硝基化合物（用于医药、染料的化工原料）

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更新时间：2023-05-19
硝基化合物
用于医药、染料的化工原料
硝基化合物可看作是烃分子中的一个或多个氢原子被硝基（—NO2）取代后生成的衍生物，按羟基的不同可以分为脂肪族硝基化合物（R—NO2）和芳香族硝基化合物（Ar—NO2）。
硝基化合物有毒，其蒸气能透过皮肤被机体吸收使人中毒。多硝基化合物有爆炸性。
硝基化合物可用作医药、染料、香料、炸药等工业的化工原料及有机合成试剂。多硝基化合物性质不稳定，有强氧化力，可用作炸药。例如三硝基甲苯（TNT）和苦味酸等。
液体的硝基化合物具有一定的化学稳定性，因此常被用作一些有机反应的溶剂。
结构式：R—NO2
式中R为脂烃基或芳烃基，分别称为脂肪族硝基化合物或芳香族硝基化合物。根据硝基的数目，硝基化合物可分为一元、二元和多元硝基化合物。
基本信息
中文名
硝基化合物
外文名
Nitro compound
化学式
R─NO2或Ar─NO2
分类
脂肪族硝基化合物
芳香族硝基化合物
简介
硝基的结构是对称的，两个氧原子与氮原子之间的距离相等，都是1.21埃。它是两个相等的路易斯结构的共振杂化体（见共振论），可用下式表示：
硝基化合物
硝基化合物在还原剂的作用下，产生多种还原产物，其中重要的是苯胺。有机分子中引入硝基后，常带有颜色，如硝基染料萘酚黄S等。有些有机化合物中引入多个硝基后，可增加氧化性能，成为有爆炸性的物质，例如,2,4,6－三硝基甲苯TNT和1,3,5－三硝基苯TNB等都是烈性炸药。有些化合物中引入硝基后能产生特殊的香味，例如，在叔丁苯的多硝基化合物中，有些具有类似麝香的香味，可以用作化妆品的定香剂，如葵子麝香、二甲苯麝香等。
脂肪族硝基化合物可通过烷烃气相硝化制得，或由简单的硝基烷烃反应得到。芳香族硝基化合物是由硝酸或硝酸和硫酸的混合酸硝化芳烃制得。硝基化合物常用作溶剂、中间原料及火箭燃料等。大部分硝基化合物都有一定的毒性，有些能诱发癌症，如某些硝基呋喃类药物，使用时应注意。
性质
物理性质
脂肪族硝基化合物为无色或略带黄色的液体，沸点较高。芳香族硝基化合物大多为黄色是结晶固体，一硝基化合物为高沸点的液体除外。
由于硝基是很强的吸电子基，硝基化合物的偶极矩大、极性大、分子间吸引力大，其沸点比相应的卤代烃高。
化学性质
硝基化合物可以发生还原反应，可依次生成亚硝基化合物、N-烃基取代羟胺和胺。
在碱性溶液中N-羟基取代羟胺和芳胺能分别与亚硝基化合物缩合，生成氧化偶氮化合物和偶氮化合物，偶氮化合物又可以还原为1，2-二烃基肼。
硝基化合物用还原剂还原时可得到伯胺。工业上采用烷烃高温硝化制取，产物为各种硝基化合物的混合物，可用作溶剂。
芳香族硝基化合物因还原剂与介质不同，还原时得不同产物，将它们继续还原时最终产物为芳香伯胺。
脂肪族硝基化合物的性质：
1、a—H的酸性
由于硝基是强吸电子基，脂肪族硝基化合物a—H具有一定的酸性，可溶于碱，与氢氧化钠作用生成盐。
硝基化合物的酸式—硝基式之间的互变与羰基化合物的酮式—烯醇式互变异构现象相似，两者主要区别是酸式存在的时间较烯醇式要长。
3、与羰基化合物的反应
具有a—H的伯、仲硝基化合物在碱催化下能与某些羰基化合物发生缩合反应。
4、和亚硝酸的反应
伯硝基烷与亚硝酸作用，得到蓝色的亚硝基化合物，在碱作用下转变成红色的硝肟酸盐溶液；仲硝基烷与亚硝酸作用得无色的亚硝基化合物，其碱性溶液呈蓝色。
因为叔硝基烷R3CNO2没有a—H，不与亚硝酸反应。利用此反应可以区别三种硝基烷。
5、芳香族硝基化合物的化学性质
芳香族硝基化合物由于没有a—H，它的性质与脂肪族硝基化合物的性质有许多不同的地方。芳香族硝基化合物最重要的性质是还原反应。
（1）还原反应
硝基化合物易被还原，选用不同的还原剂，在不同的条件下，可将硝基苯还原成不同的产物。
（2）芳环上的亲核取代反应
芳羟的特征反应是亲核取代反应，当芳环上的氢被硝基取代后，由于硝基是强吸电子基，使苯环上的电子云密度降低，不利于亲电试剂的进攻；同时硝基对苯环上的其他取代基也产生极大的影响，邻位或对位被被硝基取代芳香卤代物，容易发生亲核取代反应。
硝基化合物
有机反应
硝基化合物参加多种有机反应。盐酸可以在铁作为催化剂的帮助下将脂肪族硝基化合物还原为胺类。脂肪族硝基化合物水解后形成醛或酮。
氢可以在铂作为催化剂的条件下把芳香硝基化合物还原为苯胺。
制备
芳香硝基化合物一般由硝酸和硫酸与相应的有机物分子反应而成。常用的硝基化合物有三硝基苯酚（苦味酸）、三硝基甲苯（TNT）和三硝基间苯二酚（收敛酸）等。
在有机化工中有不同的制造硝基化合物的方法。硝基化合物产品
脂肪族硝基化合物
Nitroaldol反应：硝基甲烷和醛反应制备；
Michael反应：硝基甲烷加入未饱和的羰基化合物反应制备；
Michael反应：亚硝基乙烯加入烯醇反应制备；
亲核脂肪族取代：亚硝酸钠（NaNO2）取代卤代烷制备。
芳香硝基化合物
亲电子取代：亚硝酸与芳香化合物反应制备。
用途
芳香族硝基化合物是制备芳香胺、重氮盐等的原料。多硝基化合物具有爆炸性，如2、4、6-三甲基甲苯和三甲基苯酚都是爆炸力极强的化合物，可以用作炸药；另有一些多硝基化合物具有极强的香味，可以制备人造麝香。