Вход

Cинтез йодоформа

Курсовая работа по биологии
Дата добавления: 11 июня 2012
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 204 кб (архив zip, 22 кб)
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования



Самарский государственный технический университет





Кафедра: «Органическая химия»





СИНТЕЗ ЙОДОФОРМА”

Курсовая работа







Выполнил Студент

Руководитель:

















2012 год

СОДЕРЖАНИЕ


Содержание

2

1.

Введение

3

2.

Литературный обзор

4


2.1. Способы получения полигалогенпроизводных

4


2.2. Химические свойства полигалогенпроизводных

9

3.

Обсуждение результатов

11

4.

Экспериментальная часть

14


4.1. Реагенты и оборудование

14


4.2. Методика эксперимента

15

5.

Выводы

16

6.

Список используемой литературы

17

  1. Введение



Полигалогенпроизводные широко распространены и играют важное значение в химии природных соединений и биохимии. Среди них практический интерес представляют галогенпроизводные алканов. Эти соединения применяют в медицинской практике.

Например, активное изучение обнаружило ряд уникальных свойств йодоформа. Под влиянием света и воздуха, тканевых выделений йодоформ медленно разлагается с выделением йода. Йод имеет антимикробное, дезорирующее, противовоспалительное и рассасывающее действие, способствует грануляции и очищению раны. На поверхности ран образуются альбуминаты йода, в результате проявляется вяжущее и анестезирующее действие, предотвращается раздражение рецепторов.

Таким образом, все эти свойства обуславливают широкое применение йодоформа в различных областях терапевтической и операционной медицины, сельского хозяйства и других областей. Йодоформ применяют наружно в форме присыпки.

Также широкое применение в науке и технике нашли фторпроизводные и хлорпроизводные. Первое промышленное производства фторполимера – тефлона (политетрафторэтилена) было пущено в сороковых годах прошлого века в США. Продукция предназначалась для нужд предприятий химической и электротехнической, и для исследований по созданию атомного оружия.

Хлорпроизводные углеводородов являются одними из наиболее важных продуктов нефтехимического синтеза и применяются как самостоятельно в качестве растворителей так и в виде полупродуктов для дальнейших химических превращений - для производства спиртов, органических кислот, аминов и пр.

Целью работы является синтез йодоформа и изучение методов получения и химических свойств полигалогенпроизводных.



2.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Способы получения полигалогенпроизводных

    1. Способы получения полигалогенпроизводных.



Полигалогензамещенные обычно получают из углеводородов или из кислородсодержащих соединений.

  1. Из алканов . Галогенирование алканов протекает по радикальному механизму. Для инициирования реакции необходимо смесь алкана и галогена облучить УФ-светом или нагреть. Стоит отметить, что галогенирование происходит тем легче, чем длиннее углеродная цепь н-алкана. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование алканов проходит поэтапно — за один этап замещается не более одного атома водорода:

  1. CH4 + Cl2 ? CH3Cl + HCl (хлорметан)

  2. CH3Cl + Cl2 ? CH2Cl2 + HCl (дихлорметан)

  3. CH2Cl2 + Cl2 ? CHCl3 + HCl (трихлорметан)

  4. CHCl3 + Cl2 ? CCl4 + HCl (тетрахлорметан).



Механизм радикального замещения (SR):

1 стадия – зарождение цепи - появление в зоне реакции свободных радикалов. Под действием световой энергии гомолитически разрушается связь в молекуле Cl:Cl на два атома хлора с неспаренными электронами (свободные радикалы) ·Cl:





2 стадия – рост (развитие) цепи. Свободные радикалы, взаимодействуя с молекулами, порождают новые радикалы и развивают цепь превращений:



(Реакция Cl· + CH4 ® CH3Cl + H· не идет, т.к. энергия атомарного

водорода H· значительно выше, чем метильного радикала ·СН3).



