棱锥形。
故N 原子上连有不同基团的化合物存在着对映体，可以分离出左旋体和右旋体。
3CH 33·170·8.2.2、胺的制备 1、氨的烃基化在一定压力下，将卤代烃与氨溶液共热，卤代烃与氨发生取代反应生成胺，最后产物为伯、仲、叔胺以致季铵盐的混合物。
卤素直接连在苯环上很难被氨基取代，但在液态氨中氯苯和溴苯能与强碱KNH 2（或NaNH 2）作用，卤素被氨基取代生成苯胺。
2、含氮化合物的还原 （1）硝基化合物的还原硝基苯在酸性条件下用金属还原剂（铁、锡、锌等）还原，最后产物为苯胺。
二硝基化合物可用选择性还原剂（硫化铵、硫氢化铵或硫化钠等）只还原C 2H 32H 5C 2H 5CH 36H 5CH 2=2N2H 5CH 3C 65CH 2=CH 2++NC H H 3C C C H H 3H 2H 2·171·一个硝基而得到硝基胺。
芳香族硝基化合物的微生物降解
Abstract Nitroaromatic compounds produced through a large number of industrial processes ,most notably in the pesticides ,dyes and explosives ,are one category of environmental contaminants. Biodegradation is an effective way to remove nitroaromatics from polluted environments. Many efforts have been made to investigate the mechanism and application of biodegradation of nitroaromatic compounds. This paper reviewes the research advances in biodegradation of nitroaromatics on the aspects of microorganisms ,degradation pathways and mechanisms ,thermodynamics and kinetics ,as well as the application in bioremediation. The future researches on biodegradation of nitroarmatic compounds including engineering plants to express bacterial enzymes for use in bioremediation programs are discussed.
第七章还原反应(精)
(69%)
(C=C取代基增多，氢化明显下降)
C7H7SO2NHNH2
CH2 CH CH2 S S CH2 CH CH2
△
C3H7SSC3H7 (93%)
(用其他方法还原多导致二硫键断裂)
2 均相催化氢化
OH (Ph3P)3RhCl / H2 / PhH
OH (90%)
CH3 O (Ph3P)3RhCl / H2
n-BuCH2CH2BH2
n-BuCH=CH2 b
(n-BuCH2CH2)2BH
n-BuCH=CH2 c
(n-BuCH2CH2)3B
反应速度:a>b>c
(2)
X
2 BH3 CH CH2
X
CH2 CH2 B + X
CH CH3
B
X=-OCH3 91%
9%
当X为供电子基时，更有利单硼化物生成
当烯烃碳原子上取代基数目相等时，取
Coupling
Pinacol Coupling
Blanc Reduction
• 溶解金属还原的一般过程：双电子化，双 质子化。
伯奇还原
金属钠溶解在液氨中可得到一种蓝色的溶液，它 在醇的存在下，可将芳香化合物还原成1，4-环己二烯 化合物，该还原反应称为伯奇还原。
Na NH3(l) C2H5OH
EtOH/HCl/H2O 93%
7%
EtOH/KOH 35-50% 65-50%
(2) 炔、烯的选择性加氢及立体化学
O
O
AcO
Pd / CaCO3 / H2
1kg / cm2, 450C
AcO H
(85%)
(避孕药双炔失磺酯中间体)
(位阻小的一面加氢)
1.1芳香族硝基化合物
含氮有机化合物
含氮化合物：分子中含有C-N键的化合物，都可称为含氮化合物。
模块一芳香族硝基化合物
硝基化合物：烃分子中的一个或几个氢原子被硝基取代生成的一类化合物，称为硝基化合物。
一、芳香族硝基化合物的命名
一般是以芳烃为母体，硝基作为取代基来命名。
例如：
间-硝基苯甲酸 2,4,6-三硝基甲苯 2,4,6-三硝基苯酚
二、芳香族硝基化合物的物理性质
芳香族硝基化合物少数为无色或淡黄色液体或黄色固体。
多硝基化合物受热易分解，具有爆炸性（如2,4,6-三硝基甲苯），有的具有强烈香味。
硝基化合物的相对密度都大于1，难溶于水，易溶于有机溶剂。
芳香硝基化合物一般都具有毒性，它的蒸汽能透过皮肤被肌体吸收而引起中毒，使用时应注意防护。
三、芳香族硝基化合物的化学性质及应用
1.硝基的还原反应
芳香族硝基化合物在酸性介质中与还原剂作用或在一定温度和压力下通过催化加氢，可使硝基被还原成氨基，生成芳伯胺。
例如：
芳香多硝基化合物用硫氢化铵、硫化铵、多硫化铵（或钠）等还原剂，可选择还原其中的一个硝基变成氨基。
例如：。
硝基化合物还原方法.
