第三章硝化反应及其工艺
§ 3.1概述
一、定义
Ar-H + HO-NO2 → Ar-NO2 + H2O
硝化反应是最普遍，最早的有机反应之一 1834年
二、硝化的目的
（ 1）制备氨基（ -NH2）化合物 ―― 一些染料、药物、聚合物单体
（ 2）利用硝基的强吸电性使亲核置换活化 芳环亲核置换
（ 3）利用硝基的强极性而赋予有机物新的功能 a,加深染料的颜色 （黄色）
三、硝化反应的特点
a,反应不可逆
b,反应速率快，放热量大
c,互溶性差，硝基化合物在反应体系中的溶解度小－－搅拌特别重要
d,亲电反应，反应的质点为硝鎓离子 NO2＋
§ 3.2硝化的工业方法与硝化剂
稀硝酸硝化
浓硝酸硝化
浓硫酸介质中的均相硝化
非均相混酸硝化
有机溶剂中硝化一,稀硝酸硝化
RO OR
硝化反应质点的形成二、浓硝酸硝化三、浓硫酸介质中的均相硝化
被硝化物或硝化产物固态
被硝化物溶解于大量的浓硫酸中,然后加入硫酸和硝酸的混合物进行硝化 。
优点：需要使用过量很少的硝酸,一般产率较高,所以应用范围较广 。
四、非均相混酸硝化
适用于：当被硝化物和硝化产物都是液态
剧烈搅拌，有机相被分散到酸相完成反应
优点,硝化剂硝化能力强，反应速率快，生产能力高硫酸的热容量大，有利于反应热的转移采用普通的碳钢或铸铁设备作反应器硝酸的用量接近理论值
HNO 3 + 2 H 2 SO 4 NO 2
+ + H
3 O
+ + 2 H S O
4 -
100％硝酸和硫酸的混酸中 NO2＋ 的含量
[HNO3],% 5 10 15 20 40 60 80 90 100
转化为 [NO2＋ ]
的 [HNO3],%
100 100 80 62.
5
28.
8
16.
7
9.8 5.9 1
五、有机溶剂中硝化
使用有机溶剂（乙酸、乙酐、二氯甲烷、
二氯乙烷等），形成均相硝化反应
优点：
（ 1）避免使用大量硫酸作溶剂，从而减少废液量
（ 2）均相反应以及溶剂的稀释效应时反应易于控制
（ 3） 使用不同的溶剂,可以改变硝基异构体的比例
缺点：溶剂价格
§ 3.3硝化反应历程
混酸硝化,二级反应，其动力学方程为
V=k[ArH][HNO3]
两步历程
§ 3.4硝化反应的影响因素
一、硝化物的性质
二、硝化剂
三、硝化介质的影响
四、温度
五、搅拌
六、相比与硝酸比
§ 3.5硝化工艺
O
O
HNO
3
O
O NO 2
O
O
NO
2
主 少
§ 3.6硝化实例－硝基苯的制备
1834年 § 3.1概述芳环亲核置换 § 3.1概述
a,加深染料的颜色 （黄色）
红色
b,引入 NO2提高芳香族化合物的极性，使其作为极性溶剂
NO
2
c,引入 NO2使其产物作为温和的氧化剂使用
d,制备炸药 － TNT§ 3.1概述
§ 3.1概述
一、定义
Ar-H + HO-NO2 → Ar-NO2 + H2O
硝化反应是最普遍，最早的有机反应之一 1834年
二、硝化的目的
（ 1）制备氨基（ -NH2）化合物 ―― 一些染料、药物、聚合物单体
（ 2）利用硝基的强吸电性使亲核置换活化 芳环亲核置换
（ 3）利用硝基的强极性而赋予有机物新的功能 a,加深染料的颜色 （黄色）
三、硝化反应的特点
a,反应不可逆
b,反应速率快，放热量大
c,互溶性差，硝基化合物在反应体系中的溶解度小－－搅拌特别重要
d,亲电反应，反应的质点为硝鎓离子 NO2＋
§ 3.2硝化的工业方法与硝化剂
稀硝酸硝化
浓硝酸硝化
浓硫酸介质中的均相硝化
非均相混酸硝化
有机溶剂中硝化一,稀硝酸硝化
RO OR
硝化反应质点的形成二、浓硝酸硝化三、浓硫酸介质中的均相硝化
被硝化物或硝化产物固态
被硝化物溶解于大量的浓硫酸中,然后加入硫酸和硝酸的混合物进行硝化 。
优点：需要使用过量很少的硝酸,一般产率较高,所以应用范围较广 。
四、非均相混酸硝化
适用于：当被硝化物和硝化产物都是液态
剧烈搅拌，有机相被分散到酸相完成反应
优点,硝化剂硝化能力强，反应速率快，生产能力高硫酸的热容量大，有利于反应热的转移采用普通的碳钢或铸铁设备作反应器硝酸的用量接近理论值
HNO 3 + 2 H 2 SO 4 NO 2
+ + H
3 O
+ + 2 H S O
4 -
100％硝酸和硫酸的混酸中 NO2＋ 的含量
[HNO3],% 5 10 15 20 40 60 80 90 100
转化为 [NO2＋ ]
的 [HNO3],%
100 100 80 62.
5
28.
8
16.
7
9.8 5.9 1
五、有机溶剂中硝化
使用有机溶剂（乙酸、乙酐、二氯甲烷、
二氯乙烷等），形成均相硝化反应
优点：
（ 1）避免使用大量硫酸作溶剂，从而减少废液量
（ 2）均相反应以及溶剂的稀释效应时反应易于控制
（ 3） 使用不同的溶剂,可以改变硝基异构体的比例
缺点：溶剂价格
§ 3.3硝化反应历程
混酸硝化,二级反应，其动力学方程为
V=k[ArH][HNO3]
两步历程
§ 3.4硝化反应的影响因素
一、硝化物的性质
二、硝化剂
三、硝化介质的影响
四、温度
五、搅拌
六、相比与硝酸比
§ 3.5硝化工艺
O
O
HNO
3
O
O NO 2
O
O
NO
2
主 少
§ 3.6硝化实例－硝基苯的制备
1834年 § 3.1概述芳环亲核置换 § 3.1概述
a,加深染料的颜色 （黄色）
红色
b,引入 NO2提高芳香族化合物的极性，使其作为极性溶剂
NO
2
c,引入 NO2使其产物作为温和的氧化剂使用
d,制备炸药 － TNT§ 3.1概述
