Уникальность
Реферат на тему: Способы получения пикриновой кислоты
Аа
30210 символов
Химия

Способы получения пикриновой кислоты

Введение

Целью данной работы является рассмотрение способов получения пикриновой кислоты.
Пикриновая кисло­та или 2,4,6-тринитрофенол, представляет собой кристаллическое вещество, существующее в двух полиморфных формах; при кристаллизации из спиртового рас­твора образуются кристаллы орто-ромбической структуры, светло-желтого цвета, с температурой затвердевания 121,3 °С и темпера­турой плавления 122,5 °С. Плотность кристаллической пикриновой кислоты 1,763 г/см3, жидкой 1,580 г/см8 (при 124 °С).
Пикриновая кислота растворяется в ацетоне, диэтиловом эфире, метиловом спирте, глицерине, хлороформе, сероуглероде. Для про­изводственной практики интерес представляет растворимость пик­риновой кислоты в воде и серной кислоте. Растворимость пикрино­вой кислоты в воде при 20°С —1,1%, при 100°С — 6,75%; в 88%-ной серной кислоте при 20 °С — 2,46%, при 80 °С — 7,6%. Вви­ду растворимости пикриновой кислоты в горячей воде для промыв­ки используют холодную воду. Растворы пикриновой кислоты в воде имеют желтый цвет, в серной кислоте и лигроине бесцветны. Считают, что недиссоциированная пикриновая кислота бесцветна, а ионы [С6Н2(NO2)3О]- окрашены в желтый цвет. Пикриновая кис­лота и ее растворы окрашивают ткани животного происхождения (шерсть, шелк, волосы, кожу) в желтый цвет.
Подобно другим нитросоединениям пикриновая кислота легко образует продукты присоединения. При восстановлении пикриновая кислота превращается в триаминофенол. Этой реакцией пользу­ются для освобождения от пикриновой кислоты промывных вод, ко­торые загрязняют и отравляют водоемы.

Пикриновая кислота применялась ранее под названиями мелинит и лиддит как бризантное взрывчатое вещество для снаряжения артиллерийских боеприпасов. В связи с опасностью в обращении, вследствие склонности к образованию высокочувствитель­ных к удару пикратов металлов, она утратила свое значение и была вытеснена другими взрывчатыми веществами.
При окислении пикриновой кислоты гипохлоритами в присутствии воды образуется хлорпикрин (три-хлорнитрометан) CC13NО2 - средства для борьбы с сельскохозяйственными вредите­лями. При восстановлении пикриновой кислоты, например, NaHS получается пикраминовая кислота (2-амино-4,6-динитрофенол C6H2(ОH)(NО2)2NH2). Пикраминовая кислота и хлорпикрин также при­меняются при синтезе красителей.
В промышленности пикриновую кислоту получают ни­трованием фенола или динитрофенола, полученного гидролизом хлординитробензола.

