硝化和亚硝化反应资料

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硝化物反应流程

硝化作用是一种化学反应，其中亚硝酸离子(O2N−)或一氧化氮(NO)与有机化合物中的一些物质反应，在一定条件下生成一种硝基化合物(NO2-)，称为硝化物。硝化作用可分为自然和人工两种。自然硝化是指硝化细菌在土壤中作用下将氨和一氧化氮转化为硝酸离子(NO3-)，其中包括氨硝化和硝化作用。人工硝化是指在工业生产过程中，通过加热、加压等方式将氮和氧反应制得硝酸或硝酸盐等化合物。

以下是自然硝化作用的反应流程：

1. 氨氧化反应

氨氧化反应是硝化作用的第一步，将氨(NH3)和一氧化氮(NO)转化为亚硝酸(HNO2)和水(H2O)。

NH3 + 2O2 →HNO2 + H2O

2. 亚硝化反应

亚硝化反应是硝化作用的第二步，将亚硝酸离子转化为硝酸离子(NO3-)。

2HNO2 + O2 →2NO3- + H2O

3. 硝化作用

硝化作用是指以硝酸离子为氧化剂，将氨氧化为硝酸离子。

NH3 + 2NO3- →2NO2- + H2O + OH-

硝化反应流程中，硝酸离子(NO3-)是氧化剂，而氨(NH3)或亚硝酸离子(O2N−)是还原剂，硝酸离子经氧化产生的硝酸还可以转化为亚硝酸，这样就可以循环形成新的亚硝酸和硝酸，完成自然硝化过程。

硝化反应详解

硝化反应是指由氨氮转化为硝态氮的化学反应。在自然界中，硝化反应通常由硝化细菌完成。

硝化反应主要分为两个步骤：氨氧化和亚硝化。

1. 氨氧化：氨氧化是硝化反应的第一步，也是最关键的一步。在这一步中，氨氧化细菌将氨氧化为亚硝酸。这个过程涉及到两种细菌：氨氧化细菌（如亚硝化杆菌）和亚硝化细菌（如亚硝酸杆菌）。

第一阶段：NH3 + O2 --> NH2OH（氨气氧化为羟胺）

第二阶段：NH2OH + O2 --> HNO2 + H2O（羟胺氧化为亚硝酸）

2. 亚硝化：亚硝化是硝化反应的第二步，也是氨氧化细菌所产生的亚硝酸被亚硝化细菌进一步氧化的过程。在这个过程中，亚硝酸被氧化为硝酸。

NO2- + O2 --> NO3-（亚硝酸被氧化为硝酸）

总的反应方程式为：NH3 + 2O2 --> NO3- + H2O

硝化反应是一个需要氧气参与的反应，因此只在充氧条件下才能进行。此外，硝化反应是一种缓慢的反应，通常需要一定的时间才能完成。

硝化反硝化知识汇总

1.硝化反应

在好氧条件下，通过自养型微生物亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤:

2.反硝化反应

NO2-+3H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+H2O+OH-

NO3-+5H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+2H2O+OH-

在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N 还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化菌为异养型微生物，在缺氧状态时，反硝化菌利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物作为电子供体提供能量并被氧化稳定。

反硝化反应方程式为：

NO2-+3H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+H2O+OH-

NO3-+5H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+2H2O+OH-

3.短程硝化反硝化

短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N2，称为短程反硝化。短程硝化反硝化是指NH3--NO2---N2，即可以从水中氨氮去除的一种工艺。

4.影响因素：

（1）、pH

硝化反应的适宜的pH值为7.0～8.0之间，其中亚硝化菌7.0～7.8时，活性最好；硝化菌在7.7～8.1时活性最好。当pH 降到5.5以下，硝化反应几乎停止。反硝化细菌最适宜的pH值为7.0～7.5之间。考虑到硝化和反硝化两过程中碱度消耗与产生的相互性，同步硝化与反硝化的最适的pH值应为7.5左右。（2）、溶解氧（DO）

硝化过程的DO应保持在2～3mg/L，反硝化过程的DO应保持0.2～0.5mg/L。

污水处理—硝化与反硝化

污水硝化—反硝化脱氮处理是一种利用硝化细菌和反硝化细菌的污水微生物脱氮处理方法。此法分为硝化和反硝化两个阶段，在好氧条件下利用污水中硝化细菌将含氮物质转化为硝酸盐，然后在缺氧条件下利用污水中反硝化细菌将硝酸盐还原成气态氮。两段生物脱氮法是污水微生物脱氮的有效方法，作为标准生物脱氮法已得到较广泛应用。

硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌( Nitrosomonas sp)参预将氨氮转

化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌(Nitrobacter sp)参预的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用 CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+、或者 NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧(Aerobic 或者 Oxic)条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电

子供体。其相应的反应式为：

1.亚硝化反应方程式： 55NH4++76O2+109HCO3-→C5H7O2N ﹢ 54NO2-

+57H2O+10 4H2CO3

2.硝化反应方程式： 400NO2-+195O2+NH4++4H2CO3+HCO3-

→C5H7O2N+400NO3- +3H2O

3.硝化过程总反应式： NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1. 04H2O+1.884H2CO3

通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1 克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57 克(其中亚硝化反应需耗氧 3.43 克，硝化反应耗氧量为1.14 克)，同时约需耗 7.14 克重碳酸盐(以 CaCO3 计)碱度。在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子 NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐 NO2-→硝酸盐 NO3-。

第六章_硝化反应

因此在硝酸中加入强质子酸(例如硫酸)，可以大大提高其硝化能力，混酸是应用最广泛的硝化剂。在硫酸中加水对生成硝基正离子不利。
在硝酸与硫酸的无水混合物中，如果增加硝酸在混酸中的百分含量，则硝酸转变为硝基正离子 NO2+的量将减少。
由硝酸和硫酸配成的混酸中HNO3的转化率
混酸中的硝酸含量（％）硝酸转变为NO2+ 的转化率
1.2
硝化方法
（1）稀硝酸硝化法由于稀硝酸是较弱的硝化剂，且又受到硝化过程中生成水的稀释，使其硝化能力更加降低，所以一般只用于活泼芳香族化合物的硝化，如某些酰化的芳胺、酚、对苯二酚的醚类等。这时硝酸的用量应为计算量的110％～165％。
（2）浓硝酸硝化法
主要应用于芳烃化合物的硝化。由于反应中生成的水使硝酸浓度降低，故往往要用过量很多倍的硝酸，且硝酸浓度降低不仅减缓硝化反应速度，而且使氧化反应显著增加。目前仅用于少数硝基化合物的制备。
（Байду номын сангаас）三氧化二氮
三氧化二氮在硫酸中对芳烃无硝化能力，对苯也不能直接进行硝化，但三氧化二氮在路易斯酸的催化下，不仅是良好的亚硝化剂，而且在一定的条件下也具有硝化能力，能将硝基引入芳核。
（B）四氧化二氮许多有机化合物可以用亚硝酸的水溶液进行硝化，这是由于存在N2O4、N2O3和NO2等。无水N2O4与苯难起反应，但有过量硫酸时，在低温下N2O4亦能使芳烃硝化。 N2O4在硫酸中可离解生成NO2+离子：

第五章硝化和亚硝化

3、硝化温度温度对所有的反应都有影响。但是对硝化反应的影响更为重
要。（1）硝化温度可以改变硝化产物的比例。（2）硝化反应是强放热反应，反应热应该及时移去。否则，
反应热的积累会引发更剧烈的硝化反应和氧化反应乃至爆炸。硝化反应应该有良好的排热系统。（绝热硝化除外）
有机合成单元反应------硝化
有机合成单元反应------硝化
硝化反应的定位，没有普遍使用的规律。但对同一个被硝化底物。可能有些规律性：
浓硝酸：浓硝酸的硝化一般为均相硝化，使用于活性比较高的芳环。如：蒽醌的硝化，可以用过量20倍的硝酸。水对硝化影响严重。
稀硝酸：稀硝酸用来氧化更活泼的芳环，如带有氨基或羟基的芳香化合物。
3HNO3
NO2+ ＋ 2NO3- ＋ H2O
有机合成单元反应------硝化
5.2.1.2 稀硝酸（稀HNO3）
HNO3 ＋ H2O
NO3- ＋ H3O+
HNO2
NO+ ＋ H2O
有机合成单元反应------硝化
5.2.1.3 混酸（H2SO4-HNO3-H20）
HNO3 ＋ 2H2SO4
NO2+ ＋ H3O+ ＋ 2HSO4-
表混酸组成与NO2+浓度的关系
HNO3浓度，％ H2SO4浓度，％ H2O浓度，％ NO2+浓度，％

