Acide 3-nitrobenzoïque

L'acide 3-nitrobenzoïque est un composé aromatique de formule C₆H₄(NO₂)CO₂H. Constitué d'un cycle benzénique substitué par un groupe nitro (NO₂) et un groupe carboxyle (COOH), c'est, avec l'acide 2-nitrobenzoïque et l'acide 4-nitrobenzoïque, l'un des trois isomères de l'acide nitrobenzoïque, le composé méta. Il se présente sous la forme d'une poudre cristalline jaunâtre avec une faible odeur[3]. Ce composé est notamment utilisé comme précurseur de l'acide 3-aminobenzoïque, qui est utilisé pour préparer certains colorants.

Identification
Acide 3-nitrobenzoïque


Nom systématique	acide 3-nitrobenzoïque
Synonymes	acide métanitrobenzoïque, acide m-nitrobenzoïque
N^o CAS	121-92-6
N^o ECHA	100.004.099
PubChem	8497
SMILES	O=[N+]([O-])c1cc(C(=O)O)ccc1 PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/C7H5NO4/c9-7(10)5-2-1-3-6(4-5)8(11)12/h1-4H,(H,9,10) InChIKey : AFPHTEQTJZKQAQ-UHFFFAOYAS
Apparence	poudre cristalline jaunâtre, faible odeur[1]
Propriétés chimiques
Formule	C₇H₅N O₄ [Isomères]
Masse molaire[2]	167,118 9 ± 0,007 4 g/mol C 50,31 %, H 3,02 %, N 8,38 %, O 38,29 %,
Propriétés physiques
T° fusion	140 à 141 °C[1]
Solubilité	3 g L⁻¹ (eau, 25 °C)^{[réf. souhaitée]}
Masse volumique	1,49 g cm⁻³ (20 °C)[1]
T° d'auto-inflammation	490 °C[1]
Point d’éclair	190 °C (coupelle fermée)[1]
Précautions
SGH[1]
Attention H302, H315, H319, H335, H412, P261, P273 et P305+P351+P338 H302 : Nocif en cas d'ingestion H315 : Provoque une irritation cutanée H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H335 : Peut irriter les voies respiratoires H412 : Nocif pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P273 : Éviter le rejet dans l’environnement. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
Écotoxicologie
LogP	1,83[1]
Composés apparentés
Isomère(s)	acide 2-nitrobenzoïque acide 4-nitrobenzoïque

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés

Avec un pK_A de 3,47[3], l'acide 3-nitrobenzoïque est environ dix fois plus acide que l'acide benzoïque. La base conjuguée de l'acide benzoïque est stabilisée par la présence du groupe nitro attracteur d'électrons (effet -M), ce qui explique son acidité accrue par rapport à l'acide benzoïque non substitué[4]. Toutefois, la position méta du groupe nitro fait que son effet sur le groupe carboxylate est moindre, par exemple comparé à l'acide 2-nitrobenzoïque (ortho) qui a lui un pK_A de 2,22[5].

L'acide 3-nitrobenzoïque est généralement soluble dans les solvants oxygénés et chlorés[6], et peu soluble dans l'eau (3 g/l à 25 °C[1]). Il est combustible mais peu inflamable (point d'éclair de 190 °C et point d'auto-inflammation de 490 °C[1]). Ses solutions aqueuses réagissent de manière acide. Il présente un risque d'explosion de poussières lorsqu'il est sous une forme très finement répartie (poudre, poussière), qu'il est tourbillonné en quantité suffisante dans l'air et qu'une source d'inflammation (flamme, étincelle, décharge électrostatique, etc.) est présente[1].

Réactivité

La présence à la fois d'acide carboxylique et d'un groupe fonctionnel nitro désactive le cycle, empêchant alors toute réaction de substitution aromatique électrophile[7].

Synthèse

L'acide 3-nitrobenzoïque peut être préparé par nitration de l'acide benzoïque à basse température, formant également l'acide 2-nitrobenzoïque et l'acide 4-nitrobenzoïque comme sous-produits, avec des rendements respectifs d'environ 20 % et 1,5 %[8] Cette régiosélectivité s'explique par l'effet attracteur (+I) du groupe carboxyle, orienteur méta en substitution électrophile aromatique.