3 стадия – обрыв цепи. Радикалы, соединяясь друг с другом, образуют молекулы и обрывают цепь превращений:





Под действием света молекула хлора распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы алкана, забирая у них атом водорода, в результате этого образуются метильные радикалы ·СН3, которые сталкиваются с молекулами хлора, разрушая их и образуя новые радикалы.

С фтором реакция протекает настолько бурно, что даже в темноте и при комнатной температуре ее следует проводить осторожно: реагирующие вещества, разбавленные инертным газом, азотом или растворителем (полностью фторированным углеводородом), смешивают при пониженном давлении. И в этом случае реакция протекает весьма энергично с образованием полифторзамещенных алканов.

СН4 + 4 F2 ? CF4 + 4 HF



  1. Из алкенов

Присоединение галогенов по двойной связи С=С происходит легко в обычных условиях (при комнатной температуре, без катализатора). Например, быстрое обесцвечивание красно-бурой окраски раствора брома в воде (бромной воды) служит качественной реакцией на наличие двойной связи:

Еще легче происходит присоединение хлора:

Эти реакции протекают по механизму электрофильного присоединения с гетеролитическим разрывом связей в молекуле галогена.























Реакция галогенирования стереоспецифична —- присоединение происходит с противоположных сторон относительно плоскости молекулы алкена.

Механизм реакций подобного типа в общем виде:



Реакция алкенов с галогенами протекает и по радикальному механизму (AR).



  1. Галогенирование алкинов

Алкины способны присоединять одну или две молекулы галогена с образованием соответствующих галогенпроизводных:



Галогенирование алкинов идет как транс-присоединение (как правило) и протекает по аналогии с галогенированием алкенов.

Вместе с тем, присоединение по тройной связи идет труднее, чем по двойной, в связи с чем при наличии в соединении как двойной, так и тройной связи, возможно провести избирательное присоединение:

  1. Галогенирование кетонов и альдегидов

Галогенирование альдегидов и кетонов осуществляется исключительно в ?-положение и не ускоряется при облучении.

Галогенирование карбонильных соединений обычно проводят действием раствора брома, хлора или йода в уксусной кислоте, хлора в соляной кислоте, комплекса брома с диоксаном или N,N-диметилформамидом (ДМФА).

Способность альдегидов и кетонов реагировать с галогенами (Cl2, Br2, I2) с замещением атомов водорода при ?-углеродном атоме является следствием СН-кислотности. Поэтому галогенирование альдегидов и кетонов катализируется как кислотами, так и основаниями.



В щелочной среде реакцию трудно остановить на стадии моногалогенирования, поскольку в этих условиях моногалогенпроизводное быстрее подвергается енолизации (а следовательно, и последующему галогенированию), чем исходный альдегид или кетон. Поэтому в указанных условиях легко образуются продукты полного галогенирования.

Еще одним способом получения интересующих нас соединений является проведение галоформной реакции. Галоформы легко образуются при добавлении к соединениям, содержащим группу CH3-C(O)-, растворов гипогалогенитов (которые легко получить, добавив галоген к раствору щёлочи), например:










5) Галогенирование циклоалканов .

Трехчленный цикл при галогенировании разрывается, присоединяя атомы галогена:

+ Br2 ––> BrCH2–CH2–CH2Br (1,3- дибромпропан)

Циклопарафины с пяти- и шестичленными циклами вступают при галогенировании в обычные для парафинов реакции замещения.



+ Cl2––> (хлорциклопентан) + HCl

2.2. Химические свойства полигалогенпроизводных

Вследствие высокой электроотрицательности галогена связи углерод-галоген являются сильно полярными Сd+–>Id-. Естественно, атомы йода, связанные с электронодефицитным углеродом, можно легко заменить на частицу, богатую электронами, – реагент – нуклеофил Nu. Кроме того, характерной для галогеналканов, в частности, для йодоформа, является реакция отщепления (элиминирования). Помимо этого, галогеналканы образуют магнийорганические соединения R-MgX, чрезвычайно важные в синтетическом отношении.

