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重氮化是指一级胺与亚硝酸在低温下作用生成重氮盐的反应。芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应标为重氮化,芳伯胺常称重氮组分,亚硝酸为重氮化剂,因为亚硝酸不稳定,通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应,避免亚硝酸的分解,重氮化反应后生成重氮盐。脂肪族、芳香族和杂环的一级胺都可进行重氮化反应。
从反应式可知酸的理论用量为2mol,在反应中无机酸的作用是 ,首先使芳胺溶解,其次与亚硝酸钠生成亚硝酸,最后生成重氮盐。重氮盐一般是容易分解的,只有在过量的酸液中才比较稳定,所以重氮化时实际上用酸量过量很多,常达3mol,反应完毕时介质应呈强酸性(pH值为3),对刚果红试纸呈蓝色.重氮过程中经常检查介质的pH值是十分必要的。 反应时若酸用量不足,生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合,生成重氮氨基化合物:
Ar-N2Cl + ArNH2--Ar-N=N-NHAr + HCl
这是一种自我偶合反应,是不可逆的, 一旦重氮氨基物生成,即使补加酸液也无法使重氮氨基物转变为重氮盐,因此使重氮盐的质量变坏,产率降低。在酸量不足的情况下,重氮盐容易分解,温度越高,分解越快。
重氮化反应进行时自始至终必须保持亚硝酸稍过量,否则也会引起自我偶合反应。重氮化反应速度是由加入亚硝酸钠溶液加速度来控制的,必须保持一定的加料速度,过慢则来不及作用的芳胺会和重氮盐作用生成自我偶合反应。亚硝酸钠溶液常配成30%的浓度使用.因为在这种浓度下即使在-15℃也不会结冰。
反应时检定亚硝酸过量的方法是用碘化钾淀粉试纸试验,一滴过量亚硝酸液的存在可使碘化钾淀粉试纸变蓝色。由于空气在酸性条件下也可位碘化钾淀粉试纸氧化变色,所以试验的时间以0.5-2s内显色为准。
亚硝酸过量对下一步偶合反应不利,所以过量的亚硝酸常加入尿素或氨基磺酸以消耗过量亚硝酸。
亚硝酸过量时,也可以加入少量原料芳伯胺,使和过量的亚础酸作用而除去。
重氮化反应一般在-50℃进行,这是因为大部分重氮盐在低温下较稳定,在较高温度下重氮盐分解速度加快的结果。另外亚硝酸在较高温度下也容易分解。重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性,对-氨基苯磺酸重氮盐稳定性高,重氮化温度可在10-15℃进行;1-氨基萘-4-磺酸重氮盐稳定性更高,重氮化温度可在35℃进行。重氮化反应一般在较低温度下进行这一原则不是绝对的,在间歇反应锅中重氮反应时间长,保持较低的反应温度是正确的,但在管道中进行重氮化时,反应中生成的重氮盐会很快转化,因此重氮化反应可在较高温度下进行。
用途:重氮盐的用途很广,其反应分为两大类:一是用适当试剂处理,重氮基被-H、-OH、-X、-CN、-NO2等基团取代,生成相应的方向化合物,因此芳基重氮盐被称为芳香族的"Grignard"试剂;二是保留氮的反应,即与相应的芳胺或酚起偶联反应,生成偶氮染料(或指示剂),如常用的酸碱指示剂甲基橙、甲基红、刚果红,常用染料坚固红A,锥虫蓝等。
重氮化方法有顺法和逆法两种。
1、顺法就是在色基中先加适量水调合,再加入规定量盐酸,在低温和不断搅拌下缓缓加入亚硝酸钠,使重氮化反应完成。色基大红G、色基橙GC与色基紫酱GBC都可采用顺法。重氮化温度为5~10℃,时间约10min,温度过高、时间过短,都不能得到较好的重氮化结果。为使重氮化反应完全,还需将色基重氮化溶液放置15min左右,临用前加适量的醋酸和醋酸钠。大多数溶于稀无机酸的芳伯胺采用此法重氮化。
2、逆法重氮化是将色基与亚硝酸钠和适量的冷水调成均匀糊状并加冰冷却,然后将它缓慢倾入不断搅拌的冰盐酸溶液中,使反应完成,色基红B等就是采用逆法重氮化的。在稀酸中难溶解的氨基芳磺酸等用此法重氮化。
3、亚硝酰硫酸法。用于在稀酸中难溶解的芳伯胺(碱性极弱)重氮化,即先将芳伯胺溶于浓硫酸或冰醋酸中,再向其中加入亚硝酰硫酸溶液。
