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。