  1. Гидролиз

Если атомы галогена находятся при различных атомах углерода, то при гидролизе образуются двухатомные спирты (гликоли). Например:

.

Если атомы галогена находятся при одном углеродном атоме (геминальные соединения), то при гидролизе получаются альдегиды, кетоны или кислоты. Например:

,

,

.

Реакции во всех случаях идут через ряд стадий:

,

,



2) Реакции отщепления.

Полигалогеналканы также легко вступают в реакции отщепления. При этом образуются полигалогеноводород и алкен. Эти реакции протекают при действии основания на галогеналкан. Таким образом, при действии сильных оснований на полигалогеналканы отщепляются молекулы НHal и образуются алкены:

Cl– CH3–CH2–Cl + 2NaOH––––>CH2=CH2 + 2NaCl + H2O



Отщепление происходит также при обработке дигалогеналканов цинком:



R–CH–CH — R + Zn ? RCH = CHR + ZnBr2

| |

Br Br



3) Реакция Гриньяра с галогенпроизводными

При прибавлении раствора алкил галогенида в сухом диэтиловом эфире (C2H5)2O к металлическому магнию при перемешивании происходит бурная реакция; раствор мутнеет, начинает кипеть, а металлический магний постепенно исчезает. Реактив Гриньяра имеет формулу RMgX и общее название алкилмагний-галогенид.



Поскольку магний связывается с тем же углеродным атомом, с которым раньше был связан галоген, алкильная группа при синтезе реагента остается неизменной. Таким образом, из хлористого н-пропила образуется н-пропил-магнийхлорид, а из хлористого изопропила — изопропилмагнийхлорид.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Целью работы является синтез йодоформа на основе карбоната натрия, йода и этилового спирта.

В литературе описывается несколько способов получения йодоформа.

    1. На основе карбоната натрия, йода и этилового спирта



К раствору кристаллического Na2CO3 в воде прибавляют этиловый спирт и нагревают на водяной бане до 700С. Далее вносят измельченный йод. Выход около 30%; т. пл. 1190С



2. На основе ацетона, йода и щелочи

Соединения типа или при обработке свежеприготовленным раствором йода и едкой щелочи переходят в йодоформ, причем промежуточно получаются трийодзамещенные продукты. Например:

Это действие йода в щелочном растворе служит качественной реакцией на ацетон, этиловый спирт, ацетальдегид и т.д. и может служить также для количественного определения ацетона, спирта, молочной кислоты, окисляемых сначала до ацетальдегида (йодоформная реакция Либена).



3. Электролитический способ

Получение йодоформа электролитическим путем. 50 частей йодистого калия растворяют в 300 частях воды и к этому раствору прибавляют около 30 частей 96%-ного спирта. Этот раствор подвергают электролизу при нагревании и непрерывном пропускании двуокиси углерода. Йодоформ выделяется в виде кристаллического порошка.

Процесс протекает по следующему уравнению:

Действующим агентом здесь, однако, является гипойодит щелочного металла:

В виде побочной реакции здесь идет главным образом образование йодата.



4. На основе ацетона, йодистого калия, гипохлорита калия, этилового спирта

Йодоформ получают действием на ацетон йодистого калия в пристутствии йода, действием на этиловый спирт, изопропиловый спирт или ацетон йодистого калия ил окислителей, таких, как гипохлориты и ли дихлорамины в щелочной среде.

Выход – 35% теоретического.

























На основе анализа литературных данных, выбран метод синтеза йодоформа на основе карбоната натрия, йода и этилового спирта, так как метод наиболее удобный в проведении синтеза в данных условиях, использует в себе доступные материалы и безопасный проведении.





Реакция протекает по механизму:





4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

4.1. Реагенты и оборудование.