硝基化合物还原⽅法.芳⾹族硝基化合物的还原⼀、芳⾹胺重要价值芳⾹胺被⼴泛⽤作医药中间体染料、感光材料、医药和农业化学品和抗氧化剂。
制芳胺是⼀重要的有机合成单元反应，还原芳⾹族硝基化合物是制备芳胺的重要途径,⽬前, 随着我国化学⼯业的发展，特别是精细化学品的迅猛发展, 其应⽤范围不断拓宽, 市场前景看好，芳胺作为⼀重要化⼯产品, 必将随着我国经济发展, 特别是医药、农药、染料等的发展, 需求量呈现快速增长势。
1⼆、芳⾹族硝基化合物还原为相应胺的⽅法很多，下⾯我将对我了解到的相关⽅法做⼀个简短的说⾯，常见的⽅法有化学还原法，催化加氢还原法，电解还原法，常压下C O/H2O 还原法, ⽔合肼还原法。
1、化学还原法是⼀⼤类还原⽅法其中就⾦属催化剂不同，反应条件的不同可以分为很多类。
1.1⾦属还原法很多活泼⾦属( 如铁、锡、锂、锌等在供质⼦剂存在下, 可以将芳⾹族硝基化合物还原成相应的胺。
其中以铁粉还原最为常见。
此法具有较强还原能⼒, 基本上适⽤于所有硝基化合物的还原, 还原过程羰基、氰基、卤素、碳碳双键基本不受影响，且操作条件温和, ⼯艺简单, 副反应少, 对设备要求低。
⽣产芳胺的同时还可以制得铁红颜料, 技术经济较合。
但该⽣产存在着⾃动化⽔平低, ⼯⼈劳动强度⼤,所产⽣的含芳胺铁泥和废⽔对环境污染严重等问题。
因⽽, 该法已逐渐被其他⽣产⼯艺所取代。
11．2硫化物还原法在硫化碱还原法中, 常⽤的硫化碱有Na 2S 、NaHS、Na 2 S 2 ,可⽤于多硝基化合物的部分还原和全部还原。
在进⾏部分还原时,须严格控制硫化碱⽤量( ⼀般过量5%~10%和还原温度,以避免多硝基化合物的完全还原。
硫化碱还原法是⼀种⽐较成熟的⽣产⼯艺,⽬前国内⼤部分企业都采⽤该法⽣产芳胺,其主要特点是反应⽐较缓和、产物易分离、易实现封闭式⽣产、⽣产周期较短、设备的腐蚀性较⼩等。
但因采⽤硫化碱溶液作为原料, 造成⽣产成本较⾼,收率⽐铁屑还原法低,产⽣的废液量较多污染环境,因⽽社会效益与经济效益⽋佳。
硝化反应详解
硝化反应详解The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020硝化反应详解1 、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。
芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的－OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子（nitronium ion，NO2）中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。
在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。
由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。
必须要在更剧烈的反应条件（例如：高温）或是更强的硝化剂下进行。
常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。
脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮（N2O5）Ar─H+HNO3→Ar─NO2+H2O2 、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。
而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。
3 、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。
根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。
用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。
产量小的硝化过程大多采用间歇操作。
产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。
环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。
硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。