o-Anisidin (2-Methoxyanilin): Kemiske egenskaber, syntese, anvendelser og sikkerhedsovervejelser

o-Anisidin CAS 90-04-0

o-Anisidin, også kendt som 2-methoxyanilin, er en aromatisk amin med den kemiske formel C7H9NO. Det er en farveløs til gullig væske med en karakteristisk lugt, der primært bruges som mellemprodukt i syntesen af forskellige farvestoffer, pigmenter og lægemidler.

1. Kemiske egenskaber

IUPAC-navn: 2-Methoxyanilin

CAS-nummer: 90-04-0

Molekylær formel: C7H9NO

Molekylvægt: 123,15 g/mol

Struktur: Den kemiske struktur består af en benzenring, der er substitueret med en methoxygruppe (-OCH3) i ortho-position og en aminogruppe (-NH2) i para-position.

Udseende: Farveløs til gullig væske

Kogepunkt: 218-219°C

Smeltepunkt: -2°C

Massefylde: 1,088 g/cm³ ved 20°C

Opløselighed: Opløselig i organiske opløsningsmidler som ethanol, ether og chloroform; let opløselig i vand.

2. Syntese

1) Reduktion af o-nitroanisol

En af de primære metoder til at syntetisere o-anisidin er reduktion af o-nitroanisol (2-nitroanisol). Denne proces kan udføres ved hjælp af forskellige reduktionsmidler, der hver især giver forskellige fordele afhængigt af syntesens omfang og specifikke krav.

Katalytisk hydrogenering: Denne metode indebærer reduktion af o-nitroanisol ved hjælp af brintgas i nærvær af en passende katalysator. Almindelige katalysatorer omfatter palladium på kulstof (Pd/C), platin (Pt) eller Raney-nikkel.

Reaktionsbetingelser: Reaktionen udføres typisk i et passende opløsningsmiddel som f.eks. ethanol, methanol eller eddikesyre. Blandingen udsættes for brintgas under kontrolleret tryk og temperatur.

Fordele: Katalytisk hydrogenering giver et højt udbytte af o-anisidin med minimale biprodukter. Processen er effektiv og kan opskaleres til industriel produktion.

Mekanisme: Nitrogruppen (-NO2) i o-nitroanisol reduceres til en aminogruppe (-NH2) gennem successive trin, der involverer dannelse af mellemliggende nitroso- og hydroxylaminarter.

Kemisk reduktion: Alternativt kan o-nitroanisol reduceres ved hjælp af kemiske reduktionsmidler såsom jernspåner i tilstedeværelse af saltsyre (Bechamp-reduktion), zinkstøv eller natriumsulfid.

Bechamp-reduktion: Jernspåner og saltsyre reducerer o-nitroanisol til o-anisidin. Denne metode er historisk vigtig og bruges stadig i visse anvendelser.

Fordele: Kemiske reduktionsmetoder er omkostningseffektive og egnede til syntese i stor skala, især i miljøer, hvor katalytisk hydrogeneringsinfrastruktur ikke er tilgængelig.

2) Methylering af anilin

En anden tilgang til at syntetisere o-anisidin involverer methylering af anilin (phenylamin) efterfulgt af selektiv demethylering.

Methylering med dimethylsulfat: Anilin kan methyleres med dimethylsulfat for at danne N-methylanilin og efterfølgende N,N-dimethylanilin.

Reaktionsbetingelser: Anilin reageres med dimethylsulfat i nærvær af en base som f.eks. natriumhydroxid eller kaliumcarbonat. Reaktionen foregår typisk i et organisk opløsningsmiddel som acetone eller dimethylformamid (DMF).

Demethylering: Den resulterende N,N-dimethylanilin udsættes for selektiv demethylering for at give o-anisidin. Dette trin kan opnås ved hjælp af reagenser som brintoverilte (HBr) eller bortribromid (BBr3).

3) Direkte æterificering

En mindre almindelig, men brugbar metode til at syntetisere o-anisidin involverer direkte æterificering af anilin med methanol eller dimethylether under sure forhold.

Æterificeringsproces: Anilin omsættes med methanol i nærvær af en syrekatalysator som f.eks. svovlsyre eller saltsyre.

Reaktionsbetingelser: Blandingen opvarmes under tilbagesvaling for at fremme dannelsen af methoxygruppen (-OCH3) i ortho-position i forhold til aminogruppen (-NH2).