Реагенты:

  • Карбонат натрия;

  • Этиловый спирт;

  • Мелкокристаллический йод;

  • вода;

Оборудование:

  • круглодонная трехгорлая колба, 250 мл;

  • плоскодонная колба, 100 мл;

  • механическая мешалка;

  • термометр;

  • плитка;

  • химическая воронка.



4.2. Методики эксперимента.

Йодоформ.



К раствору 16г (0,15 моль) кристаллического Na2CO3 в 80 мл воды прибавляют 10,25 мл (8 г) этилового спирта и нагревают на водяной бане до 700С. В нагретую смесь вносят при тщательном перемешивании небольшими порциями 8 г (0,0314) измельченного йода (раствор приобретает желто-бурую окраску, которая, однако, вскоре исчезает). После того, как внесен весь йод и жидкость обесцветилась, реакционную массу оставляют (под тягой) на 4-5 ч (можно и на ночь). Выпавший осадок отфильтровывают, многократно и тщательно промывают водой на фильтре и сушат на воздухе в темном месте.

Получают йодоформ m = 2,6 г Выход = 26%. Тпл = 117° -119 °C.

ВЫВОДЫ

  1. Составлен литературный обзор на тему: способы получения и полигалогенпроизводных

  2. Проведен анализ описанных в литературном обзоре методов синтеза йодоформа и выбран метод на основе карбоната натрия, йода и этилового спирта как наиболее простой и доступный.

  3. Получен йодоформ с выходом 26% Т. пл = 117° – 119 °C (по лит. данным Тпл = 119 °C)

Список используемой литературы

1. Джоуль Дж., Смит Г. Основы химии гетероциклических соединений. М.,1975. 398с.

2. Kakadiya, R., Dong, H., Kumar, A. et al. // j. Bioorg. Med. Chem.,2010,18,2285-2299

3. Glushkov, R.G.; Davydova, N.K; Marchenko, N.B. //Chem. Het. Compounds (NY). 1989. Vol. 25. P. 189-190.

4. Эльдерфильд Р. Гетероциклические соединения. Т. 4. М.: Изд-во иностранной литературы, 1955. 538 с.

5. Ismail M. M., Abass M., Hassan M. // Phosphorus, Sulfur and Silicon and the Related Elements. 2000. Vol. 167. P. 275-288.

6. Goncharenko, S.B.; Kadanskii, M.M. // Pharm. Chem. J.,1992,26,769-772

7. Weidner J.J., Peet N.P. // J. Het. Chem. 1997. Vol. 34. P. 1857-1860.

8. Ganapathi К Shah M.H // Proceedings - Indian Academy of Sciences, Section A. 1951. Vol. 34. P. 178-182.

9. Koenigs E., Loesch M. // J. Prakt. Chem. 1935. Bd. 143. S. 59-69.

10. Gemma S. et al. // Tetrahedron. 2008. Vol. 49. P. 2074¬2077

11. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. Пер. с англ.М., «Химия», 1973. 320 с.

12. CragoeE.J. et al. //J. Org. Chem. 1953. Vol. 18. P. 552-560.

13. Земцова М.Н и др.//Изв. вузов. Химия и хим. техноло¬гия. 2005. Т. 48.Вып.10.С.68-71.

14. Thomsen, I. and Torssel, K. B. G.//Acta Chem. Scand.,1988,42,309-313

15. Goncharenko, S.B.; Kadanskii, M.M. // Pharm. Chem. J.,1992,26,769-772

16. Simpson J.C.E., Wright P.H // J. Chem. Soc. 1948. P. 1707,2023.

17. John H. // J. Prakt. Chem. 1930. Bd.128. S. 201-210.

18. Petrow V.A. // J. Chem. Soc. 1945. P. 18-22.

19. Maslankiewicz A, Zieba A.//Polish J.Chem.1994.Vol. 68. N10. P. 1957-1972.

20. Reppe P. et al. // Justus Tieb. Ann. Chem. 1955. Bd. 596. S. 147.







© Рефератбанк, 2002 - 2017