질화

질화는 유기 화학의 일반적인 화학 공정입니다. 이 과정에서 니트로 그룹은 유기 화합물에 도입됩니다. 여기서, 하나 이상의 니트로 그룹은 기질이라고하는 반응 분자로 제시된다. 

질산염 에스테르를 형성하기 위해 알코올과 질산 사이의 다양한 과정에서 오용됩니다. 결과적으로, 이들 니트로 화합물에 존재하는 질소는 비 산소화 된 원자에 직접 결합된다. 대조적으로, 질산염 에스테르에 존재하는 질소는 산소화 된 원자에 결합된다. 

질화 과정에는 많은 산업 응용 프로그램이 있습니다. 가장 중요한 것은 니트로-방향족 화합물 (니트로 벤젠)을 생산하는 데 사용됩니다. 이것들은 또한 폭발물을 만드는 데 사용됩니다. 예를 들어, 글리세린은 과정에서 질산을 사용하여 니트로 글리세린으로 전환 될 수있다. 

질산화 화합물의 적용

질화 화합물은 다음의 생산에 사용될 수 있습니다.

• 용매
• 폭발물
• 염료
• 제약
• 아민과 같은 화합물

질화제

우수한 질화 시스템을 만들려면 질화제를 이해하는 것이 필수적입니다. 질화 과정에 포함 된 화합물은 다음과 같습니다.

• 질산, 즉 HNO3 (FUMENT, 농축 및 수성)
• 질소 펜 독드, 즉 N2O5
• 테트 록 사이드 질소, 즉 N2O4
• 혼합 산 (황산, 아세트산 무수물, 인산, 클로로포름 및 아세트산과 질산의 혼합물)

방향족 질화

전형적인 질화 조합은 농축 질산과 황산의 혼합물을 사용하여 공정을 완료합니다. 이 과정에서 생성 된 니트로늄 이온 (NO2+)은 방향족 질화에서 활성화된다. 니트로 늄 테트라 플루오로 구멍의 경우, 그것은 분리되어 질화에 영향을 미칩니다. 여기에서는 혼합 산이 필요하지 않습니다. 

여기서, 황산은 촉매로서 수행되고 H2O에 대한 흡수제를 수행한다. 따라서 여기서 소비하는 것은 불가능합니다. 질화 벤젠이지만, 반응은 50 ° C를 초과하지 않는 온도에서 발생합니다. 이것은 방향족 고리를 형성합니다.

다음 방정식은 방향족 화합물의 질화를 나타냅니다 :

ARH + HNO3 → NO2 + H2O

니트로늄 이온은 전자 성 반응물입니다. 따라서, 방향족 고리에 존재하는 탄소 원자에는 강한 전자 밀도가있다. 밀도에 따라 니트로 그룹은 다른 위치에 부착 될 수 있습니다. 

방향족 질화의 동역학

방향족 질화 반응의 동역학은 반응 혼합물에 의존한다. 질화 반응 및 다른 질화제를 갖는 메커니즘은 다음과 같습니다.

혼합 산

여기서, 황산과 질산의 혼합물이 형성된다. 이 시스템에는 Vital (-i) 및 (-m) 구성 요소가 포함됩니다. 액체만이 서로 반응하는 일종의 이기종 반응입니다. 여기서 반응 과정은 느리고 안정적입니다. 예를 들어, 니트로 벤젠 및 에틸 벤조이트. 

유기농 용매

여기서, 니트로 메탄 또는 아세트산은 질산과 혼합하여 혼합물을 형성한다. 이 과정의 동역학은 질화되는 화합물에 의존한다. 강한 비활성화 전력을 갖는 성분은 기질 농도에 비례하도록 질화된다. 그러나 벤젠보다 반응성이 높은 성분은 독립적 인 기판의 비율과 반응합니다.

수성 질산

기판이 반응성이 높을 때, 제로 주문 동역학을 보여줍니다. 그러나 저 반응성 화합물은 1 차 동역학을 보여줍니다.

아산은 활성화 그룹이없는 질화 화합물에서 억제 효과를 유발합니다. 이것이 반응이 강산 또는 혼합 산으로 수행되는 이유입니다. 반응성 그룹을 갖는 질화 화합물은 촉매 효과를 경험한다. 따라서, 이들 화합물은 약한 질산에서 쉽게 질화 될 수있다. 옥시 질화는 반응의 동역학에 포함 된 마지막 과정이다. 벤젠과 50% 질산 (0.2 몰 질산염) 사이에 발생합니다.  

IPSO 질산염

IPSO 질산화는 아릴 클로라이드, 트리 플레이트 및 비 플라이트와 같은 성분이 IPSO 대체를 겪을 때 발생합니다. IPSO 질산화에서 Y+는 쉽게 형성되며 상이한 치환 생성물의 예측을 변화시킨다. y+가 더 안정 해짐에 따라 IPSO 질화 반응이 쉬워집니다. 벤젠은 질산 및 질산염과 반응 하여이 과정에서 피크 산을 형성합니다. 다음 방정식은 IPSO 대체 반응을 선호합니다.

Y+=(CH3) 2 C+H, (CH3) 3C+

요컨대, 두 치환기가 중간 화합물에서 동일한 고리 위치를 공유 할 때 IPSO 질화를 형성합니다. 때때로,이 과정은 또한 경사적 방향족 고리 치환에서도 발생할 수 있습니다. 

벤젠 고리의 방향 (하나 이상의 치환기 포함)은 다음과 같은 방법으로 성공적으로 발견 될 수 있습니다.

• 처음에 전기는 메틸 베어링 카본 (Ortho 및 Para Dimethyl Benzenes)을 공격합니다. 여기서 메틸 그룹의 전자-결제는 중간 이온을 안정화시켜 고리를 활성화시킨다.
• 다음으로, IPSO 탄소의 대체는 간접적으로 발생합니다.
• 니트로 그룹은 위치를 바꾸고 치환 과정을위한 양성자를 제거합니다.
• 이 반응에서 IPSO 대체가 간접적으로 발생함에 따라 최종 제품의 총량은 예측할 수 없습니다.

IPSO 대체 및 오르토 또는 파라 비율

일반적으로, 오르토 또는 파라 지시 그룹의 존재 하에서, 이론적으로나 통계적으로 이상적인 대체 제품 비율은 2 :1이어야한다. 그러나 실제로는 불가능합니다. 따라서 비율은

• 입체 효과,
• 대체의 전자 효과,
• 온도 및 용매의 효과 및
치환기와 전기성 사이의
• 상호 작용. 예를 들어, 치환기와 전기성 사이의 입체 반발이 증가 할 때 비율이 감소합니다.

결론

질화 화학은 산업 분야에서 많이 연구됩니다. 다른 방법은 이종 분해 질화 및 라디칼 질화와 같은 방향족의 질화를 수행 할 수 있습니다. 

일반적으로, 방향족 질화 과정은 우연성이다. 그러나, 니트로-방향족 화합물은 또한 플라스틱, 살충제, 염료, 폭발물 및 제약의 합성에서 실질적인 중간체로서 사용된다. 또한, 질병성 화합물은 상이한 유기 합성에서 용매로서 사용된다. 

질산 및 황산 조합의 질화 혼합물이 가장 일반적으로 사용됩니다. 따라서 오늘날, 다른 화합물의 질화는 다른 산업에서 관심의 주제가되었습니다.