第03章硝化和亚硝化

随着精馏技术和设备的不断更新，混合硝基甲苯和混硝基氯苯等异构体的分离，已可采用连续或半连续的精馏法直接分离完成。但混硝基氯苯等异构体之间的沸点差较小，全精馏能耗大，不经济。近年来采用结晶、精馏、再结晶的方法进行异构化的分离和提纯。另外，利用各异构体在有机溶剂或不同酸度的酸中的溶解度的差异的性质实现分离纯化。
6.9
亚硝化 6.9.1 概述 1）定义：向有机物分子的碳原子上引入亚硝基，生成C-NO键的反应称为亚硝化反应。亚硝化反应也是亲电取代反应。亚硝酸在亚硝化反应中的活性质点是NO＋，所以它只向芳环或其它电子密度大的碳原子进攻。即主要与酚类、芳香叔胺和某些π电子的杂环以及具有活泼氢的脂肪族化合物反应，生成亚硝基化合物。 2）特点：显示出不饱和键的性质，可进行还原、氧化、缩合和加成等反应。 3）应用：制备各类中间体。 HNO NO＋＋OH－
吡咯、呋喃、噻吩在混酸中易被破坏，而不能硝化。在硝酸-醋酐中一硝化主要得1－硝基化合物。咪唑环较稳定，由于环上氮原子的诱导和共轭效应影响，混酸中硝化时进入4， 5位。如该位置已有取代基则不反应。
吡啶环上氮原子的诱导和共轭效应影响，使反应速度降低，混酸中硝化时进入β位。
同样，喹啉也不易在吡啶环上引入硝基，只在苯环上引入。因此，在芳杂环上硝化时，应注意杂环上氮原子的电子效应和在酸中形成正离子的影响。
6.4.4 6.4.5

硝化及亚硝化—认识硝化反应(有机合成课件)

精精细细有有机机合合成技成术技术
（3）浓硫酸介质中的均相硝化
硝化及亚硝化反应
精精细细有有机机合合成技成术技术
硝化及亚硝化反应
（4）非均相混酸硝化
• 当在反应温度下，被硝化物和硝化产物是液态时，常常采用非均相混酸硝化的方法。通过强烈搅拌，使有机相被分散到酸相中以完成硝化反应。此法有许多优点，是目前工业上最常用、最重要的方法。
精精细细有有机机合合成技成术技术
（2）浓硝酸硝化
硝化及亚硝化反应
精精细细有有机机合合成技成术技术
硝化及亚硝化反应
（3）浓硫酸介质中的均相硝化 •当在反应温度下，被硝化物或硝化产物是固态时，就需要把被硝化物溶解在大量的浓硫酸中，然后加入硫酸和硝酸的混合物进行硝化。这种方法只需要使用过量很少的硝酸，一般产率较高，缺点是硫酸用量过大。
硝化及亚硝化反应
硝化方法
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
精精细细有有机机合合成技成术技术
硝化及亚硝化反应
（1）稀硝酸硝化
• 稀硝酸硝化常用于含有强的第一类定位基的芳香族化合物，如酚类、酚醚类和某些N-酸化的芳胺的硝化。反应在不锈钢或搪瓷设备中进行，硝酸约过量10%～65%。
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硝化及亚硝化反应
精精细细有有机机合合成技成术技术

《硝化与亚硝化反应》课件

反应条件苛刻
硝化与亚硝化反应通常需要在高温高压条件下进行，这增加了操作的难度和成本。
副反应多
硝化与亚硝化反应过程中容易发生多种副反应，如氧化、还原、偶合等，影响目标产物的纯度和收率。
对原料和溶剂要求高
为了获得理想的反应结果，需要使用高纯度的原料和合适的溶剂，增加了实验成本。
安全性问题
由于硝化与亚硝化反应使用或产生的物质具有易燃易爆、有毒有害的性质，因此存在一定的安全隐患。
充足的溶解氧是亚硝化反应进行的必要条件。
有机物
有机物是亚硝化细菌的能源，有机物的种类和浓度影响亚硝化反应的速度和效率。
亚硝化反应的过程与步骤
亚硝化细菌的活性
亚硝化反应的第一步是由亚硝化细菌将氨氧化成羟胺，再进
一步氧化成亚硝酸盐。
亚硝酸盐的形成
在亚硝化细菌的作用下，羟胺进一步氧化成亚硝酸盐。
亚硝酸盐的氧化
拓展应用领域
将硝化与亚硝化反应应用于其他领域，如材料科学、药物合成等，拓展其应用范围。
感谢您的观看
THANKS
料。
废水处理
硝化与亚硝化反应可以用于废水处理，通过微生物的作用将废水中的有机物转化为无害的物质，
达到净化水质的目的。
生物制药工业
在生物制药工业中，硝化与亚硝化反应可以用于合成一些生物碱和药物，如肾上腺素、苯妥英钠

