5-Fluoro-2-nitroanilinadalah senyawa aromatik penting yang mengandung nitrogen, yang banyak digunakan dalam obat-obatan, pewarna, bahan dan bidang lainnya. Berbagai metode sintetik 5-fluoro-2-nitroanilin akan diperkenalkan di bawah ini.
1. Pertama, sintesis 5-fluoro-2-nitroanilin dengan reaksi nitrasi aromatik diperkenalkan. Bahan baku reaksi adalah p-fluoronitrobenzene dan asam nitrat pekat, kondisi reaksi umumnya pada suhu kamar, rasio massa reaktan adalah 1:1,3~1,5, dan waktu reaksi lebih dari 10 jam. Selama reaksi, perlu untuk mengontrol suhu dan menambahkan pengencer untuk mendorong reaksi. Produk yang disintesis adalah lumpur berwarna coklat kemerahan, yang dapat dikristalisasi dan dicuci untuk mendapatkan 5-fluoro-2-nitroanilin. Prinsipnya adalah bahwa di bawah aksi ion nitrogen elektrofilik yang kuat (ion Nitronium, NO2 ditambah), atom hidrogen pada cincin aromatik dari senyawa aromatik digantikan oleh gugus nitro (gugus Nitro, -NO2), sehingga membentuk senyawa nitro. Langkah-langkah khusus adalah sebagai berikut:
Langkah 1: Persiapan asam campuran nitrasi
Sebelum menyiapkan 5-fluoro-2-nitroanilin, perlu menyiapkan asam campuran nitrasi. Asam campuran nitrasi, yaitu campuran asam nitrat dan asam sulfat pekat, adalah zat nitrasi yang biasa digunakan dalam pembuatan senyawa nitro. Langkah-langkah persiapan beton adalah sebagai berikut:
(1.) Dalam kondisi pendinginan tertentu, teteskan asam sulfat pekat secara perlahan ke dalam asam nitrat pekat yang didinginkan;
(2.) Asam nitrasi campuran yang telah disiapkan harus sepenuhnya didinginkan dan disimpan dalam alat distilasi pelarut organik tertutup.
Langkah 2: Sintesis 5-fluoro-2-nitroanilin
Setelah menyiapkan asam campuran nitrasi, sintesis 5-fluoro-2-nitroanilin dapat dilakukan. Langkah-langkah khusus adalah sebagai berikut:
(1.) Larutkan 5-fluoro-2-asam aminofenilasetat dalam larutan natrium hidroksida, ekstrak dengan eter dan keringkan. Produk diperoleh: 5-fluoro-2-asam nitrofenilasetat.
(2.) Larutkan 5-fluoro-2-asam nitrofenilasetat dalam asam campuran nitrasi, dan tambahkan asam sulfat pekat berlebih. Rasio molar teoretis dari reaktan adalah 1:2:3.
(3.) Saat menambahkan reaktan, pertahankan suhu campuran reaksi tidak melebihi 5 derajat. Setelah bereaksi selama 1-2 jam, saring dan cuci endapan dengan air es, dan terakhir ekstrak dengan eter untuk mendapatkan 5-fluoro-2-nitroanilin .
Meringkaskan:
Melalui langkah-langkah di atas, 5-fluoro-2-nitroanilin dapat berhasil disintesis. Perlu dicatat bahwa reaksi nitrasi aromatik sangat berbahaya, dan operator harus memiliki keterampilan percobaan kimia dan pengalaman pengoperasian yang sangat tinggi. Saat melakukan reaksi ini, prosedur operasi keselamatan laboratorium harus diikuti dengan ketat, dan keselamatan harus menjadi pertimbangan utama.
2. Metode kedua adalah melalui reaksi nitrifikasi yang dikatalisis oleh fosfor pentoksida. Operasi spesifiknya adalah melarutkan 2-amino-5-fluorophenol dalam aseton, lalu menambahkan sedikit fosfor pentoksida. Tambahkan asam nitrat ke dalam sistem reaksi dalam bentuk titrasi, dan pertahankan suhu sistem reaksi di bawah 0 derajat selama reaksi. Setelah reaksi selesai, produk reaksi dicuci dengan air, dilarutkan dengan asam encer dan dimurnikan dengan kristalisasi untuk mendapatkan 5-fluoro-2-nitroanilin. Langkah-langkah khusus adalah sebagai berikut:
1. Siapkan reaktan: campurkan senyawa organik yang mengandung gugus amino dengan asam nitrat, dan tambahkan katalis fosfor pentoksida.
2. Katalis bekerja: katalis fosfor pentoksida memainkan peran katalitik dan mempercepat laju reaksi.
3. Reaksi dehidrasi: Di bawah katalisis fosfor pentoksida, ion hidrogen (Hplus) dalam molekul asam nitrat mengalami reaksi dehidrasi menghasilkan ion nitroso (NO2-) dan molekul air (H2O).
4. Reaksi oksidasi: Ion nitroso bereaksi dengan katalis fosfor pentoksida menghasilkan ion oksigen dan nitrat (NO2 ditambah).
5. Reaksi adisi: Ion nitro menyerang gugus amino dalam molekul organik membentuk senyawa nitroso.
6. Oksidasi lebih lanjut: Senyawa nitroso selanjutnya dioksidasi oleh katalis fosfor pentoksida dan diubah menjadi senyawa nitro.
