Polecenie 1

Zapoznaj się z poniższym tekstem. Zwróć uwagę na wzory i nazwy pochodnych nitrowych benzenu.

Odkrywcą pierścieniowej budowy benzenubenzenbenzenu był Friedrich August Kekulé. Naukowiec w momencie odkrycia (1886 rok) z całą pewnością nie wiedział, że jego praca przyczyni się do rozwoju chemii związków aromatycznychzwiązki aromatycznezwiązków aromatycznych. Dziś wiemy, że związki aromatyczne są szeroko stosowane w reakcjach substytucji elektrofilowejsubstytucja elektrofilowasubstytucji elektrofilowej, wśród których na szczególną uwagę zasługuje reakcja nitrowaniareakcja nitrowaniareakcja nitrowania.

bg‑orange

Synteza nitroarenów

„Związki nitroaromatyczne posiadają co najmniej jedną grupę nitrowągrupa nitrowagrupę nitrową (- NO 2 ) dołączoną do pierścienia aromatycznego. W zdecydowanej większości są to związki otrzymywane syntetycznie, chociaż zidentyfikowano kilka produktów biologicznych, które można zaliczyć do grupy nitroarenów.

Nitrowanie jest głównym typem reakcji wykorzystywanym w przemysłowej syntezie związków nitrowych. Polega ono na wprowadzeniu grupy nitrowej do pierścienia aromatycznego. W tym celu używana jest najczęściej mieszanina nitrująca, w skład której wchodzą dwa stężone kwasy – azotowy(V) oraz siarkowy(VI). W ich obecności dochodzi do wytworzenia kationu nitroniowegokation nitroniowykationu nitroniowego ( NO 2 + ) o silnych właściwościach elektrofilowychelektrofilelektrofilowych.”

Indeks dolny Źródło: Wysocka A., Olszyna A., Komorowska I., Popowska M., Nitrozwiązki aromatyczne – charakterystyka i metody biodegradacji, „POST. MIKROBIOL” 2017, t. 56, nr 3, s. 289–305. Indeks dolny koniec

Reakcji nitrowania na skalę przemysłową poddawane są m.in. związki przedstawione na poniższym rysunku.

RHcjAamGsPU9W1
Związki poddawane reakcji nitrowania na skalę przemysłową
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑orange

Syntetyczne nitrozwiązki aromatyczne

Właściwości chemiczne grupy nitrowej sprawiły, że związki nitroaromatyczne znalazły szereg zastosowań.

RoKXZuksjfntO
Produkcja wysokoenergetycznych materiałów wybuchowych 2,4,6-trinitrofenol, znany pod nazwą kwas pikrynowy (gr. pikros – gorzki, ze względu na gorzkawy) - Jest stosunkowo bezpieczny w użyciu, choć jest nieco wrażliwszy od trotylu na uderzenie - wybucha po trafieniu pociskiem karabinowym. Ilustracja przedstawiająca cząsteczkę 2,4,6-trinitrofenolu. 2,4,6-trinitrotoluen, trotyl (TNT)- otrzymywany na drodze trójstopniowego nitrowania toluenu. Jest stosowany stosowany w amunicji wojskowej i cywilnej, górnictwie, kopalnictwie. Ilustracja przedstawiająca 2-metylo-1,3,5-trinitrobenzenu, TNT, inaczej trotylu. Produkcja pestycydów Jak również insektycydów, herbicydów, fungicydów itp. p-nitrofenol Ilustracja przedstawiająca cząsteczkę 4-nitrofenolu. Synteza leków Wiele leków wywodzi się od nitrozwiązków aromatycznych. Przykładowo, paracetamol sprzedawany bez recepty jako środek przeciwbólowy i przeciwgorączkowy, produkowany jest z p-nitrofenolu. Ilustracja przedstawiająca cząsteczkę N-(4-hydroksyfenylo)acetamidu o strukturze grupa CH3 związana z atomem węgla połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z atomem azotu, podstawionym atomem wodoru oraz grupą 4-hydroksyfenylową. Otrzymywanie środków chemicznych ze związków nitroaromatycznych Na przykład pianki, gumy, barwniki azowe, chemikalia fotograficzne, lakiery. mononitrofenole, p-nitroanilina.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑orange

Naturalne nitrozwiązki aromatyczne

Jednym z niewielu występujących naturalnie związków nitrowych jest chloramfenikol. Związek ten stosowany jest jako antybiotyk o działaniu bakteriostatycznym. Lek ten został wyizolowany z produktów Gram‑dodatnich bakterii Streptomyces venezuelae. Można go również uzyskać syntetycznie.

RoZiCymaE79TM
Struktura chloramfenikolu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

benzen
benzen

najprostszy węglowodór aromatyczny o wzorze sumarycznym C 6 H 6

substytucja elektrofilowa
substytucja elektrofilowa

reakcja chemiczna, która polega na wymianie jednego lub kilku atomów w cząsteczce aromatycznego związku chemicznego na skutek działania czynnika (elektrofila) posiadającego niedomiar elektronów

reakcja nitrowania
reakcja nitrowania

inaczej nitrowanie; jeden z przykładów substytucji elektrofilowej, w której czynnikiem atakującym pierścień aromatyczny jest kation nitroniowy

związki aromatyczne
związki aromatyczne

cykliczne węglowodory (areny) i niektóre ich pochodne, posiadające płaskie pierścienie z układem sprzężonych wiązań podwójnych, w których występuje 4n + 2 elektronów pi (n = 1, 2, 3 ...)

kation nitroniowy
kation nitroniowy

kation nitroilu, kation nieorganiczny o wzorze NO 2 +

grupa nitrowa
grupa nitrowa

grupa funkcyjna związków nitrowych o wzorze – NO 2

elektrofil
elektrofil

inaczej czynnik elektrofilowy, indywiduum chemiczne, w którym występuje deficyt elektronów i w odpowiednich warunkach jest w stanie być ich akceptorem

Bibliografia

Czerwiński A., Czerwińska A., Jeziorna M., Kańska M., Chemia 3, Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego, technikum, Warszawa 2004.

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.

Majewski W., Mechanizmy reakcji organicznych, Wydawnictwo UMCS, Lublin 2012.

Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, tłum. W. Antkowiak i in., t. 1‑2, Warszawa 2010.

Wysocka A., Olszyna A., Komorowska I., Popowska M., Nitrozwiązki aromatyczne – charakterystyka i metody biodegradacji„POST. MIKROBIOL.” 2017, t. 56, nr 3, s. 289–305.