II.8. Reacții de nitrare.

Reacția de nitrare este procesul chimic prin care se introduc în molecula unui compus organic una sau mai multe grupe nitro (-NO₂), prin substituirea atomului de hidrogen legat de un atom de carbon.

Reacția de nitrare a arenelor la nucleu are loc când un atom de H din nucleul aromatic este înlocuit cu o grupă nitro, -NO₂ cu formarea de nitroderivați aromatici, Ar-NO₂.Nitrarea arenelor se face cu un amestec de acid azotic fumans 65% și acid sulfuric concentrat 98%, numit amestec sulfonitric, la temperatură.

Exemple de reacții de nitrare:

- Prin nitrarea benzenului se obține nitrobenzen:

Nitrobenzenul este un compus toxic, cu miros de migdale amare (esență de Mirban), care a fost folosit multă vreme la parfumarea săpunurilor. Nitrobenzenul este un produs intermediar la obținerea unor substanțe ca anilina, dintrobenzen, trinitrobenzen, benzidină, fuxină sau chinolină. Într-o măsură mai mică este folosit ca diluant, la obținerea unguenților, carburanților, filmelor fotografice sau explozivilor.

Nitrarea benzenului prin acțiunea prelungită a amestecului sulfonitric conduce la formarea 1,3,5-trinitrobenzen:

1,3,5-trinitrobenzenul este un compus organic cu formula chimică C₆H₃(NO₂)₃. Este unul dintre principalii derivați trinitrați ai benzenului. Este un solid galben pal, puternic exploziv.

- Prin nitrarea naftalinei se obține izomerul α-nitronaftalina:

- Reacția de nitrare a fenolului are loc cu formarea unor compuși diferiți, în funcție de condițiile de reacție.

• Fenolul cu acidul azotic diluat (20%), la temperatura puțin ridicată (25 °C), formează un amestec de orto- și para-nitrofenol.

• Reacția fenolului cu amestec sulfonitric (acidul azotic fumans și acid sulfuric 98%), la încălzire, duce la formarea 2,4,6-trinitrofenol (acid picric), colorat în galben deschis:

p-nitrofenolul formează cristale de culoare galben deschis, aproape incolore, ușor solubile în alcool.

p-Nitrofenolul are multiple întrebuințări atât în industrie, cât și în obținerea de medicamente.

👀 Experiment: Nitrarea toluenului
🔥 Atenție! Fenolul este toxic si caustic (produce arsuri pe piele). În stare de vapori, irită ochii, nasul și pielea.
🔥 Atenție! p-Nitrofenolul irită ochii, pielea și căile respiratorii și poate cauza inflamații ale acestora. Interacționează întârziat cu sângele și formează methemoglobina, care cauzează cianoză, confuzie și pierderea cunoștiintei.

Materiale necesare:
Fenol, apă, HNO₃ diluat, eprubete, pahar, pipetă.

Descrierea experimentului:

• Pune în eprubetă 1g fenol și câteva picături de apă, până se formează un lichid uleios omogen.
• Adaugă încet, în picături, agitând și răcind eprubeta, soluție de acid azotic diluat.
• Varsă produsul obținut într-un pahar cu apă. Cu ajutorul pipetei, trece apoi uleiul care se separă într-o eprubetă cu apă pentru a doua spălare.
• Ce miros are conținutul eprubetei?

Concluzia experimentului:
Fenolul reacționează violent cu acidul azotic diluat și formează nitrofenoli (orto și para-nitrofenolul). Mirosul de migdale amare se datorează o-nitrofenolului.
o-nitrofenolul formează cristale de culoare galben deschis, aproape incolore, puțin solubile în apă, ușor solubile în alcool, eter și cloroform.
p-nitrofenolul formează cristale incolore, puțin solubile în apă, ușor solubile în alcool, eter și cloroform.
Nitrofenolii sunt folosiți ca intermediari în industria chimică (în producția de coloranți, piele, cauciuc, pesticide, fungicide), farmaceutică și a armelor (muniție).

Exemple de reacții de halogenare prin reacții de substituție:

- Reacția de nitrare a acidului benzoic are loc în condiții energice, cu amestec sulfonitric (acidul azotic fumans și acid sulfuric 98%), cu formarea acidului meta-nitrobenzoic în proporție de 80%. În amestecul de reacție se mai obține acid o-nitrobenzoic (18,5%) și acid p-nitrobenzoic (1,5%).

Acidul meta-nitrobenzoic este un solid, cu cristale alb-gălbui, solubil în apă fiartă.