異性体の混合物が形成される理由:
* 電気芳香族置換: フェノールのニトロ化は、電気芳香族置換反応です。電気泳動は、硝酸から生成されたニトロニウムイオン(no₂⁺)です。
* ヒドロキシル基の指示効果: フェノール上のヒドロキシル基(-OH)は、強力な活性化およびオルソ/パラ方向のグループです。これは、電気炎攻撃に対する環の反応性を高め、オルトとパラの位置での代替を支持することを意味します。
* 立体障害: オルソとパラの両方の位置が活性化されますが、オルソの位置は、かさばるヒドロキシル基により、より大きな立体障害を経験します。これにより、パラの位置がわずかに好ましくなりますが、完全に支配的ではありません。
結果: 結果として、硝化反応は、オルトとパラニトロフェノール異性体の両方の混合物を生成します。
蒸気蒸留による分離:
* 揮発性の違い: O-ニトロフェノールは、分子間水素結合が弱いため、p-ニトロフェノールよりも揮発性があります(ヒドロキシル基はニトロ基に近く、極性分子が少なくなります)。
* 蒸気蒸留原理: 蒸気蒸留は、揮発性の違いを利用します。蒸気が混合物に通過すると、より揮発性のoニトロフェノールを運びます。
* 凝縮と分離: 蒸気とoニトロフェノールの蒸気は凝縮され、2つの成分は異なる密度のために簡単に分離できます。
要約:
フェノールのニトロ化は、ヒドロキシル基がオルソとパラの両方の位置を活性化するが、オルト位置でより大きな立体障害を経験するため、異性体の混合物を生成します。 蒸気蒸留は、異性体間の揮発性の違いを活用し、分離を可能にします。