第八章硝化与亚硝化反应ppt课件

特点：这种方法只需要使用过量很少的硝酸，一般产率较高，缺点时硫酸用量大。
2023/12/21
二、混酸硝化
2．非均相混酸硝化
当被硝化物或硝化产物在反应温度下都是液体时，常常采用非均相混酸硝化的方法。通过强烈的搅拌，使有机相被分散到混酸相中而完成硝化反应。
例1．非甾类抗炎药甲灭酸中间体的合成，活化的苯环在低温下反应，引入一个硝基。
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二、常用硝化试剂
1. 硝酸可分为浓硝酸和稀硝酸（1）浓硝酸 •浓硝酸的硝化反应机制是典型的亲电取代反应，反应的第一步是亲电离子的形成。 •当用浓硝酸、纯硝酸或发烟硝酸作硝化剂时，它们主要以分子状态存在，只有很少的分子按下列方式解离成硝酰离子。
2023/12/21
二、常用硝化试剂
2023/12/21
二、常用硝化试剂
3. 硝酸盐-硫酸
硝酸盐与硫酸反应生成硝酸与硫酸盐，它实际上相当于无水硝酸与硫酸组成的硝化剂。
MNO3 + H2SO4
HNO3 + MHSO4
常用的硝酸盐有硝酸钾和硝酸钠，硝酸盐与硫酸的配比是(0.1~0.4)：1.0（重量比）左右。按这种比例，硝酸盐几乎全部解离成硝酰离子，所以硝化能力强大，最适合于难以硝化的有机物的硝化和多硝化反应。需要说明的是，使用该硝化剂时反应混合物粘度较大，搅拌条件要求较高。

04 第四章硝化及亚硝化

OH
OH
OH SO3H
H2SO4
HNO3
NO2
Baidu Nhomakorabea
SO3H
NO2
SO3H
NO2
H2SO4
OHC OH CHO OHC OH CHO
HNO3
HO OH CHO
重氮基的取代硝化
芳香族重氮盐用亚硝酸钠处理，即可分解并生成芳香族硝基化合物。本法适用于合成特殊取代位置的硝基化合物。
+ N2 BF4 + NO2 HBF4 NaNO2 NO2 NaNO2 Cu NO2 NO2
三、硝化反应方法
稀硝酸硝化法。浓硝酸硝化法。浓硫酸介质中的均相硝化法。非均相混酸硝化法。有机溶剂中的硝化法。
第一节硝化反应
一、硝化试剂在反应中能提供硝基（-NO2）的化学
物质，称为硝化试剂。
硝酸
单用硝酸作硝化剂，硝化反应速度不断下降。故一
般很少采用单一的硝酸用硝化剂，除非是硝化反应活性较高的酚、酚醚、芳胺及稠环芳烃。硝酸在硝化反应的同时，在较高温度下常因分解而具有氧化性：
得到邻位和对位硝基苯。
CH3 + HNO3
浓 H2SO4
CH3 NO2 +
CH3
NO2
萘的硝化较苯容易进行，萘用混酸硝化时，在常温下
即可进行，且主要生成是-硝基萘。

