Краткая последовательность (из $\mathrm{nitrobenzene}$):
1) частичное восстановление нитробензола до фенилгидроксиламина
\[
\mathrm{PhNO_2} \xrightarrow[\text{cat. H_2, Pd/C (контр.)}]{\text{или восстановители}} \mathrm{PhNHOH}
\]
Механизм: поэтапное двухэлектронное восстановление $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{NO}\to \mathrm{NHOH}$ через нитрозо‑промежуточное. Критические точки: легко пере-восстановить до анилина $\mathrm{PhN}{\mathrm{H}}_2$ или получить побочные азо/азокси продукты (конденсация нитрозо/гидроксиламинов). Риски/безопасность: фенилгидроксиламин и некоторые нитрозо‑производные взрывоопасны и токсичны; при каталитическом гидрировании — риск взрыва/загорaния ${\mathrm{H}}_2$, выделение тепла — контролировать температуру и давление (обычно низкое давление, низкая температура, «ядовитый»/отравленный катализатор для торможения до NHOH).
2) Бамбергерова перегруппировка (получение p‑аминофенола)
\[
\mathrm{PhNHOH} \xrightarrow[\text{conc. H^+}]{\text{H_2SO_4 \text{ или HCl}}} \mathrm{p\text{-}H_2NC_6H_4OH} \;(\text{p‑aminophenol})
\]
Механизм (упрощённо): протонирование $\mathrm{N}-\mathrm{O}$ → гетеролитическое разрывание связи $\mathrm{N}-\mathrm{O}$ с образованием нитрениевого/фи­нильного электрофила → электрофильное замещение ароматического кольца водой в p‑положении → депротонирование даёт p‑аминофенол. Селективность: образуется смесь p‑ и o‑изомеров, но p‑изомер доминирует (стерео/электронные факторы); соотношение зависит от кислоты, температуры и концентрации воды. Критические моменты: сильная кислота вызывает окисление/полимеризацию (вторжения, «смолы»), необходимость строгого температурного контроля, образование значительного количества o‑изомера и побочных продуктов при плохом контроле.
3) N‑ацетилирование → ацетаминофен (парацетамол)
$$\mathrm{p}\text{-}{\mathrm{H}}_2\mathrm{N}{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_4\mathrm{OH}+(C{H}_{3}CO{)}_{2}O⟶\mathrm{p}\text{-}\mathrm{HO}{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_4\mathrm{NHCOC}{\mathrm{H}}_3+C{H}_{3}COOH$$ Механизм: нуклеофильное притяжение пары электронов азота к карбонильному C ацетанацилирующего агента → тетраэдрическое промежуточное → отщепление ацетата → N‑ацилат. Селективность: амин более нуклеофилен, чем фенол, поэтому N‑ацетилирование обычно преобладает; однако при неправильных условиях (избыток силных оснований, высокие температуры) возможно O‑ацетилирование. Рекомендации: использовать эквимолярный или малый избыток ангидрида, умеренная температура, буфер/пиридин для повышения селективности и уменьшения побочных реакций. Безопасность: $(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{)}_2\mathrm{O}$ коррозионен и вызовет сильный экзотермический прогресс, контролировать добавление/охлаждение.
Дополнительные замечания по безопасности и экологии:
- $\mathrm{PhN}{\mathrm{O}}_2$ токсичен и может всасываться через кожу; работать в вытяжке, СИЗ.
- Восстановители (SnCl2, Fe/HCl) дают солевые/токсичные побочные продукты и требуют утилизации; каталитическое гидрирование требует мер взрывобезопасности.
- Фенилгидроксиламин и нитрозо‑интермедиаты чувствительны и потенциально взрывоопасны — избегать их накопления и перегрева.
- p‑Аминофенол окисляется на воздухе и даёт окраску/побочные продукты — работать в инертной атмосфере при необходимости.
- Утилизация солей металлов и кислых стоков — по правилам охраны окружающей среды.
Кратко по альтернативам: промышленно часто используют восстановление нитробензола до анилина, затем через диазотирование/замещение водой или другие маршруты к p‑аминофенолу; однако Bamberger‑маршрут от фенилгидроксиламина — классический прямой путь с меньшим числом стадий.
Если нужно, могу дать примеры конкретных реакционных условий (растворители, давление ${\mathrm{H}}_2$, температуры) и ожидаемые примерные выхода на каждой стадии.