一级胺与亚硝酸在低温下作用生成重氮盐的反应。例如:脂肪族、芳香族和杂环的一级胺都可进行重氮化反应。通常,重氮化试剂是由亚硝酸钠与盐酸作用临时产生的。除盐酸外,也可使用硫酸、过氯酸和氟硼酸等无机酸。脂肪族重氮盐很不稳定,能迅速自发分解;芳香族重氮盐较为稳定。芳香族重氮基可以被其他基团取代,生成多种类型的产物。所以芳香族重氮化反应在有机合成上很重要。
重氮化反应的机理是首先由一级胺与重氮化试剂结合,然后通过一系列质子转移,最后生成重氮盐。重氮化试剂的形式与所用的无机酸有关。当用较弱的酸时,亚硝酸在溶液中与三氧化二氮达成平衡,有效的重氮化试剂是三氧化二氮。当用较强的酸时,重氮化试剂是质子化的亚硝酸和亚硝酰正离子。因此重氮化反应中,控制适当的pH值是很重要的。芳香族一级胺碱性较弱,需要用较强的亚硝化试剂,所以通常在较强的酸性下进行反应。
芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应标为重氮化,芳伯胺常称重氮组分,亚硝酸为重氮化剂,因为亚硝酸不稳定,通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应,避免亚硝酸的分解,重氮化反应后生成重氮盐。重氮化反应可用反应式表示为:
Ar-NH2 + 2HX + NaNO2---Ar-N2X + NaX + 2H20 此外,重氮化试剂也可以使用亚硝酰硫酸或者亚硝酸酯在有机溶剂中进行重氮化,但是都不是很常用,前者多用于极难溶的芳胺,后者则用于对水敏感或者后反应要求无水的反应,例如2-氨基吡啶的重氮化,因为相应的重氮盐水溶液中生成后极易分解,所以不能在水中进行重氮化,而通过邻氨基苯甲酸重氮化后热解原位生成苯炔参与反应时,由于分离出干燥的重氮盐非常危险而且后反应要求无水,故也使用亚硝酸酯重氮化的方法。
CBN通常为黑色、棕色或暗红色晶体,为闪锌矿结构,具有良好的导热性。硬度仅次于金刚石,是一种超硬材料,常用作材料和磨料。 氮化硼具有抗化学侵蚀性质,不被无机酸和水侵蚀。在热浓碱中硼氮键被断开。1200...
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价格100左右。氮化铝陶瓷基板作为电路元件及互连线承载体,广泛应用于军事和空间技术通讯、计算机、仪器仪表、电力电子设备、汽车、日用家电、办公自动化等各个领域。如LED照明电路、点火模块、晶闸管散热、大...
重氮化工艺自动化安全联锁控制改造及安全性分析
重氮化工艺是国家公布的重点监控的危险化工工艺之一,其危险性较高,首先介绍了重氮化工艺及其工艺流程,对重氮化反应异常现象及处理方法进行了简要分析。然后介绍了2014年公司对重氮化工艺进行了自动化安全连锁控制改造,并对安全仪表系统进行了安全等级评价。
武钢《氮化硅锰》产品标准
《氮化硅锰》国家标准编制说明 《氮化硅锰》国家标准起草小组 2012年 2月 《氮化硅锰》国家标准编制说明 1 任务来源 根据国家标准化管理委员会《关于下达 2010年国家标准制修订计划的通知》 (国标 委【2010】87号文)的要求,由武汉钢铁(集团)公司、宁夏中宏氮化制品有限公司和 冶金工业信息标准研究院负责制定《氮化硅锰》 (Z0100840-T-605)国家标准。 2 工作过程 接到该标准制定任务后,我们成立了《氮化硅锰》标准制订工作小组,制定了工作 计划,立即进行资料的查阅和对武钢、鞍钢、首钢等使用单位进行走访调研,并收集使 用单位的意见。 2.1 项目的提出 2.1.1 氮化硅锰的定义 氮化硅锰是以 Si 3N4、Mn5N2为主要成分,伴随未氮化硅铁、未氮化硅锰及少量其它成 分的混合物,氮化硅锰的粒状产品为灰白色。 2.1.2 氮化硅锰的用途 氮化硅锰主要用作取向硅钢的增氮剂,
重氮化反应
diazo-reaction
例如:脂肪族、芳香族和杂环的一级胺都可进行重氮化反应。通常,重氮化试剂是由亚硝酸钠与盐酸作用临时产生的。除盐酸外,也可使用硫酸、过氯酸和氟硼酸等无机酸。脂肪族重氮盐很不稳定,能迅速自发分解;芳香族重氮盐较为稳定。芳香族重氮基可以被其他基团取代,生成多种类型的产物。所以芳香族重氮化反应在有机合成上很重要。
重氮化反应的机理是首先由一级胺与重氮化试剂结合,然后通过一系列质子转移,最后生成重氮盐。重氮化试剂的形式与所用的无机酸有关。当用较弱的酸时,亚硝酸在溶液中与三氧化二氮达成平衡,有效的重氮化试剂是三氧化二氮。当用较强的酸时,重氮化试剂是质子化的亚硝酸和亚硝酰正离子。因此重氮化反应中,控制适当的pH值是很重要的。芳香族一级胺碱性较弱,需要用较强的亚硝化试剂,所以通常在较强的酸性下进行反应。
芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应标为重氮化,芳伯胺常称重氮组分,亚硝酸为重氮化剂,因为亚硝酸不稳定,通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应,避免亚硝酸的分解,重氮化反应后生成重氮盐。
重氮化反应可用反应式表示为:
Ar-NH2 + 2HX + NaNO2---Ar-N2X + NaX + 2H20
在重氮化反应中,无机酸的作用是:首先使芳胺溶解,次之和亚硝酸钠生成亚硝酸,最后与芳胺作用生成重氮盐。重氮盐一般是容易分解的,只有在过量的酸液中才比较稳定。所以,尽管按反应式计算,一摩氨基重氮化仅需2摩酸;但要使反应得以进行,酸必须适当过量。酸的过量取决于芳胺的碱性。碱性越弱,过量越多,一般是过量25%-100%.有的过量更多,甚至需浓硫酸。
重氮化反应时若酸用量不足,生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合,生成重氮氨基化合物。这是一种不可逆的自偶合反应,它使重氮盐的质量变差,影响偶合反应的正常进行并降低偶合收率。在酸不足的情况下,重氮盐容易分解,且温度越高分解越快。一般重氮化反应完成后,溶液仍称强酸性,能使刚果红试纸变色。
无机酸的浓度对重氮化的影响可以从不溶性的芳胺的溶解生成铵盐,铵盐水解生成溶解的游离胺及亚硝酸的电离等几个方面加以讨论。
按重氮化反应方程式,1摩尔氨基重氮化需要1摩尔的亚硝酸钠。重氮化反应进行时,自始至终必须保持亚硝酸钠稍微过量,否则引起自偶合反应。这可由加入亚硝酸钠的速度来控制。加料速度太慢,未重氮化的芳胺会和重氮盐作用发生自偶合反应。加入速度过快会发生亚硝酸分解或其他副反应。反应时可用淀粉-碘化钾试纸检验,根据颜色的不同来判断。过量的亚硝酸对下一步偶合也不利,会使偶合组分亚硝化、氧化或发生其他反应。所以,反应结束后,要加尿素或氨基磺酸来分解过量的亚硝酸。
重氮化反应一般在0-5℃进行,这是因为大部分重氮盐在低温下较稳定,在较高温度下重氮盐分解速度加快的结果。另外亚硝酸在较高温度下也容易分解。重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性,对-氨基苯磺酸重氮盐稳定性高,重氮化温度可在10-15℃进行;1-氨基萘-4-磺酸重氮盐稳定性更高,重氮化温度可在35℃进行。重氮化反应一般在较低温度下进行这一原则不是绝对的,在间歇反应锅中重氮反应时间长,保持较低的反应温度是正确的,但在管道中进行重氮化时,反应中生成的重氮盐会很快转化,因此重氮化反应可在较高温度下进行。
从反应机理看,芳胺的碱性越强,越有利于N-亚硝化反应,从而提高了重氮化反应速率。但强碱性的胺类能与酸生成铵盐降低了游离胺的浓度,因此,这也抑制了重氮化反应速率。当酸的浓度低时,芳胺的碱性对N-亚硝化的影响是主要的,这时芳胺的碱性越强,反应速率越快。在酸的浓度很高时,铵盐的水解难易是主要影响因素,这时碱性较弱的芳伯胺的重氮化速率快。
根据不同芳胺的性质,可以确定他们的重氮化条件:
碱性较强
如苯胺、甲苯胺、甲氧基苯胺、二甲苯胺以及连甲氧基苯胺等,这些芳胺碱性较强,分子中不含吸电子基,容易和无机酸生成稳定的铵盐。铵盐较难水解,重氮化时,酸量不易过量,否则溶液中芳胺量过少,影响反应速率。重氮化时,一般将芳胺溶于稀酸中,然后再冷却的条件下,加入亚硝酸钠溶液.
碱性较弱的芳胺
如硝基甲苯、硝基苯胺、多氯苯胺等,这些芳胺含有吸电子基团,碱性较弱,难以和稀酸成盐,生成铵盐。必须用浓度较高的酸加热使芳胺溶解,然后冷却析出芳胺沉淀,快速加入亚硝酸溶液并过量。
弱碱性芳胺
若芳胺的碱性降低到即使使用很浓的算也不能使其溶解,他们的重氮化就要用亚硝酸钠和浓硫酸为重氮化试剂。
氨基偶氮化合物
加入亚硝酸钠溶液,迅速倒入盐酸和冰水的混合物,可使重氮化进行到底。
邻氨基苯酚类
在醋酸中进行。