药物合成反应第九章硝化反应和亚硝化反应讲解

O NH C NHCH2CH2Cl
NO
O
N
N H
CH2
CN
NaNO2 / HCl
5 ~ 20 ,30min
O
N N CH2 CN NO
2 亚硝化反应在药物合成中的应用 3．氧原子上的亚硝化反应
CH3 CH CH3
CH2CH2
OH
NaNO2 / HCl 5 ,1h
CH3 CH3
CH
CH2CH2
O
NO
ON CH(CCOOC2H5)2
冰 HOAc/Zn/Ac2O
45 ~ 50
COOC2H5 H C NHCOCH3 (45% ~ 52% ,以丙二酸二乙酯计）
COOC2H5
2 亚硝化反应在药物合成中的应用
2．氮原子上的亚硝化反应
O
NH
C
NHCH2CH2Cl
NaNO2/冰 HOAc / 浓H2SO4
0 ~ 5 , 2h
HO
NaNO2 / HCl
HO
2 ~ 10 ，5 ~ 6h
NO (94%)
(CH3)2N
NaNO2 / HCl (CH3)2N < 10
NO (90%)
OH N H2N N NH2
NaNO2 / HCl
< 10
OH
N
NO
H2N N NH2

硝化与亚硝化反应

2021/4/8
二、常用硝化试剂
硝化剂是以硝酸或氮的氧化物（ N2O5和N2O4）为主体，与强酸（多为硫酸）、有机溶剂（多用醋酸）等物质组成用以硝化反应的试剂。常用的硝化剂及其活性顺序是：
硝酸﹤硝酸-醋酐﹤硝酸-硫酸﹤硝酸盐-硫酸工业上首选硝化剂：硝酸-硫酸，应用面最广的硝化剂：硝酸-醋酐。
2021/4/8
二、常用硝化试剂
1. 硝酸可分为浓硝酸和稀硝酸（1）浓硝酸 •浓硝酸的硝化反应机制是典型的亲电取代反应，反应的第一步是亲电离子的形成。 •当用浓硝酸、纯硝酸或发烟硝酸作硝化剂时，它们主要以分子状态存在，只有很少的分子按下列方式解离成硝酰离子。
2021/4/8
二、常用硝化试剂
2021/4/8
二、常用硝化试剂
1. 硝酸
（2）稀硝酸
反应机制：机制与浓硝酸不同，进攻芳环的亲电离子已不是硝酰离子，而是硝酸中存在的痕量的亚硝酸所解离出的亚硝酰离子进攻芳环，生成的亚硝基化合物随即被硝酸氧化成硝基化合物，同时又产生亚硝酸。亚硝酸在此起到的是催化剂的作用。
HO
+ HNO2
HO
O2N CH(COOC2H5)2
(92%)
2021/4/8
一、硝化反应的概念
2．O-硝化反应
氧硝化反应是指硝基与氧原子相联的硝化反应。硝基通常是与醇羟基的氧原子相连接，形成硝酸酯类化合物。如：抗心绞痛药硝酸异山梨酯的合成。这种硝化反应的本质是无机含氧酸与有机醇在酸性介质中进行的酯化反应。

化学硝化反应知识点总结

1. 参与硝化反应的微生物

硝化反应是由硝化细菌和嗜硝细菌完成的。这些微生物利用氨氮和有机氮作为能量来源，

并将其氧化成硝酸盐。需要注意的是，硝化细菌和嗜硝细菌的生长需要氧气，因此硝化反

应只能在氧气充足的条件下进行。

2. 硝化反应的化学过程

硝化反应分为两个步骤：氨氧化和亚硝化。

氨氧化是将氨氮氧化成亚硝酸盐的过程，亚硝化是将亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐的过程。

在氨氧化过程中，氨被氧化成氮气和水，同时释放出大量的能量。这是一种高度放热的反应，通常伴随着大量的热量释放。

在亚硝化过程中，亚硝酸盐被进一步氧化成硝酸盐。这个过程通常需要特定的酶的参与。

整个硝化反应的化学方程式可以表示为：

NH3 + 2O2 → NO2- + 2H+ + H2O

NO2- + ½O2 → NO3-

3. 重要性和应用

硝化反应在生态系统中扮演着非常重要的角色。硝化细菌和嗜硝细菌的活动促进了土壤中

的氮循环，使得植物能够吸收到充足的氮源。这对植物生长和生态系统的平衡具有非常重

要的作用。

另外，硝酸盐也是植物生长过程中重要的氮营养来源。植物通过根部吸收土壤中的硝酸盐，将其转化成氨基酸和其他氮化合物，用于合成蛋白质和核酸等生物分子。

此外，硝酸盐也是一种常见的污染物，来源包括农业排放、工业废水等。硝化细菌和嗜硝

细菌的活动有助于将土壤中的硝酸盐转化成氮气，从而减少硝酸盐对环境的污染。

4. 影响因素和调控

硝化反应的速率受到多种因素的影响，包括温度、pH值、氧气浓度等。

温度是影响硝化反应速率的重要因素。一般来说，温度越高，硝化反应的速率越快。然而，过高的温度也会导致硝化细菌和嗜硝细菌的活性下降，甚至死亡。因此，需要在适宜的温

硝化和反硝化原理

硝化和反硝化是两个不同的过程。

硝化过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（Aerobic或Oxic）条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。其相应的反应式为：

