Соли диазония представляют собой органические соединения, содержащие функциональную группу –N₂⁺, связанную с ароматическим или алифатическим радикалом. Общая формула для ароматических солей диазония имеет вид Ar–N₂⁺X⁻, где Ar – ароматический радикал, X⁻ – анион (чаще всего Cl⁻, Br⁻, BF₄⁻). Эти соединения играют важную роль в органическом синтезе, особенно в реакциях замещения и в производстве красителей.
Характерной особенностью солей диазония является наличие положительно заряженного атома азота, связанного с ещё одним атомом азота, что делает их чрезвычайно реакционноспособными.
Наиболее распространённым методом получения солей диазония является реакция ароматических аминов с азотистой кислотой, образующейся in situ при действии натрия нитрита на минеральную кислоту (обычно HCl или H₂SO₄).
Общая схема реакции: Ar–NH₂ + NaNO₂ + 2HCl → Ar–N₂⁺Cl⁻ + NaCl + 2H₂O
Реакция протекает при низких температурах (0–5 °C), так как соли диазония нестабильны при нагревании и разлагаются с выделением азота.
Соли диазония — кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Их устойчивость зависит от природы аниона. Так, соли с неорганическими анионами (Cl⁻, Br⁻, NO₃⁻) относительно нестабильны и должны использоваться сразу после получения. Более устойчивыми являются соли диазония с тетрафторборатом (BF₄⁻) или гексафторфосфатом (PF₆⁻), которые можно выделять в твёрдом виде.
Сухие соли диазония при хранении взрывоопасны, особенно в присутствии механических воздействий или при нагревании.
Реакционная способность солей диазония объясняется слабой связью между атомами азота и возможностью лёгкого выделения молекулы азота (N₂), что делает их удобными предшественниками для различных превращений.
1. Реакции замещения с выделением азота
С водородом (восстановление): Ar–N₂⁺X⁻ → Ar–H + N₂
С галогенами (реакции Сандмейера):
С иодидом калия: Ar–N₂⁺X⁻ + KI → Ar–I + N₂ + KX
2. Замещение гидроксильной группой Ar–N₂⁺X⁻ + H₂O → Ar–OH + N₂ + HX
3. Восстановление до гидразинов Ar–N₂⁺X⁻ + H₂ → Ar–NH–NH₂
4. Электрофильные реакции Соли диазония могут вступать в реакции электрофильного замещения, например, с ароматическими соединениями, образуя азосоединения (реакция азосочетания): Ar–N₂⁺X⁻ + Ar′–H → Ar–N=N–Ar′
Эти продукты представляют собой азокрасители, обладающие яркой окраской.
Соли диазония стабилизируются в растворе при низкой температуре, так как при повышении температуры быстро разлагаются с выделением азота. Выделенные в твёрдом виде они крайне чувствительны к удару и нагреву. Поэтому при практическом использовании часто применяются только свежеприготовленные растворы.
Благодаря универсальности реакций замещения соли диазония служат ключевым инструментом для синтеза ароматических соединений, недоступных прямыми методами. Их реакции позволяют вводить в бензольное кольцо различные функциональные группы, существенно расширяя возможности органического синтеза.