二硝基化合物的还原
时间：2021-02-05 04:01:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】本文利用水合肼作还原剂，用Pd/C作催化剂，对二硝基化合物进行了还原，并对其还原产物进行表征（HNMR）。
【关键词】二硝基化合物；还原；水合肼；Pd/C
芳香族硝基化合物转变成相应的氨基化合物是精细化工生产中常用的反应之一。实现这一过程的方法很多，工业上常常采用的是电化学还原法、铁粉还原法以及催化氢化法等。电化学还原法耗能大，对设备要求高，使其应用受到限制；铁粉还原法在后处理过程中产生大量铁泥，为其操作带来不便；而催化氢化法催化剂制备困难，且价格高。水合肼还原法具有清洁、常压进行、安全、后处理简单、转化率高等特点，得到了广泛的应用。
肼是具有强还原性的液体，无水肼较贵，一般都是用其水合物或水溶液。肼或水合肼作硝基化合物的还原剂，其作用是作为氢给予体，反应在氢化催化剂存在的条件下进行。可以说水合肼还原硝基化合物的方法，实际上是一种特殊的催化还原法，即水合肼在催化剂存在下分解出氢气进而还原硝基。水合肼还原法采用的催化剂主要有两类：（1）Pd/C，Pt/C和Raney Ni；（2）FeCl3·6H2O/C。反应常在醇溶剂中进行，选用的催化剂不同，有时具有不同的选择性。用肼或水合肼作还原剂时，具有反应迅速、操作简便、纯度高、收率好等优点，但肼或水合肼价格较贵、有毒性、易爆不安全是其不足之处，操作时必须特别小心。
本文参考文献[1]利用80%水合肼作还原剂，Pd/C作催化剂对二硝基化合物进行了还原，并对还原产物进行了提纯和表征。
1.实验原料及仪器
1.1 原料
3.实验过程
在10ml单口瓶内加入0.12g二硝基化合物，4ml乙醇和1ml水，加入0.0111gPd/C后，通氮气，搅拌，通冷凝水，开始加热，待温度升至70℃时，开始向反应瓶内逐滴加入0.25ml水合肼，待反应四个小时后再向反应瓶中补加0.25ml水合肼，将温度控制在80℃，反应20个小时。
4.实验处理过程
经旋转浓缩、减压蒸馏、酸化、过滤、旋转浓缩，重结晶得到晶体。
1）旋转浓缩：首先进行低温旋转蒸发以除去体系内的乙醇溶剂；2）减压蒸馏：通过减压蒸馏除去体系内的水和过量的水合肼；3）酸化：通氮气，在冰浴中向体系内加入过量的浓盐酸和适量的水，升温在70～80℃范围内搅拌3～5个小时；4）过滤：将体系内的催化剂Pd/C通过过滤除掉；5）旋转浓缩：将滤液旋转蒸发浓缩，得到固体；6）对固体进行重结晶。
曾尝试用无水乙醇或无水丙酮进行重结晶（乙醇和丙酮使用前都要经过干燥处理后才能使用），起初得到的溶液或固体，颜色都比较浅，接近无色的，但在后来的处理过程中，固体的颜色会逐渐加深，到最后变成黑色的固体，在进行重结晶时，很难辨认其溶解情况，所以提纯很困难。
5.结果和讨论
5.1 表征
5.2 注意的问题
5.2.1 实验过程
1）温度：因该反应是放热反应，反应引发后反应液温度升高，因此滴加水合肼时温度不能高于70℃，否则水合肼一经滴入即分解产生大量的气泡，一部分初生态的氢来不及与硝基反应，结合成氢气而逸出。即使水合肼大大过量，可能也得不到很高的产率。但滴加时温度也不能太低，否则反应速度减慢，反应时间拖长。适宜的滴加温度为65～70℃。2）溶剂：水合肼还原时采用的反应介质既有水，也有有机溶剂，使用混合溶剂可以使水合肼用量减少、反应温度降低、反应时间缩短、收率明显提高[2]。需要指出的是硝基化合物的水合肼还原反应不能在氯仿、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂中进行。3）还原剂：一所用的水合肼的百分含量是80%，浓度不高，所以水合肼要大大过量，n水合肼：n二硝基化合物大约为5：1；二水合肼滴加速度不宜过快，应缓缓向体系内加入，最好分2次，反应进行一段时间后再补加一次，每次都要逐滴加入，否则造成浪费不说，收率也会受到影响。
5.2.2 实验处理过程
1）在进行旋转蒸发时，应先抽真空然后再升温，待结束时应先降温，然后再停止抽真空，目的是为了防止氨氧化。2）减压蒸馏时，也是应该先抽真空然后再升温，待结束时也是应该先降温，然后再停止抽真空，目的是为了防止氨氧化。3）酸化时，因为该过程是放热反应，所以应该先通氮气保护，在冰浴中进行。4）过滤时，若进行的不彻底，可采用过硅胶柱子的方法，彻底出去Pd/C。
参考文献：
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作者简介：王国芝（1978-），女，山东栖霞人，高分子化学与物理硕士，烟台南山学院助教，主要从事燃料电池方面的研究。
