CHƯƠNG VI: QUÁ TRÌNH NITRO HÓA
§1. NHỮNG ĐẶC TRƯNG VỀ QUÁ TRÌNH NITRO HÓA
- Định nghĩa: Quá trình nitro hóa là quá trình đưa một hoặc nhiều nhóm -NO
2
vào
trong các hợp chất trung gian. Đây là một trong những quá trình cơ bản trong
CNTHHC và HD vì cho sản phẩm có nhiều ứng dụng: sản xuất thuốc nổ, sản xuất
nước hoa, sản xuất sơn và vecni, các dung môi, các hợp chất amin.
- Phân loại: tùy thuộc vào việc gắn nhóm -NO
2
ở nguyên tử C, N, O phân thành các
quá trình: + C nitro hóa
+ O nitro hóa
+ N nitro hóa
Trong 3 dạng này thì C nitro hóa được quan tâm nhiều nhất và được chia thành:
+ nitro hóa các hydrocacbon thơm
+ nitro hóa các hydrocacbon mạch thẳng
- Quá trình này có thể tiến hành trong pha lỏng hoặc pha khí với tác nhân nitro hóa
thường dùng là HNO
3
hoặc N
2
O
5
(pentoxit dinitơ) hoặc N
2
O
4
(teroxit dinitơ)
- Các phương pháp thực hiện quá trình C nitro hóa :
+ thế 1 nguyên tử H bằng 1 nhóm -NO

SO
4
là phổ biến nhất
+ xúc tác không proton: BF
3
... → xúc tác Lewis
1
F
H - O - NO
2
+ BF
3
HO - B
-
- F + O
2
N
+
F
1.1. Trường hợp tác nhân nitro hóa là HNO
3
- Xúc tác HA
- Xúc tác Lewis
- Sau đó ion O
2
N
+
sẽ tấn công vào nhân thơm
1.2. Trường hợp tác nhân nitro hóa là N
2

-
O
2
N
-
+ H
2
SO
4
↔ HNO
2
+ HSO
4
-
HO - NO + H
2
SO
4
↔ ON
+
+ H
2
O + HSO
4
-
H
2
O + H
2
SO

Vậy cứ một phân tử N
2
O
4
thì tạo ra một gốc O
2
N
+
1.3. Trường hợp tác nhân nitro hóa là N
2
O
5
Khi có mặt của xúc tác acid H
2
SO
4
quá trình xảy ra theo cơ chế sau:
2
+ O
2
N
++
+
H
NO
2
NO

O
2
N - O - NO
2
↔ O
2
N
+
+ O
3
N
-
O
3
N
-
+ H
2
SO
4
↔ HNO
3
+ HSO
4
-
HO - NO
2
+ H
2
SO

4
↔ 2 O
2
N
+
+ H
3
O
+
+ 3 HSO
4
-
→ Vậy cứ một phân tử N
2
O
5
thì tạo ra hai gốc O
2
N
+
→ Khi dùng N
2
O
5
thì hiệu quả hơn dùng N
2
O
4
* Tương tự như phản ứng thế Clo, do ảnh hưởng của nhóm -NO
2

+ NO
2
*
RNO
2

phân rã
NO
2
§2. CÁC QUÁ TRÌNH NITRO HÓA THEO NGUYÊN TỬ CACBON
I. Nitro hóa các hydrocacbon thơm
- Nitro hóa các hydrocacbon thơm (Ar) là quá trình thế 1 nguyên tử H trên nhân thơm
bằng một nhóm NO
2
+
. Quá trình này thường xảy ra trong pha lỏng ở nhiệt độ cao với
tác nhân nitro hóa là HNO
3
, N
2
O
4
, N
2
O
5
với sự có mặt của H
2
SO
4

= 32 ÷ 39%
H
2
SO
4
= 53 ÷ 60%
H
2
O ≈ 8%
Tỷ lệ tối ưu: H
2
SO
4
: HNO
3
: H
2
O = 53 : 35 : 12
- Tỷ lệ Sulfonitro : Benzen = 2 ÷ 2,5 (sao cho đảm bảo HNO
3
: C
6
H
6
≈ 0,8)
- nhiệt độ : gồm 2 chế độ chia theo 2 giai đoạn
+ giai đoạn1: t = 50 ÷ 55
o
C ; τ = 2 ÷ 3h
+ giai đoạn 2: nhiệt độ cao hơn, khoảng 90

7
8
1
H
2
O
xút
cặn
Hình 1: Sơ đồ công nghệ nitro hóa Benzen bằng hỗn hợp Sulfonitro
1. thiết bị nitro hóa 5. thùng chứa
2. thiết bị lắng gạn 6. tháp chưng
3. bể chứa nitrobenzen thô 7. thiết bị ngưng tụ hồi lưu
4. thiết bị rửa 8. bể chứa nitrobenzen sạch