o-Anisidin (2-metoxianilin): Kémiai tulajdonságok, szintézis, alkalmazások és biztonsági megfontolások

o-Anisidin CAS 90-04-0

Az o-Anisidin, más néven 2-metoxianilin egy aromás amin, amelynek kémiai képlete C7H9NO. Színtelen vagy sárgás színű, jellegzetes szagú folyadék, amelyet elsősorban köztes termékként használnak különböző színezékek, pigmentek és gyógyszerek szintézisében.

1. Kémiai tulajdonságok

IUPAC név: AUPAC neve: 2-Methoxyanilin

CAS-szám: 90-04-0

Molekuláris képlet: C7H9NO

Molekulatömeg: 123,15 g/mol

Szerkezet: A kémiai szerkezet egy benzolgyűrűből áll, amely az orto-pozícióban metoxicsoporttal (-OCH3) és a para-pozícióban aminocsoporttal (-NH2) van szubsztituálva.

Megjelenés: Színtelen vagy sárgás folyadék

Forráspont: 218-219°C

Olvadáspont: -2°C

Sűrűség: 1,088 g/cm³ 20°C-on

Oldhatóság: Vízben gyengén oldódik.

2. Szintézis

1) o-Nitroanisol redukciója

Az o-anizidin szintézisének egyik elsődleges módszere az o-nitroanisol (2-nitroanisol) redukciója. Ez a folyamat különböző redukálószerekkel végezhető el, amelyek mindegyike a szintézis léptékétől és egyedi követelményeitől függően különböző előnyöket kínál.

Katalitikus hidrogénezés: Ez a módszer az o-nitroanizol redukcióját jelenti hidrogéngázzal, megfelelő katalizátor jelenlétében. Gyakori katalizátorok a palládium-szén (Pd/C), a platina (Pt) vagy a Raney-nikkel.

Reakciókörülmények: A reakciót általában megfelelő oldószerben, például etanolban, metanolban vagy ecetsavban végzik. Az elegyet ellenőrzött nyomáson és hőmérsékleten hidrogéngáznak vetik alá.

Előnyök: A katalitikus hidrogénezés nagy hozamú o-anizidin előállítását biztosítja minimális melléktermékkel. Az eljárás hatékony és ipari termelésre méretezhető.

Mechanizmus: A nitrocsoport (-NO2) az o-nitroanizolban aminocsoporttá (-NH2) redukálódik egymást követő szakaszokon keresztül, közbenső nitrozo- és hidroxilamin fajok képződésével.

Kémiai redukció: Alternatívaként az o-nitroanizol redukálható kémiai redukálószerekkel, például vasreszelékkel sósav jelenlétében (Bechamp-redukció), cinkporral vagy nátrium-szulfiddal.

Bechamp csökkentés: Vasreszelék és sósav redukálja az o-nitroanisolt o-anizidinné. Ez a módszer történelmileg jelentős, és bizonyos alkalmazásokban még mindig alkalmazzák.

Előnyök: A kémiai redukciós módszerek költséghatékonyak és alkalmasak nagyüzemi szintézisre, különösen olyan környezetben, ahol a katalitikus hidrogénezési infrastruktúra nem áll rendelkezésre.

2) Anilin metilezése

Az o-anizidin szintézisének egy másik megközelítése az anilin (fenilamin) metilezését, majd szelektív demetilezését foglalja magában.

Metilezés dimetil-szulfáttal: Az anilin dimetil-szulfát segítségével metilálható N-metililanilin, majd N,N-dimetililanilin képződéséhez.

Reakciókörülmények: Az anilint dimetil-szulfáttal reagáltatjuk bázis, például nátrium-hidroxid vagy kálium-karbonát jelenlétében. A reakciót általában szerves oldószerben, például acetonban vagy dimetil-formamidban (DMF) végzik.

Demetilálás: A kapott N,N-dimetil-lanilint szelektív demetilezésnek vetjük alá, hogy o-anizidint kapjunk. Ez a lépés olyan reagensek, mint a brómsav (HBr) vagy bórtribromid (BBr3) segítségével valósítható meg.

3) Közvetlen éteresítés

Az o-anizidin szintézisének kevésbé elterjedt, de életképes módszere az anilin közvetlen éteresítését jelenti metanollal vagy dimetil-éterrel savas körülmények között.

Éteresítési folyamat: Az anilint metanollal reagáltatják savas katalizátor, például kénsav vagy sósav jelenlétében.

Reakciókörülmények: Az elegyet reflux alatt melegítjük, hogy elősegítsük a metoxicsoport (-OCH3) kialakulását az aminocsoporthoz (-NH2) képest az orto-pozícióban.