1. Получение пикриновой кислоты

Првые сведения о пикриновой кислоте относятся к 1771 г., когда Вульф наблюдал образование желтого красящего вещества при действии азотной кислоты на шелк. Спустя 12 лет (1783 г.) Гауссман получил пикриновую кислоту дей­ствием на индиго азотной кислотой, причем он дал ей название «пикриновая кислота» за горький вкус (по гречески «πίχρος» — горький) и кислотный характер.
Лоран впервые получил в 1843 г. пикриновую кислоту нитрова­нием фенола и показал идентичность ранее полученной желтой краски с полученным им соединением. После этого стали приготов­лять пикриновую кислоту в больших количествах для окраски шерсти и шелка [1].
Синтез пикриновой кислоты проводят несколькими основными методами исходя из фенола, получаемых из него орто- или пара- нитрофенола и 2,4-динитрофенола [2,3].
Фенол можно непосредственно нитровать в пикриновую кислоту лишь очень раз­бавленными кислотами, что технически трудно и невыгодно. Нитро­вание же фенола кислотной смесью, даже средней крепости, почти невозможно, так как высокая скорость реакции и, следовательно, интенсивное выделение теплоты вызывает его окисление и осмоление. Для предотвращения этих процессов фенол предварительно сульфируют, получая менее реакционноспособное соединение — фенолсульфокислоту [3,4].
Известен способ получения пикриновой кислоты путем нитрования 2,4-динитрофенола [5]. Для этого динитрофенол смешивают с 49 %-ной азотной кислотой и при энергичном перемешивании нагревают при 70-80  С, затем дополнительно нагревают при 100  С 1-1,5 ч. После охлаждения реакционной смеси кристаллы пикриновой кислоты отфильтровывают, промывают небольшим количеством холодной воды, после чего сушат до постоянной массы при 60°С. Выход пикриновой кислоты составляет 80,3%. Недостатком этого способа является невозможность использования в качестве исходного вещества фенола, а также сложный температурно-временной график проведения синтеза.
Известен способ получения пикриновой кислоты путем нитрования о- и/или п-нитрофенола [6], который заключается в нитровании о-нитрофенола и/или п-нитрофенола таким образом, чтобы образующийся продукт был растворим в реакционной среде, и продолжают нитрование до получения пикриновой кислоты, которая выпадает в осадок. Нитрование проводят азотной кислотой в присутствии сильной сокислоты. Недостатками указанного способа являются необходимость поддержания условий, при которых промежуточный интермедиат не выделяется в виде осадка, уменьшая тем самым выход пикриновой кислоты и невозможность использования в качестве исходного вещества фенола.
И, на конец, одним из наиболее распространенных является способ получения пикриновой кислоты из фенола, который заключается в предварительном получении о-фенолсульфоновой кислоты при 40-50°С и последующем нитровании полученной о-фенолсульфоновой 70%-ной азотной кислотой, после чего повышается температура постепенно до 100-110°С, при которой реакционная смесь выдерживается в течение 1 часа [7]. Недостатком является многостадийность и невозможность получения пикриновой кислоты непосредственно из фенола.
Кроме того, ранее в промышленности применялись методы получения пикриновой кислоты исходя из бензола и хлорбензола [3,8]

2. Получение пикриновой кислоты из фенола

2.1 Сульфирование фенола
При действии на фенол серной кислоты в молекуле его -можно заместить один, два, а иногда и три водо- , родных атома на сульфогруппу. Число вступающих сульфогрупп з зависит главным образом от концентрации и количества кислоты и в меньшей степени от температуры и времени взаимодействия [3, 9].
Процесс сульфирования сопровождается выделением воды, раз­бавляющей серную кислоту, и является обратимым:

Сульфирующим агентом служит трехокись серы, образующаяся в результате реакции:

Трехокись серы — сильный электрофильный агент с недостатком ; электронов у атома серы. Сульфирование идет по-видимому, подоб­но нитрованию в две стадии:

В отличие от нитрования при сульфировании имеет место замет­ный водородный изотропный эффект. Это свидетельствует о том, что вторая стадия является достаточно медленной по сравнению с ; обратным направлением первой стадии, (k1 > k2), Константы скорость реакций сульфирования и гидролиза, а следовательно, и константы равновесия зависят от концентрации серной кислоты. Со снижением концентрации серной кислоты константа скорости суль­фирования уменьшается, а константа скорости гидролиза увеличи­вается, хотя и менее резко. Вследствие значительного, уменьшения константы скорости сульфирования при некоторой концентрации сульфирующего агента реакция практически не идет. Такую кон­центрацию серной кислоты, точнее концентрацию SO3, выраженную в процентах, принято обозначать π. Значение π зависит от природы сульфируемого соединения, температуры и числа вводи­мых сульфогрупп.
Количество серной кислоты или олеума X (в кг), требующееся для моносуль­фирования Р кг органического вещества с молекулярной массой М, может быть вычислено по формуле:

где 80 — молекулярная масса SO3; S — концентрация SO3 в сульфирующем агенте, %.
Выражение концентрации сульфирующего агента через содержание SO3 (в .%) позволяет рассчитывать количество как олеума, так и серной кислоты.
При выборе концентрации сульфирующего агента и температу­ры сульфирования нужно учитывать возможность побочных про­цессов

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

Больше рефератов по химии:
Все рефераты по химии

Закажи реферат

Наш проект является банком рефератов по всем школьным и студенческим предметам. Если вы не хотите тратить время на написание рефератов по ненужным предметам или ищете реферат в качестве базы для своей работы – он есть у нас.