Une voie moins efficace passe par la nitration du benzoate de méthyle, suivie d'une hydrolyse[9] :

Voie de synthèse de l'acide 3-nitrobenzoïque à partir du benzoate de méthyle

Il est également possible de provoquer le clivage oxydatif de la liaison C–C de la 3-nitroacétophénone en acide arylcarboxylique correspondant[10]. Une autre synthèse passe par l'oxydation du 3-nitrobenzaldéhyde.

Sécurité

Le composé présente probablement une toxicité modeste, avec une DL₅₀ (in vitro, souris) de 640 mg/kg. Il peut provoquer une irritation de la peau et des yeux avec des symptômes d'exposition tels que la méthémoglobine, une sensibilisation, une irritation et des lésions cornéennes[11]

Références

Entrée « 3-Nitrobenzoic acid » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 2021-02-02 (JavaScript nécessaire)
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) « Dissociation Constants Of Organic Acids And Bases », sur zirchrom.com (consulté le 11 avril 2010)
(en-US) « 20.4 Substituent Effects on Acidity », Chemistry LibreTexts,‎ 25 août 2017
CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, 3^e éd., 1984 (ISBN 0-8493-0303-6).
(en) Ashford, Edith, vol. 1, Oxford University Press, coll. « Benezit Dictionary of Artists », 31 octobre 2011 (DOI 10.1093/benz/9780199773787.article.b00007872)
(en-US) « 16.7: Nucleophilic Aromatic Substitution », Chemistry LibreTexts,‎ 3 mai 2015 (lire en ligne, consulté le 25 septembre 2018)
Takao Maki, Kazuo Takeda, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2005 (DOI 10.1002/14356007.a03_555)
Oliver Kamm et J.B. Segur, m-Nitrobenzoic Acid, Org. Synth., 1923, vol. 3, 73, DOI:10.15227/orgsyn.003.0073
(en) Meichao Li, Zhenlu Shen, Liang Xu et Shengpeng Wang, « Oxidative C–C Bond Cleavage for the Synthesis of Aryl Carboxylic Acids from Aryl Alkyl Ketones », Synlett, vol. 29, n^o 11,‎ 16 mai 2018, p. 1505–1509 (ISSN 0936-5214, DOI 10.1055/s-0037-1609751)
(en-US) institutionnel=NOAA Office of Response and Restoration, US GOV, « M-Nitrobenzoic Acid », cameochemicals.noaa.gov, sur cameochemicals.noaa.gov (consulté le 25 septembre 2018)

Portail de la chimie

Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.

[GESTIS-1] Entrée « 3-Nitrobenzoic acid » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 2021-02-02 (JavaScript nécessaire)

[2] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[:0-3] (en) « Dissociation Constants Of Organic Acids And Bases », sur zirchrom.com (consulté le 11 avril 2010)

[4] (en-US) « 20.4 Substituent Effects on Acidity », Chemistry LibreTexts,‎ 25 août 2017

[5] CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, 3^e éd., 1984 (ISBN 0-8493-0303-6).

[6] (en) Ashford, Edith, vol. 1, Oxford University Press, coll. « Benezit Dictionary of Artists », 31 octobre 2011 (DOI 10.1093/benz/9780199773787.article.b00007872)

[7] (en-US) « 16.7: Nucleophilic Aromatic Substitution », Chemistry LibreTexts,‎ 3 mai 2015 (lire en ligne, consulté le 25 septembre 2018)

[8] Takao Maki, Kazuo Takeda, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2005 (DOI 10.1002/14356007.a03_555)

[9] Oliver Kamm et J.B. Segur, m-Nitrobenzoic Acid, Org. Synth., 1923, vol. 3, 73, DOI:10.15227/orgsyn.003.0073

[10] (en) Meichao Li, Zhenlu Shen, Liang Xu et Shengpeng Wang, « Oxidative C–C Bond Cleavage for the Synthesis of Aryl Carboxylic Acids from Aryl Alkyl Ketones », Synlett, vol. 29, n^o 11,‎ 16 mai 2018, p. 1505–1509 (ISSN 0936-5214, DOI 10.1055/s-0037-1609751)

[11] (en-US) institutionnel=NOAA Office of Response and Restoration, US GOV, « M-Nitrobenzoic Acid », cameochemicals.noaa.gov, sur cameochemicals.noaa.gov (consulté le 25 septembre 2018)