Badania reakcji nitrowania toluenu za pomocą mieszaniny kwas azotowy(V)/dichlorometan

• Autorzy: Nastała A. , Maksimowski P. , Tomaszewski W.

Identyfikatory

DOI

10.22211/matwys/0166

Warianty tytułu

EN

Nitration of toluene by a nitric(V) acid/dichloromethane mixture

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W wyniku przeprowadzonych badań zbadany został wpływ różnych czynników na reakcję nitrowania toluenu przy użyciu 100% kwasu azotowego(V) i mieszaniny kwas azotowy(V)/ dichlorometan. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że zawartość izomeru meta maleje wraz z obniżeniem temperatury reakcji. W przypadku zakresu temperatur (25 ÷ –10) °C zawartość tego izomeru w produktach reakcji była niższa niż dla analogicznego zakresu w przypadku 100% kwasu azotowego(V). Z kolei w zakresie (–20 ÷ –30) °C wyniki dla obu czynników nitrujących były podobne i wynosiły około 2,6% m-nitrotoluenu. Przy nitrowaniu mieszaniną kwas azotowy(V)/dichlorometan należy stosować znacznie większy nadmiar kwasu azotowego(V) niż w przypadku 100% kwasu azotowego(V). Reakcja nitrowania mieszaniną kwas azotowy(V)/dichlorometan jest znacznie mniej egzotermiczna i łatwiejsza w kontroli niż nitrowanie 100% kwasem azotowym.

EN

This work has studied the effects on the nitration of toluene by 100% nitric(V) acid and a nitric(V) acid/dichloromethane mixture. The results show that the amount of meta-nitrotoluene decreases with decreases in reaction temperature. From 25 °C to –10 °C the amount of metanitrotoluene was less than for nitrating toluene by a nitric(V)acid/dichloromethane mixture than for nitration by 100% nitric(V) acid. Furthermore, from –20 °C to –30 °C results were similar with 2.6% of meta-nitrotoluene in the reaction products. An excess of nitric(V) acid in the nitration of toluene by the nitric(V) acid/dichloromethane mixture than in nitration by 100% nitric(V) acid. Nitration by the nitric(V) acid/dichloromethane mixture is less exothermic and easier to control than nitration by 100% nitric(V) acid.

Słowa kluczowe

PL

selektywnie nitrowanie; nitrotoluen; kwas azotowy(V)/dichlorometan

EN

selective nitration; nitrotoluene; nitric(V) acid/dichloromethane

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Przemysłu Organicznego
• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 10
• Strony: 46--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nastała A.

• Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa, PL

autor

Maksimowski P.

• Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa, PL

autor

Tomaszewski W.

• Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa, PL

Bibliografia

• [1] Millar R.W., Arber A.W., Endsor R.M., Hamid J., Colclough M.E. 2011. Clean Manufacture of 2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) via Improved Regioselectivity in the Nitration of Toluene. J. Energ. Mater. 29: 88-114.
• [2] Matys Z., Powała D., Orzechowski A. 2016. Badania nad zastąpieniem toluenu o-nitrotoluenem w przemysłowej metodzie otrzymywania trotylu. CHEMIK 70 (3): 158-180.
• [3] Urbański T. 1954. Chemia i Technologia Materiałów Wybuchowych. Warszawa : Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej.
• [4] Ribeiro E.N., Silva F.T., De Paiva T.C.B. 2012. Ecotoxicological Evaluation of Wastewater from 2.4.6-TNT Production. J. Environ. Sci. Health. A Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng. 47 (2): 184-191.
• [5] Rodrigues M.B. , Silva F.T., De Paiva T.C.B. 2009. Characterization of wastewater from the Brazilian TNT Industry. J. Hazard. Mater. 164: 385-388.
• [6] Holt P., Johnston G., Sanderson A.J., Wesson P., Worthington J. 2004. Development of an Efficient and Green TNT Manufacturing Process. IM/EM Technical Symposium, San Francisco 15-17.11.2004.
• [7] Technology Evaluation for Treatment/Disposal of TNT Red Water. USATHAMA Report 1990.
• [8] Li Y., Cui L., Mu J., Ai Q., Jiao H., Shen Z., Cui H., Lu H. 2009. Analysis of Clean Production Process of TNT. Chinese Journal of Explosives and Propellants 06: 71-74.
• [9] Jennings B., Kessinger M., Pack J. 2007. Production of Environmentally Friendly TNT at Radford Army Ammunition Plant. Chemical Propulsion Information Analysis Center 33 (3): 1-5.
• [10] Vassena D., Kogelbauer A., Prins R. 1999. Selective nitration of toluene with acetyl nitrate and zeolites. Porous Materials in Environmentally Friendly Processes 125: 510-506.
• [11] Adamiak J., Skupiński W. 2010. Dinitrotoluene Synthesis Using Solid State Catalyst- MoO3/SiO2 and H3PO4/MoO3/SiO2. Centr. Eur. J. Energ. Mater. 7 (4): 301-311.
• [12] Gigante B., Prezeres A.O., Marcelo-Curto M.J., Cornelis A., Laszlo P. 1995. Mild and Selective Nitration by „Claycop”. J. Org. Chem. 60 (11): 3445-3447.
• [13] Ma X.M., Li B.D., Lu Ch. X. 2012. Selective nitration of aromatic compounds catalyzed by Hβ zeolite using N2O5. CCL 23 (7): 809-812.
• [14] Sunaja Devi K.R., Jayashree S. 2013. Eco Friendly Nitration of Toluene using Modified Zirconia, Bull. Chem. React. Eng. Catal. 7 (3): 205-214.
• [15] Hu L., Tang Y., He J., Chen K., Lu W. 2017. Regioselective Toluene Nitration Catalyzed with Layered HNbMoO6. Russ. J. Phys. Chem. A+ 91 (3): 511-516.
• [16] Crampton M.R., Cropper E.L., Gibbons L.M., Millar R.W. 2002. The Nitration of Arenes in Perfluorocarbon Solvents. Green Chem. 4: 275-278.
• [17] Liu J.,Li B., Wang H. 2016. Regioselective Mononitration of Aromatic Compounds with N2O5 by Acidic Ionic Liquid via Continous Flow Microreactor. Asian J. Chem. 28 (3): 513-516.
• [18] Shi H., Gao L., Wu H., Liu Q. 2009. Preparation of 2,4-Dinitrotoluene with NO2. Chinese Journal of Energetic Materials 17 (1): 14-18.
• [19] Millar R.W., Arber A.W., Hamid J., Endsor R.M. 2007. Elimination of Redwater Formation from TNT Manufacture. QinetiQ Report.
• [20] Chen L., Liu T., Zhou X., Sun Z. 2014. A Practical Approach for Regioselective Mono-nitration of Phenols under Mild Conditions. ARKIVOC 5: 64-71.
• [21] Lewis R.J., Moodie R.B. 1997. The Nitration of Styrenes by Nitric Acid in Dichloromethane. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 0: 563-568.
• [22] Amina A.S., Arun Kumar Y., Arifuddin M., Rajanna K.C. 2011. Mild and Efficient Nitration of Aromatic Compounds Mediated by Transition-Metal Complexes. Synth. Comm. 41: 2946-2951.
• [23] Zolfigol L.A., Ghaemi E., Madriakian E. 2001. Nitration of Phenols Under Mild and Heteregenous Conditions. Molecules 6 (7): 614-620.
• [24] Sainz-Diaz I. 2002. A New Aprroach to the Synthesis of 2-Nitrobenzaldehyde. Reactivity and Molecular Structure Studies. Monatsh. Chem. 133 (1): 9-22.
• [25] Newell C.C., Gary C.D. 1974. Process for Making Dinitrotoluene. Patent US 3981933A.
• [26] Giumanini A.G., Geatti P., Verardo G. 2002. Nitration of Diphenylmethane and the Isomeric Nitrodiphenylmethanes in Dichloromethane. J. Ind. Eng. Chem. Res. 41 (8): 1929-1934.
• [27] Strazzolini P., Verardo G.,Gorassini F., Giumanini A.G. 1995. Orientation Effect of Side Chain Substituents in Aromatic Substitution Induced Ortho Nitration. Bull. Chem. Soc. Jap. 68 (4): 1155-1161.
• [28] Strazzolini P., Giumanini A.G., Runcio A., Scucatto M. 1998. Experiment on the Chaperon Effect in the Nitration of Aromatics. J. Org. Chem. 63 (4): 952-958.
• [29] Strazzolini P., Giumanini A.G., Runcio A. 2001. Nitric Acid in Dichloromethane Solution. Facile Preparation from Potassium Nitrate and Sulfuric Acid. Tetrahedron Lett. 42 (7): 1387-1389.
• [30] Belova E.M., Vais N.G., Sopin V.F., Kazakov A.I., Rubstov Y.I, Manelis G.B., Marchenko G.N. 1989. Kinetics and Mechanism of Nitration of Cellulose with the HNO3-CH2Cl2 Mixture. Russ. Chem. Bull. 38 (11): 2244-2249.
• [31] Topchiev A.V. 1959. Nitration of Hydrocarbons and Other Organic Compounds. London : Pergamon Press; ISBN 1483168573.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).