7. Kristalisasi atau ekstraksi: Sesuai kebutuhan, senyawa nitro yang diperoleh dipisahkan dengan kristalisasi atau ekstraksi.
Kesimpulannya, melalui reaksi nitrasi yang dikatalisis oleh fosfor pentoksida, kita dapat mengubah gugus amino dalam molekul organik menjadi gugus nitro. Reaksi ini memiliki aplikasi yang luas dalam bidang kedokteran, industri kimia, pewarna dan bidang lainnya.
3. Cara sintetik ketiga adalah memperoleh produk target dari senyawa amino melalui reaksi aminasi pembentukan ikatan CN. Reaksi pertama memperoleh etil 2-amino-5-fluorobenzoate, dan kemudian melakukan reaksi ammonolisis melalui aksi katalis. Katalis yang umum digunakan adalah garam besi, garam tembaga, dll. Tambahkan zat basa seperti natrium hidroksida ke dalam sistem reaksi, panaskan reaksi, dan di bawah aksi garam natrium yang tidak normal, reaksi akan menghasilkan 5-fluoro{{5 }}nitroanilin.
Langkah-langkah percobaan adalah sebagai berikut:
(1.) Pertama-tama keringkan isopropilamin dalam desikator untuk memastikan bahwa isopropilamin yang digunakan dalam reaksi tidak mengandung uap air.
(2.) Campurkan 5-fluoro-2-asam nitrobenzoat dan isopropilamina dengan perbandingan 1:2 dan tambahkan ke labu alas bulat 500ml.
(3.) Tambahkan katalis asam. Umumnya, asam sulfat pekat atau asam fosfat digunakan sebagai katalis asam. Dalam percobaan ini, kami akan menggunakan asam sulfat pekat sebagai katalis asam. Perlahan tambahkan 25 mL asam sulfat pekat ke dalam labu.
(4.) Masukkan labu ke dalam ketel reaksi, dan tambahkan isopropilamina yang baru saja direbus kering untuk memasukkan gugus amino. Beberapa pengaduk spiral harus ditambahkan ke dalam reaktor untuk memastikan bahwa reaktan di bagian bawah tidak mengendap.
(5.) Hidupkan agitator dan bereaksi pada suhu 140-150 derajat selama 2-3 jam. Nitrogen dapat digunakan untuk mendinginkan dan mengontrol suhu reaksi selama reaksi berlangsung.
(6.) Setelah reaksi selesai, dinginkan campuran reaksi dengan air dingin, tambahkan larutan natrium hidroksida ke dalam campuran, dan netralkan asam sulfat di dalamnya.
(7.) Saring campuran, dan cuci padatan yang disaring dengan etanol panas.
(8.) Produk yang telah disiapkan dapat diidentifikasi dengan metode analisis kimia seperti NMR dan IR.
4. Metode terakhir yang disajikan adalah sintesis 5-fluoro-2-nitroanilin melalui reaksi reduksi. Larutkan 5-fluoro-2-nitrofenol dalam pelarut alkohol, tambahkan natrium borohidrida sebagai zat pereduksi, dan panaskan reaksi sampai akhir reaksi. Setelah reaksi selesai, asam ditambahkan untuk perlakuan pengasaman, dan produk reaksi dicuci dengan etanol dan air untuk mendapatkan 5-fluoro-2-nitroanilin murni. Berikut ini adalah langkah-langkah khusus untuk sintesis 5-fluoro-2-nitroanilin:
(1.) Sintesis 2-fluoro-5-nitroanilin: reaksikan 2-amino-5-fluoronitrobenzene dan asam asetat dengan adanya asam sulfat untuk mendapatkan 2-fluoro{ {6}}nitroanilin.
(2.) Reaksi reduksi: Larutkan 2-fluoro-5-nitroanilin dalam aseton, tambahkan natrium sulfit berlebih, dan lakukan reaksi reduksi dalam kondisi pemanasan refluks. Hentikan pemanasan setelah reaksi selesai, dan cuci dengan air untuk mendapatkan 5-fluoro-2-nitroanilin.
Mekanisme spesifik dari reaksi reduksi:
Natrium sulfit membentuk natrium bisulfit dalam air. Zat ini memiliki kemampuan reduksi yang baik dan dapat bertukar dengan gugus nitro dalam nitroanilin untuk membentuk nitrosoanilin yang lebih stabil. Kemudian, di bawah aksi terus-menerus dari zat pereduksi, reaksi adisi atom hidrogen terjadi dalam nitrosoanilin untuk mendapatkan 5-fluoro-2-nitroanilin.
Dalam operasi eksperimental, perlu untuk mengontrol suhu dan waktu reaksi untuk menghindari reduksi dan produk sampingan yang berlebihan. Selain itu, penggunaan natrium sulfit yang berlebihan dapat meningkatkan hasil reaksi reduksi.
Di atas adalah berbagai metode sintetik untuk 5-fluoro-2-nitroanilin, masing-masing metode memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing, dan metode sintetik yang sesuai dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan sebenarnya. Diantaranya, biaya sintesis melalui reaksi nitrasi rendah tetapi risiko keamanannya tinggi, sedangkan biaya sintesis reaksi reduksi tinggi tetapi kurang berbahaya, sehingga perlu dipilih dengan cermat.