亚硝化反应方程式：55NH4++76O2+109HCO3-→C5H7O2N﹢

54NO2-+57H2O+104H2CO3

硝化反应方程式：

400NO2-+195O2+NH4++4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O+1.884H2 CO3

通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57克（其中亚硝化反应需耗氧3.43克，硝化反应耗氧量为1.14克），同时约需耗7.14克重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐NO2-→硝酸盐NO3-。

反硝化过程：在缺氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从无水中逸出，从而达到除氮的目的。反硝化是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。

硝化应激和亚硝化应激

硝化应激和亚硝化应激是两种不同的生物化学过程。

硝化应激是指有机物分子中引入硝基，生成C－NO2键的反应。这个过程可能涉及到将氨化作用转化为硝基，进一步活化芳环上的取代基，以及利用硝基极性赋予产品某种特性。

亚硝化应激则是向有机物分子中引入亚硝酸基，生成

C-NO键的反应。亚硝化反应是向有机物分子中引入亚硝酸基，生成C-NO键的反应。这个过程通常在弱光、水流缓慢、溶氧丰富的环境中进行。

总的来说，硝化应激和亚硝化应激是两个不同的生物化学过程，其涉及的反应和环境条件也不同。

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3.2 硝化和亚硝化反应
（Nitration and Nitrosation Reaction）
一、硝化反应
（一）概述硝化反应:在硝酸等硝化剂的作用下，有机化合物分子中的氢原子被硝基取代的反应硝基化合物:硝化反应生成的产物。
脂肪族化合物的硝化反应难于控制，产物复杂，应用价值不大；精细有机合成中最重要的硝化反应是芳香族化合物的硝化反应。
取代基
-CH2CO2CH3
相对速度
3.8 1.0 0.18 0.15
取代基
-Cl -Br -NO2 -+N(CH3)3
相对速度
0.033 0.030 6×10-8 1.2×10-8
-H -I -F
（2）硝化剂混酸的组成：硫酸含量越高，硝化能力越强。硝化介质：p21。
表. 乙酰苯胺在不同介质中硝化时的异构体组成硝化剂
HNO3+H2SO4 HNO3（90%） HNO3（80%） HNO3（醋酐）
温度/℃
邻位/%
间位/%
对位/%
邻位/对位
20 -20 -20 20
19.4 23.5 40.7 67.8
2.1
2.5
78.5 76.5 59.3 29.7
SO3HNO2
0.25 0.31 0.69 2.28
（3）反应温度（4）搅拌情况
废酸中含硫酸的质量 DVS = 废酸中含水的质量 = 废酸中含硫酸的质量混酸中含水的质量 + 硝化生成水的质量
DVS越大，表示废酸中硫酸含量越高或水含量越少，则混酸的硝化能力越强。设S和N分别表示混酸中硫酸和硝酸的质量分数， φ表示硝酸比。若以100份混酸为计算基准，则：
混酸中的水 = 100-S-N 反应生成的水 = (N/ φ)(18/63) = (2/7)(N/ φ)
硝化反应的特点与磺化反应一样，芳香族化合物的硝化反应也是亲电取代反应；硝化反应是不可逆的；硝化反应速度快，是强放热反应；硝化反应是非均相反应（多相反应），需搅拌。（二）在有机分子中引入硝基的目的（P18） 1.利用硝基的可还原性制备氨基化合物； 2.利用硝基的强吸电子作用，促使芳环上亲核取代反应的进行； 3.利用硝基的极性，赋予精细化学品某种特性。如使颜料的颜色加深等。
140-N
当 = 1时，DVS与FNA的互换关系式为
DVS = FNA 100-FNA DVS 或 FNA = 1 + DVS 100%