Előnyök: Ez a módszer egyszerű utat biztosít az o-anizidinhez, bár a reakciókörülmények szigorú ellenőrzését igényelheti a mellékreakciók minimalizálása és a nagy szelektivitás elérése érdekében.

4) Nitrálási és redukciós sorrend

Egy bonyolultabb szintetikus útvonal az anizol nitrálásával, majd szelektív redukcióval jár.

Az anizol nitrálása: Az anizol (metoxibenzol) nitrálása tömény salétromsav és kénsav keverékével történik, így nitroanizol izomereket kapunk.

Reakciókörülmények: A nitrálást ellenőrzött hőmérsékleten végezzük, hogy az orto-nitroanisol izomer kialakulásának kedvezzünk.

Különválás: Az izomereket olyan technikákkal választják el, mint a frakcionált desztilláció vagy a kromatográfia.

Redukció o-Anisidinné: Az orto-nitroanisolt ezután szelektíven o-anizidinné redukálják katalitikus hidrogénezési vagy kémiai redukciós módszerekkel, a korábban leírtak szerint.

3. Alkalmazások

Festék- és pigmentipar:

Az o-Anisidin kulcsfontosságú köztes termék a különböző színezékek és pigmentek szintézisében, különösen:

a) Azoszínezékek: A textil-, bőr- és papíriparban széles körben használják.

b) Trifenilmetán színezékek: Tintákban, festékekben és biológiai festékekben alkalmazzák.

c) Indigó színezékek: Denim és más textilipari alkalmazásokban használják

d) kinolin színezékek: Különböző ipari és fogyasztói termékekben alkalmazzák

Gyógyszeripar:

Az o-Anisidin kiindulási anyagként vagy köztes termékként szolgál a következők szintézisében:

a) Fájdalomcsillapítók és gyulladáscsökkentők

b) Vérnyomáscsökkentő szerek

c) Antihisztaminok

d) Helyi érzéstelenítők

e) Antimikrobiális vegyületek

Agrokémiai ágazat:

A vegyületet a következők előállítására használják:

a) Gyomirtó szerek: A triazin alapú gyomirtó szerek prekurzoraként

b) Rovarölő szerek: Különösen egyes szerves foszfátvegyületek szintézisében.

c) Gombaölő szerek: Egyes azol-alapú gombaölő szerek köztitermékeként.

Íz- és illatanyagipar:

Az o-Anisidin kulcsfontosságú prekurzor a következők szintézisében:

a) Vanillin: A vanília ízének elsődleges összetevője

b) Ethylvanillin: Egy erősebb szintetikus vaníliaaroma

c) Guaiacol: Különböző aromák és illatanyagok előállításához használják.

Polimer- és gumiipar:

A vegyületet a következőkben alkalmazzák:

a) Antioxidánsok gumi és műanyagokhoz

b) Epoxigyanták keményítői

c) Stabilizátorok a polimergyártásban

Korróziógátlók:

Az o-Anisidin-származékokat korróziógátlóként használják a következőkben:

a) Ipari hűtőrendszerek

b) Olaj- és gázvezetékek

c) Fémfeldolgozó ipar

Kutatás és analitikai kémia:

Az o-Anisidin a következőkre szolgál:

a) Reagens különböző szerves szintézisekben

b) Analitikai kémiai szabvány a módszerfejlesztéshez és validáláshoz

Speciális vegyi anyagok:

A vegyületet a következők előállítására használják:

a) Optikai fehérítők textíliákhoz és papírhoz

b) UV-abszorberek műanyagokhoz és kozmetikumokhoz

c) Antioxidánsok üzemanyagokhoz és kenőanyagokhoz

4. Biztonság

Az o-Anisidin toxikológiai tulajdonságai miatt veszélyes anyagnak minősül. Bőrön keresztül, belélegezve vagy lenyelve felszívódhat, és különböző egészségügyi hatásokat okozhat.

Egészségügyi veszélyek: Az o-anizidin expozíció a bőr, a szem és a légutak irritációját okozhatja. A hosszan tartó expozíció methemoglobinémiához vezethet, egy olyan állapothoz, amikor a hemoglobin nem képes hatékonyan oxigént juttatni a testszövetekbe. Potenciális rákkeltő anyagnak is tekinthető.

5. Kezelés és tárolás

Személyi védőfelszerelés (PPE): Az o-anizidin kezelése során megfelelő egyéni védőfelszerelést, például kesztyűt, védőszemüveget és laboratóriumi köpenyt kell viselni az expozíció minimalizálása érdekében.

Tárolás: Az anyagot hűvös, jól szellőző helyen, gyújtóforrásoktól távol kell tárolni. A tartályokat szorosan le kell zárni a szivárgás és a szennyeződés megakadályozása érdekében.