Fordele: Denne metode giver en ligetil vej til o-anisidin, selvom den kan kræve streng kontrol af reaktionsbetingelserne for at minimere sidereaktioner og opnå høj selektivitet.

4) Nitrerings- og reduktionssekvens

En mere kompliceret syntetisk rute involverer nitrering af anisol efterfulgt af selektiv reduktion.

Nitrering af anisol: Anisol (methoxybenzen) nitreres ved hjælp af en blanding af koncentreret salpetersyre og svovlsyre for at give en blanding af nitroanisol-isomerer.

Reaktionsbetingelser: Nitreringen udføres ved kontrollerede temperaturer for at fremme dannelsen af ortho-nitroanisol-isomeren.

Adskillelse: Isomererne adskilles ved hjælp af teknikker som fraktioneret destillation eller kromatografi.

Reduktion til o-anisidin: Ortho-nitroanisolen reduceres derefter selektivt til o-anisidin ved hjælp af katalytisk hydrogenering eller kemiske reduktionsmetoder, som beskrevet tidligere.

3. Anvendelser

Farve- og pigmentindustrien:

o-Anisidin er et afgørende mellemprodukt i syntesen af forskellige farvestoffer og pigmenter, især:

a) Azofarvestoffer: Bruges i vid udstrækning i tekstil-, læder- og papirindustrien

b) Triphenylmethan-farvestoffer: Anvendes i blæk, maling og biologiske bejdser

c) Indigofarvestoffer: Bruges i denim og andre tekstiler

d) Kinolinfarvestoffer: Anvendes i forskellige industri- og forbrugerprodukter

Den farmaceutiske industri:

o-Anisidin fungerer som udgangsmateriale eller mellemprodukt i syntesen af:

a) Smertestillende og anti-inflammatorisk medicin

b) Antihypertensive midler

c) Antihistaminer

d) Lokalbedøvelse

e) Antimikrobielle forbindelser

Den agrokemiske sektor:

Forbindelsen bruges i produktionen af:

a) Herbicider: Som forløber i triazinbaserede herbicider

b) Insekticider: Især i syntesen af nogle organofosfatforbindelser

c) Svampemidler: Som mellemprodukt i visse azolbaserede fungicider

Smags- og duftindustrien:

o-Anisidin er en vigtig forløber i syntesen af:

a) Vanillin: Den primære komponent i vaniljesmag

b) Ethylvanillin: En mere potent syntetisk vaniljearoma

c) Guaiacol: Bruges i produktionen af forskellige smags- og duftstoffer

Polymer- og gummiindustrien:

Forbindelsen finder anvendelse i:

a) Antioxidanter til gummi og plast

b) Hærdningsmidler til epoxyharpikser

c) Stabilisatorer i polymerproduktion

Korrosionshæmmere:

o-Anisidinderivater bruges som korrosionshæmmere i:

a) Industrielle kølesystemer

b) Olie- og gasrørledninger

c) Metalforarbejdende industrier

Forskning og analytisk kemi:

o-Anisidin fungerer som:

a) Et reagens i forskellige organiske synteser

b) En standard inden for analytisk kemi til metodeudvikling og validering

Specialkemikalier:

Forbindelsen bruges i produktionen af:

a) Optiske blegemidler til tekstiler og papir

b) UV-absorbenter til plast og kosmetik

c) Antioxidanter til brændstoffer og smøremidler

4. Sikkerhed

o-Anisidin er klassificeret som et farligt stof på grund af dets toksikologiske egenskaber. Det kan optages gennem huden, indånding eller indtagelse og forårsage forskellige helbredseffekter.

Sundhedsfarer: Udsættelse for o-anisidin kan forårsage irritation af hud, øjne og luftveje. Langvarig eksponering kan føre til methæmoglobinæmi, en tilstand, hvor hæmoglobin ikke er i stand til effektivt at frigive ilt til kroppens væv. Det betragtes også som et potentielt kræftfremkaldende stof.

5. Håndtering og opbevaring

Personlige værnemidler (PPE): Ved håndtering af o-anisidin skal der bæres passende personlige værnemidler såsom handsker, beskyttelsesbriller og kittel for at minimere eksponeringen.

Opbevaring: Det skal opbevares på et køligt, godt ventileret sted væk fra antændelseskilder. Beholdere skal være tæt forseglede for at forhindre lækage og forurening.