一些重要硝化过程所用的技术数据
被硝化物苯甲苯氯苯硝基苯萘主要硝化产物硝酸比脱水值 (DVS) 2.33~2.58 2.18~2.28 2.45~2.80 7.55 1.27 废酸计算浓度（%） 70~72 68.5~69.5 71~72.5 约88 56 H2SO4 (%) 46~49.5 56~57.5 47~49 70.04 27.84 HNO3 (%) 44~47 26~28 44~47 28.12 52.28 备注
二、混酸消化
（一）混酸硝化法的优点工业上芳烃硝化多采用混酸硝化法。
1. 硝化能力强，反应速度快，生产能力高；
2. 硝酸用量可接近理论量，硝化后分出的废酸可循环使用； 3. 硫酸的比热容大，可使硝化反应平稳进行； 4. 通常可以采用普通碳钢、不锈钢或铸铁作硝化反应器。
（二）混酸的硝化能力 1. 硫酸脱水值常用符号DVS（Dehydrating Value of Sulfuric Acid）表示，是指硝化终了时废酸中硫酸和水的计算质量之比。即：
NO2+ + 2NO3- + H3O+
（3）浓度< 50%的稀硝酸：活性质点是硝酸中残存的亚硝酸分解产生的NO+（亚硝基正离子）：
HNO2 NO+ + OH+
（4）有机溶剂中活性质点也不是NO2 ，而是 NO2+-OH2或NO2+-OAcH+等质子化物种。
ArH + HNO2 ArNO + HNO3 ArNO + H2O ArNO2 + HNO2
SO3H
HNO3 浓 H2SO4 SO3H SO3H
硝基萘-4,8-二磺酸
SO3H
HNO3 发烟 H2SO4
NO2 硝基萘-4,8-二磺酸 SO3H
• （5）相比与硝酸比 • 相比：又称酸油比，是指混酸与被硝化物的质量比。 • 硝酸比：是指硝酸与被硝化物的物质的量之比。 • （6）硝化副反应：氧化、去烃化、置换、脱羧、开环、聚合等
（三）芳香族硝化的反应理论 1、硝化剂的活性质点（1）混酸（硫酸和硝酸）：活性质点是NO2 （硝基正离子）
HNO3 + H2SO4
+ +
NO2+ + H3O+ + 2HSO4-
（2） 100%硝酸：活性质点也是NO2 ，但浓度比混酸中小得多。
2 HNO3 H2NO3+ + NO33 HNO3 NO2+ + NO3- + H2O
脱水值为：
S (100-S-N)+( 2/7)(N/) DVS =
当φ = 1，即硝酸的量等于理论量时，
S DVS =
. 废酸计算浓度
100-S-5/7N
也称硝化活性因数，常用符号FNA（Factor of Nitration Activity）表示，是指混酸硝化终了时，废酸中硫酸的计算浓度。 FNA = 140 S
2. 硝化反应历程典型的芳香族亲电取代反应历程
H + NO2+ fast NO2 配合物
+
NO2 + fast
Leabharlann Baidu
NO2 + H+
slow
配合物
3.工业硝化方法（1）直接硝化法稀硝酸和浓硝酸硝化稀硝酸：适用于某些易硝化的带致活基团的芳香族化合物，如酚类、酚醚类、茜素和N-酰化芳胺。浓硝酸：仅用于少数芳烃化合物的硝化。
浓硫酸介质中的均相硝化适用于反应温度下原料和产物呈固态的情况。将被硝化物溶解在大量的浓硫酸中，再加入硝酸进行硝化，此法产率高，硝酸用量少，应用广泛。非均相混酸硝化适用于反应温度下原料和产物呈液态的情况。此法工业上应用最广，也是本章讨论的重点。有机溶剂中的硝化适用于原料与产物易与硝化混合物反应（如磺化）或水解的情况。常用有机溶剂：乙酸、乙酐、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等。
（二）间接硝化磺基和重氮盐的取代硝化。适用于制备特殊酚类硝基化合物或特殊取代位置的硝基化合物。
4、影响硝化反应的因素
（1）被硝化物的性质：见p21。
表. 苯的各种取代衍生物在混酸中硝化的相对速度取代基
-N（CH3）2 -OCH3 -CH3 -C(CH3)3
相对速度
2×1011 2×105 24.5 15.5