Phản ứng nitro hoá diễn ra theo cơ chế SE gồm 2 giai đoạn được mô tả như sơ đồ
3.7 [10]:
- Giai đoạn 1: tạo ion nitroni (NO2+) bằng phản ứng giữa acid nitric và acid sulfuric, phản ứng toả nhiệt mạnh. Vì vậy, khi thêm acid nitric, cần nhỏ từng giọt và làm lạnh hỗn hợp phản ứng.
- Giai đoạn 2: ion nitroni đóng vai trị là electrophil, nhân thơm tấn công vào tạo trung gian carbocation. Trung gian này được làm bền nhờ hiệu ứng +M của nhóm -Cl. Do nhân thơm có hai nhóm -COOH và -Cl, trong đó nhóm -COOH mang hiệu ứng -M, định hướng nhóm thế vào vị trí meta-, cịn nhóm -Cl mang hiệu ứng -I và +M (-I > +M), định hướng nhóm thế vào vị trí ortho- và para-, nên nhóm -NO2 sẽ được định hướng
vào vị trí meta- so với nhóm -COOH. Nhân thơm có hai nhóm phản hoạt hố là -COOH và -Cl, sau khi nhóm -NO2 được gắn vào vòng, mật độ electron trong nhân thơm giảm mạnh nên khả năng tấn cơng tiếp vào electrophil thấp. Vì vậy, phản ứng hầu như khơng xuất hiện tạp dinitro.
v Về tác nhân phản ứng:
Hỗn hợp acid nitric và acid sulfuric là tác nhân nitro hoá mạnh hơn tác nhân acid nitric được sử dụng ở tài liệu [6] [2]. Phản ứng tạo ion nitronilà phản ứng thuận nghịch nên theo nguyên lý Le Chatelier, sử dụng lượng dư acid sulfuric giúp chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận tạo ion NO2+ [3].
v Về xử lý phản ứng: HOOC Cl N O O O N OH O O S H OH O O O N OH2 O N O O HOOC Cl N O O HOOC Cl NO2 HOOC Cl N O O H -H2O -H+ HOOC Cl N O O HOOC Cl N O O
Hợp chất nitro ít tan trong nước nên khi xử lý, đổ hỗn hợp phản ứng vào nước đá để thu tủa. Rửa tủa với nước cất để loại hết acid dư.
v Ưu điểm phản ứng:
Việc sử dụng hỗn hợp acid nitric và acid sulfuric làm tác nhân nitro hố thay vì mỗi acid nitric như tài liệu [6] giúp tăng hiệu suất phản ứng (từ 85% lên 92,23%), điều kiện phản ứng diễn ra ở nhiệt độ phịng, khơng tiêu tốn năng lượng và sản phẩm thu được tương đối sạch (khoảng nhiệt độ nóng chảy hẹp: Δt = 1 oC) không cần kết tinh lại trong methanol như tài liệu [6].
3.3.2.2. Phản ứng ester hoá
a. Sử dụng xúc tác acid sulfuric đặc
v Cơ chế phản ứng: