SlideShare a Scribd company logo
1 of 37
Науково- методичний матеріал з хімії
з курсу «Органічна хімія»
на тему: «Реакція дегідратації»
ЗМІСТ
ОСНОВНА ЧАСТИНА...........................................................................................................................4
1. ПОНЯТТЯ. КЛАСИФІКАЦІЯ...........................................................................................................4
2. ВНУТРІШНЬОМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ........................................................................4
2.1. Дегідратація спиртів....................................................................................................................4
2.2 Отримання дієнів з гліколей........................................................................................................8
2.3 Дегідратація карбонільних і карбоксильних з'єднань...............................................................8
2.4 Інші види внутрішньомолекулярної дегідратації......................................................................9
3. МІЖМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ........................................................................................10
3.1. Гомоконденсація........................................................................................................................10
3.1.1 Отримання простих ефірів з спиртів..................................................................................10
3.1.2 Отримання «диспиртів».......................................................................................................11
3.1.3 Дегідратація гліколей і вищих багатоатомних спиртів....................................................11
3.1.4 Дегідратація карбонових кислот.........................................................................................13
3.1.5 Отримання кетонів з карбонових кислот і їх сумішей.....................................................13
3.2 Гетероконденсація.......................................................................................................................14
3.2.1 Отримання складних ефірів................................................................................................14
3.2.2 Отримання ацеталей і кеталей............................................................................................17
3.2.3 Конденсація циклічних вуглеводнів зі спиртами і фенолами.........................................18
3.2.4 Конденсація ароматичних вуглеводнів і їх похідних з альдегідами і кетонами............19
3.2.5 Хлорметилування (реакція Блана)......................................................................................19
3.2.6 Синтез арилакрілових кислот і їх похідних.......................................................................20
3.2.7 Дегідратації гетероциклічних сполук................................................................................22
4. ПОЛІКОНДЕНСАЦІЯ (КОНДЕНСАЦІЙНА ПОЛІМЕРІЗАЦІЯ)...............................................24
4.1 Отримання алкідних і епоксидних смол...................................................................................25
4.2 Отримання фенолопластів..........................................................................................................27
4.3 Отримання амінопластів.............................................................................................................30
4.4 Отримання синтетичних волокон..............................................................................................32
4.5 Ресинтез білків.............................................................................................................................34
ВИСНОВКИ...........................................................................................................................................36
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА................................................................................................................37
ВСТУП
Процеси гідролізу, гідратації, дегідратації, етерифікації і амідування мають
дуже важливе значення в промисловості основного органічного синтезу.
Гідролізом жирів, целюлози і вуглеводів давно отримують мило, гліцерин, етанол
та інші цінні продукти. В області органічного синтезу розглядаються процеси
використовують головним чином для виробництва спиртів C2-C5, фенолів,
простих ефірів, α-оксидів, багатьох ненасичених сполук, карбонових кислот та їх
похідних (складних ефірів, ангідридів, нітрилів, амідів) і інших з'єднань.
Дуже часто реакції дегідратації є проміжним етапом у багатостадійний
синтезах інших продуктів цільового призначення.
2
Мета роботи - дати уявлення про види реакцій дегідратації у органічний та
біоорганічній хімії, значення продуктів цих реакцій серед різних класів
органічних речовин.
Основні завдання:
– дати поняття реакція дегідратації;
– розглянути класифікацію видів дегідратації;
– вивчити особливості реакцій дегідратації в різних класах органічних
сполук.
3
ОСНОВНА ЧАСТИНА
1. ПОНЯТТЯ. КЛАСИФІКАЦІЯ
Дегідратація – реакція відщеплення води від молекул органічних сполук.
Найбільш характерні і важливі реакції, пов'язані з дегідратацією, можуть
бути класифіковані в такий образом.
Найчастіше дегідратація відбувається за рахунок спиртових або
карбоксильних гідроксилів. Реакції дегідратації, в тому числі каталітичні,
оборотні; приклад – утворення і гідроліз складних ефірів.
Для дегідратації в гомогенної фазі звичайними каталізаторами служать
мінеральні або органічні карбонові кислоти та їх похідні. В гетерогенній фазі для
цієї ж мети придатні оксиди різних металів, в першу чергу А12О3, ThО2 і W2О5;
останні дуже активні при 300 – 360 °, але деякі процеси дегідратації протікають і
при 230 – 250 °.
2. ВНУТРІШНЬОМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ
2.1. Дегідратація спиртів
Розкладання парів етилового спирту на етилен і воду (каталітичне) було
першою, історично відомої реакцією в гетерогенній фазі. Різні спирти при
високих температурах виділяють воду, перетворюючись в олефіни по загальній
реакції:
4
РЕАКЦІЇ
ДЕГІДРАТАЦІЇ
ВНУТРІШНЬО–
МОЛЕКУЛЯРНА МІЖМОЛЕКУЛЯРНА
Гомоконденсація Гетероконденсація
Конденсаційна
полімеризація
При цьому можливе утворення і простих ефірів, але практично воно має
місце лише для метилового і етилового спиртів, так як всі інші первинні (І)
спирти, починаючи з пропілового, вже при порівняно низьких температурах
мають тенденцію (швидко зростаючу з молекулярною вагою) до утворення
олефінів. Вторинні (ІІ) і третинні (ІІІ) спирти утворюють тільки олефіни.
Вищі І спирти, починаючи з амілового, розкладаються (над А12О3) з
утворенням суміші різних ізомерних олефінів, але з тим же числом вуглецевих
атомів, що і в початковому спирті.
ІІ спирти при дегідратації можуть перетворюватися в 2 ізомерних олефина:
У багатьох випадках ця реакція протікає набагато складніше через
вторинних процесів ізомеризації.
При нормальній дегідратації вторинних спиртів з великим виходом
утворюється той олефін, який виходить шляхом виділення водню від більш
складного радикала.
Цікаво протікає дегідратація пінаколінових спиртів загального типу
RR'R"CCHOHR"'. В результаті виділення води під дією різних агентів
утворюються олефіни. Для найпростішого пінаколінового спирту реакція йде за
такою схемою:
У випадках більш складних пінаколінових спиртів виходять суміші олефінів
(утворення скелету пінакона – ретропінаколіпові перегрупування).
ІІІ спирти дегідрагуються з великою легкістю при нагріванні з безводним
бісульфатом калію, мурашиної, щавлевої кислоти і т. ін. В залежності від
структури ІІІ спирту можуть вийти 1 - 2 - 3 олефіна. У найпростішому випадку
при дегідратації ІІІ спиртів з однаковими радикалами виходить лише 1 ізомер:
5
Дегідратація різних граничних одноатомних спиртів представляє шлях для
отримання різноманітних олефінів, які після гідрування дають парафіни різної
будови. Пізнання властивостей і поведінки індивідуальних вуглеводнів сприяло
вирішенню питань про придатність їх в якості палива, про зв'язок між складом і
детонаційної здатністю бензину, про залежність між властивостями палива і
структурою вуглеводнів.
Дегідратацією спиртів з наступним гідруванням олефінів були отримані і
вивчені ізомерні гексани, гептани, октани, більшість нонів і декани. Результатом
робіт по дегідратації спиртів була поява таких видів індивідуального авіапалива,
як неогептан, неогексан, тріптани і ін.
Аналогічними шляхами можна зневоднені і ненасичені спирти. Карбінол
олефінового ряду перетворюються в дієнові вуглеводні. Особливо легко в
олефіновому ряду дегідратуються третинні спирти.
Більшість ненасичених спиртів при дегідратації перетворюються в дієнові
вуглеводні, які є каучукогенами.
Спирти типу RCH = CHCHOHCH2R виділяють воду в 2 напрямках
Дієновий в/в Аленовий в/в
(RCH = CH-CH = CHR') (RCH = C = CHR ')
Ацетиленілові спирти в залежності від умов можуть вести себе по-різному.
ІІІ ацетиленілкарбіноли дуже легко перетворюються в відповідні вінілацетилен, в
присутності ж лугів вони розпадаються на кетон і ацетиленовий вуглеводень:
Над дегідратуючими каталізаторами (А12О3) ІІІ спирти майже кількісно
реагують по (а) і лише з малою швидкістю по (б). Так само поводяться і ще більш
ненасичені диацетиленілові спирти:
6
Утворені при дегідратації вуглеводні з перехрещеними вінілацетиленовими
зв'язками зараз же полімеризуються.
В. Грин’яр і Р. Ескурру знайшли, що при перегонці ІІІ граничних або
ненасичених спиртів у міру підвищення температури напрямок реакцій
змінюється і при 650 - 700° замість дегідратації відбувається повний розпад на
кетон і відповідний вуглеводень.
Ця реакція перевірена на великому числі різних теоретичних спиртів і є для
них спільною. Ароматичні спирти, кетоспирти і аналогічні карбіноли і кетоли
також легко виділяють воду над каталізаторами. Наприклад, з β-фенілетилового
спирту або фенілметилкарбінолу отримують стирол
який є одним з інгредієнтів каучуку буна S, а також застосовується для
полімеризації в полістироли і т. д.
Гліколі зневоднюються внутрішньо-молекулярно за різними напрямками,
виділення 1 молекули води веде до утворення оксидів олефінів, альдегідів і
кетонів. Ці реакції протікають під дією сірчаної або фосфорної кислот,
хлористого цинку і т. ін.
Дегідратація пінаконів пов'язана з пінаколіновим перегрупуванням, що
легко відбувається під дією різних мінеральних кислот або I2. Принципово
перегрупування полягає в переміщенні одного з радикалів:
Ця реакція, відкрита А. М. Бутлеровим, називається пінаколіновою.
Механізм пінаколінового перегрупування представлений наступною
схемою:
7
Згідно з електронними уявленням, всі речовини, що сприяють
пінаколіновому перегрупуванню, електрофільні, тому головною стадією процесу
є виділення однієї гідроксильної групи і проміжне утворення іона карбонія.
Електронний дуплет, загальний для атома вуглецю і гідроксилу, утримується
гідроксилом при відщепленні його, тому атом вуглецю з секстетом електронів
заряджається позитивно (іон карбонія). Завдяки цьому відбувається переміщення
радикала з повним електронним октетом від сусіднього атома вуглецю, водневий
же атом залишилася гідроксильної групи відщеплюється у вигляді протона,
отримавши позитивний заряд.
Пінаколінові перегрупування вивчені не тільки для пінаконів і
пінаколінових спиртів, а й для великого числа інших з'єднань - аліциклічних
спиртів, похідних оксидіфенілу і ін.
2.2 Отримання дієнів з гліколей
Повна дегідратація гліколей призводить до дієнових вуглеводнів. Ця реакція
являє інтерес для отримання деяких синтетичних каучуків. Для синтетичних
каучуків велике значення має дивініл, що отримується з етилового спирту по С. В.
Лебедєву, дегідлруванням бутан-бутенової фракції або з ацетилену.
Метод отримання дивініла з ацетилену був вперше розроблений І. І.
Остромисленським в 1915 р. Так як в основі процесу лежить реакція Кучерова, то
правильніше його називати методом Кучерова - Остромисленського. Дивініл
виходить в результаті 4 послідовних реакцій:
2.3 Дегідратація карбонільних і карбоксильних з'єднань
8
Дієнові вуглеводні можуть бути отримані при дегідратації альдегідів і
кетонів. Відомо, що з масляного и валеріанового альдегідів над алюмосилікатним
каталізатором при 500 600 ° утворюються дивініл і ізопрен. Метилізопропілкетон
теж утворює ізопрен. Ці реакції протікають в декілька стадій за загальною
схемою:
Альдегід або кетон спершу енолізується, і після виділення води
відбувається перерозподіл водню (алюмосилікати сприяють ізомеризації):
При дегідратації оцтового ангідриду при 550-650 ° над різними окисними
каталізаторами може бути отриманий кетен, який представляє великий інтерес і
має практичне значення:
Однак так як сам кетен є джерелом для синтезу оцтової кислоти, ацетатів і
інших її похідних, в даний час його отримують у великих масштабах з ацетону
піролізом при 600-690 °:
Кетен представляє великий інтерес і завдяки здатності переходити в
димерний стан - дикетен СН3СО-СН=С=О, який під дією води або інших
реагентів перетворюється в ацетооцтову кислоту або її похідні.
2.4 Інші види внутрішньомолекулярної дегідратації
Гліцерин при 110-120 ° в присутності водовіднімаючих реагентів (A12(S04)3,
KHS04, А1203, НСООН, (СООН)2) виділяє воду, перетворюючись в акролеїн:
Відомі й внутрішні ефіри гліцерину. Дегідратація вищих багатоатомних
спиртів систематично не вивчалася. Відомо лише, що зі збільшенням числа
9
гідроксильних груп підвищується і число можливих ангідроформ. Пентити і
гексити під дією водовіднімаючих реагентів перетворюються в фурфурол і
левулінову кислоту.
Оксикислоти, в залежності від взаємного положення гідроксильних і
карбоксильних груп, ведуть себе по-різному: α-оксикислоти при дегідратації
перетворюються в лактид; β-оксикислоти утворюють ненасичені кислоти, γ- і δ-
оксикислоти - лактони.
3. МІЖМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ
3.1. Гомоконденсація
3.1.1 Отримання простих ефірів з спиртів
При виділенні води з 2 або декількох однакових молекул спирту
утворюються сполуки різного молекулярного ваги, величина якого може бути
дуже великий (наприклад, полигліколі).
Найпростішим прикладом цієї групи реакцій служить отримання простих
ефірів з індивідуальних спиртів. Утворення діетилового ефіру з етилового спирту
є найбільш давно відомої реакцією.
Діетиловий ефір виходить при нагріванні спирту з концентрованої сірчаної
кислотою при 140 °. Процес йде поступово через проміжне утворення
етилсірчаної кислоти:
Аналогічно отримують прості ефіри і з інших спиртів. Метиловий спирт із
сірчаною кислотою легко утворює диметиловий ефір. Вищі спирти, починаючи з
бутилового, утворюють прості ефіри з малими виходами, так як наростає
тенденція до утворення олефінів.
У гомогенній фазі можна отримувати і змішані ефіри: 1) суміш двох спиртів
реагує з H2S04 або ж 2) алкілсерная кислота розкладається іншим спиртом:
Таким шляхом можна отримувати різні змішані ефіри з СН3ОН, С2Н6ОН і
С3Н7ОН, але вищі спирти, починаючи з бутилового, утворюють головним чином
10
олефіни. Однак з 85% H2SO4 при 135 - 140° з етилового і амілового спиртів
виходить суміш диетилового, диамілового і етиламілового ефірів. Принципово
утворення змішаних ефірів має бути віднесено до реакцій гетероконденсації
(п.2.2).
Прості ефіри ІІ спиртів виходять важко, ІІІ спирти їх майже не утворюють.
Ароматичні спирти поводяться дещо інакше; бензгідрол з розбавленою сірчаною
кислотою (1:5) при 180 ° утворює з високим виходом простий ефір:
Прості ефіри з фенолів виходять важче. Фенол дає високий вихід
дифенілоксіду з побічним утворенням окису дифенілену:
У разі інших одноатомних фенолів процес протікає аналогічно, але виходи
ефірів значно нижче.
3.1.2 Отримання «диспиртів»
У 1899 р М. Герб знайшов, що одноатомні І спирти під дією лугу можуть
перетворюватися в спирти з подвоєним числом атомів вуглецю, або «диспирти».
Вважалося, що ці цікаві конденсації протікають шляхом міжмолекулярної
відщеплення води від 2 молекул спирту, причому в цій реакції бере участь
гідроксильна група однієї молекули спирту і атом водню від α-вуглецевого атома
іншої молекули за схемою:
Однак ретельні дослідження показали, що ці реакції протікають складніше -
через дегідрування в альдегід.
3.1.3 Дегідратація гліколей і вищих багатоатомних спиртів
Гліколі при міжмолекулярному виділенні води можуть поступово
перетворюватися в полигліколі. Звичайний етиленгліколь під дією
11
водовіднімаючих засобів при нагріванні утворює спершу дигліколь → полигліколі
різної складності - від в'язких рідин до твердих речовин. Наприклад, гексамер
виходить по реакції:
Полигліколі і їх ефіри знаходять застосування в якості розчинників,
пластифікаторів і т. ін..
Ангідризація гліколей може проходити і з утворенням повного
внутрішнього ефіру; з етиленгліколю при цьому виходить діоксан:
До діоксану структурно близький морфолін з диетаноламіну:
Діоксан і морфолін є чудовими розчинниками.
Гліцерин, аналогічно гліколям при міжмолекулярному виділенні води,
утворює різні поліконденсованеі гліцерини, що мають технічне значення.
Звичайний гліцерин завжди містить близько 2% дигліцеріна, а при гідролізі жирів
під тиском кількість полі гліцеринів доходить до 6 - 7%.
Найпростіший дигліцерін виходить по реакції:
Так само протікає і подальше утворення тригліцеринів і більш складних
полігліцеринів:
У присутності водовіднімаючих каталізаторів виходять ще більш складні
полігліцерини, що призводять до утворення твердих неплавких полімерів, що
дають еластичні плівки з тривимірних молекул:
12
3.1.4 Дегідратація карбонових кислот
Теоретично при виділенні води з молекули монокарбонових кислот повинні
виходити похідні кетена:
За цією схемою найпростіша з кислот - мурашина - дегідратується з
утворенням окису вуглецю:
Дегідратація мурашиної кислоти є зручним способом для отримання чистої
СО, що широко застосовується в лабораторній практиці.
Одноосновні карбонові кислоти, піддаючись міжмолекулярної дегідратації,
переходять в ангідриди (оцтовий ангідрид - при пропущенні парів крижаної
оцтової кислоти через нагріту кварцову трубку):
Оцтовий ангідрид у великих кількостях застосовують для ацетилювання
целюлози.
3.1.5 Отримання кетонів з карбонових кислот і їх сумішей
До реакцій, пов'язаних з міжмолекулярними дегідратації, відноситься
отримання кетонів з кислот (кетон розщеплення кислот) за загальною схемою:
Ця проста реакція вперше описана Г. Яном, який пропусканням пари
оцтової кислоти над цинком при 300 ° отримав ацетон, а з масляної кислоти -
дипропілкетон.
На підставі великого числа дослідів були зроблені наступні висновки:
1) виходи кетонів знижуються зі зростанням молекулярної ваги кислот,
2) кислоти ізобудови дають менші виходи кетонів, ніж ізомерні нормальні
кислоти,
13
3) чисто ароматичні кислоти утворюють лише невеликі кількості кетонів,
так як піддаються, головним чином, декарбоксилюванню,
4) жирно-ароматичні кислоти, як і аліфатичні, дають високі виходи кетонів.
Було встановлено, що суміші кислот утворюють змішані кетони
Різні автори вивчали механізм кетонізації кислот. Сквібб вважав, що
утворення кетонів протікає через попереднє перетворення кислоти під дією
каталізатора в сіль, яка потім розкладається з утворенням кетону за відомою
реакції Вільямсона:
З інших запропонованих схем освіти кетонів з кислот можна вказати на
роботу О. Нейнгофера і П. Пашке, які вважають, що кислоти або їх солі спершу
перетворюються в β-кетокислот або їх солі, які потім декарбоксилюються:
Перетворення карбонових кислот в кетони є простим і зручним методом
препаративної отримання кетонів з високим виходом. Широкому застосуванню
отримання кетонів з кислот досі перешкоджала мала доступність кислот і їх
ефірів. Однак тепер, завдяки розробці технічних методів окислення парафінів в
кислоти і синтезу спиртів, процес кетонізації кислот повинен отримати технічну
реалізацію.
3.2 Гетероконденсація
Реакції виділення води з 2 або декількох молекул, що містять різні
функціональні групи, представляють дуже великий і важливий розділ органічної
хімії (конденсації з виділенням води). Ці процеси ведуть до утворення
високомолекулярних сполук. Шляхом міжмолекулярних каталітичних
конденсацій можуть бути отримані не тільки лінійні, але і тривимірні молекули.
3.2.1 Отримання складних ефірів
14
Утворення складних ефірів при спільній дегідратації кислот і спиртів є
прекрасною ілюстрацією закону дії мас, так як в рівноважної системі
зміна кількості одного з компонентів викликає зрушення рівноваги в ту чи
іншу сторону. Реакція етерифікації сильно прискорюється в присутності
каталізаторів. На прикладі утворення інших складних ефірів було знайдено, що
швидкість реакції зростає з підвищенням кількості каталізатора.
Значну увагу було приділено питанню швидкості етерифікації в залежності
від будови і молекулярної ваги спиртів і кислот. Вирішальну роль відіграє
структура молекули і положення гідроксилу. Як правило, з підвищенням
молекулярної ваги І спиртів швидкість етерифікації падає. У разі ізомерних
спиртів І мають максимальну швидкість етерифікації, ІІІ - мінімальну. Такий же
закономірністю володіють і гліколі: так, швидкість етерифікації І гліколей 45 -
42%, ІІ 30 - 15%, ІІІ - близько 1%. Феноли по швидкості етерифікації близькі до
ІІІ спиртів (1,75%)
Ароматичні карбонові кислоти етерифікування повільніше, ніж аліфатичні,
але реакції можна прискорити введенням великих кількостей каталізатора. В
окремих випадках швидкість утворення складних ефірів у ароматичних кислот
близька до нуля. Залежність між швидкістю реакції та будовою кислот вивчена
досить добре. Було знайдено, що введення заступників в ароматичні кислоти
знижує швидкість утворення складних ефірів. Наявність заступника в орто-
положенні найбільш сильно гальмує реакцію; при заступниках в мета- і пара-
положенні швидкість трохи зростає.
2-Хлор-1-нафтойна кислота взагалі не дає складного ефіру, а 3-хлор-1-
нафтойна кислота утворює 90% ефіру.
Таким чином, явища уповільнення ефіроутворення пояснюються тим, що
заступники в дуже сильному ступені ускладнюють протягом хімічної реакції
внаслідок певного розташування їх по відношенню до реагує групі (просторові
труднощі).
15
Гліколі, як відомо, здатні з кислотами давати кілька типів ефірів - неповні,
повні та змішані ефіри (неповні прості ефіри називаються целозольви). Технічно
важливі моно- і диацетат етиленгліколю, які застосовують для розчинення
ацетилцелюлози при виготовленні спеціальних лаків. Целозольви утворюються і
при взаємодії простих моноефірів гліколю з кислотами:
Температура кипіння целозольвів значно вище, ніж відповідних ацетатів, і
вони мають пружністю парів меншою, ніж ацетати з тією ж температурою
кипіння. Завдяки цим властивостям целозольви застосовують для отримання
нітроцелюлозних лаків, замість звичайних ацетатних, що дає можливість,
внаслідок уповільненої висихання, отримувати більш рівномірні покриття і
блискучі поверхні. Так само виходять і карбітоли - моноалкільні ефіри дигліколю:
Карбітоли є прекрасними розчинниками ефірів целюлози, смол, барвників,
пластифікаторів, що, разом з целозольви, робить їх цінними технічними
розчинниками.
Аналогічним шляхом можна отримувати складні ефіри гліцерину та інших
вищих спиртів.
Мала швидкість взаємодії спиртів з кислотами і сильне прискорення реакції
в присутності каталізаторів вказує, що реакцію полегшує утворення проміжних
сполук або комплексів.
Реакції ефіроутворення відносяться до процесів каталізу кислотами. Останні
діють як каталізатори, що доставляють протон (каталіз іонами водню). За
сучасними поглядами іон водню ніколи не буває у вільному вигляді, а пов'язаний
або з Н2О у вигляді іона гідроксонію Н3О+
, або з молекулою спирту у вигляді
ROH2
+
, що полегшує протікання реакції ROH2
+
+ R'COOH↔R'COOR + Н3О+
в
результаті підвищення числа активних зіткнень. Новітніми дослідженнями
встановлено, що при ефіроутворенні в кислоті руйнується зв'язок RCO - ОН, а в
спирті RO - Н; проте можливий і розпад RCOO - Н-зв'язку.
16
Складні ефіри мають велике технічне застосування. Завдяки приємному
запаху і нешкідливості вони здавна використовуються в кондитерській справі,
парфумерії, широко застосовуються як пластифікатори, розчинники. Так, етил,
бутил- і амілацетати розчиняють целулоїд (нітроцелюлозні клеї); дибутилоксалат
є пластифікатором нітроцелюлози. Ацетати гліцерину служать желатінизаторами
ацетилцелюлози і фіксаторами духів. Аналогічне застосування знаходять сіпаліни
- складні ефіри адипінової та метиладіпінової кислот (целозольви).
Високомолекулярні складні ефіри, наприклад метилолеат, бутилпальмітат,
ізобутиллаурат і ін., застосовуються в текстильній промисловості для обробки
паперових, вовняних і шовкових тканин, терпінілацетат і метиловий ефір
коричної кислоти - як інсектициди.
3.2.2 Отримання ацеталей і кеталей
Перетворення суміші спирту з альдегідом в ацеталь протікає з виділенням
води:
Ацеталь можна розглядати як двоатомний ефір гідратної форми альдегіду,
стабілізованою введенням радикалів замість водню в гідроксильні групи. Ацеталі
можна отримувати в присутності сильних мінеральних кислот або солей - FeCl3,
K2SО4, (NH4)2SО4, NH4C1, а також при дії на альдегіди ортомурашиного ефіру:
Щодо останнього способу отримують і кеталі, які іншим шляхом не
утворюються.
Для отримання будь-яких ацеталей або кеталей був запропонований новий
зручний метод - конденсація альдегідів або кетонів з ортокремневими ефірами
при стоянні їх суміші в спиртовому розчині зі слідами НС1.
Лише для отримання вищих ацеталей потрібно нагрівання; виходи
досягають 70 - 90% від теоретичного. Спирт в цих реакціях відіграє роль
розчинника:
17
Ацеталі і кеталі отримують також конденсацією ацетилену і його гомологів
з спиртами або фенолами.
3.2.3 Конденсація циклічних вуглеводнів зі спиртами і фенолами
У присутності суміші H2SО4 і СН3СООН бензол і бензгідрол реагують з
утворенням трифенілметану:
Аналогічно з бензгідролу і толуолу виходить дифенілтолілметан. Цей
процес був поширений потім на взаємодію бензгідролу і його похідних з різними
сполуками, що мають активні СН2-групи (ефіри β-кетокислот, β-дикетони і т. ін.)
за загальною схемою:
При взаємодії ароматичних вуглеводнів з ароматичними спиртами в
присутності А1С13 також можна отримати похідні дифеніл- або трифенілметана.
При дії бензилового спирту на бензол виходить дифенілметан з домішкою о- і п-
дибензілбензола, антрацену та інших вуглеводнів:
Якщо реакцію проводити з вторинними ароматичними спиртами, то
виходять третинні вуглеводні:
Спирти від етилового до амілового включно реагують з бензолом і
толуолом при 110 - 140 ° в присутності А1С13, в результаті чого утворюється
суміш алкілованих бензолів. Аналогічно реагують зі спиртами нафталін, фенол,
крезоли, анізол в присутності безводного хлорного заліза.
На підставі великого числа досліджень І. П. Цукерванік встановив механізм
алкілування ароматичних вуглеводнів спиртами в присутності кислих
каталізаторів по приблизною схемою:
18
3.2.4 Конденсація ароматичних вуглеводнів і їх похідних з альдегідами і
кетонами
Ароматичні вуглеводні у присутності концентрованої сірчаної кислоти
конденсуються з альдегідами або кетонами в різні похідні дифенілметану:
З альдегидами добре реагують різні аліфатичніе нітроз’єднання за схемою:
Процес цей в даний час отримав дуже широке поширення. Ним
користуються для конденсації різноманітних вуглеводнів, фенолів, нафтолів і їх
похідних з різними альдегідами, кетонами, кетокислот, хінонами і іншими
сполуками.
Прикладом сучасного застосування цієї реакції є синтез ди-n-
дихлордифенілтрихлоретану - найсильнішого інсектициду, широко відомого під
назвою ДДТ, який отримують з хлорбензолу і хлораля при нагріванні з сірчаною
кислотою за схемою:
3.2.5 Хлорметилування (реакція Блана)
Великий інтерес представляють конденсації мурашиного альдегіду з
бензолом і його гомологами в присутності кислотних каталізаторів. Реакція
протікає за загальною схемою:
Таким шляхом можна дуже просто вводити в кільце - СН2С1 (хлорметильну
групу), тому процес називається хлорметилюванням. Як встановив Г. Блан,
реакція поширюється і на гомологи бензолу, тобто є новим методом введення
СН2С1- групи в ароматичне кільце з виходами до 80%.
19
Методом хлорметилювання можна отримувати з бензолу толуол:
Отримувані хлоровані в бічному ланцюзі вуглеводні можна потім
відновлювати, що дає можливість переходити від нижчих до вищих метилових
ароматичних вуглеводнів:
І. С. Йоффе застосував хлористий водень для конденсації ароматичних
альдегідів з фенолами при отриманні оксифуксонових барвників. Бензальдегід з
гваяколом утворює до 80% 4,4-диокси-3,3- диметокситрифенілметана, при
окисленні якого виходить відповідний барвник - гваякольний аналог бензауріна -
бензгваурін:
Зокрема, вказаний метод був ними запропонований, і дав добрі результати
для отримання гваякольного аналога ауріна - 4,4-диокси-3,3-тріметоксіфуксона.
Цей препарат, відомий під назвою руброфен, або руброкол (I), або, за
пропозицією І. С. Йоффе, гваурін, знайшов застосування при лікуванні
нелегеневих форм туберкульозу. Його отримують (через відповідне лейкопохідне)
при конденсації гваякола з ваніліном в присутності НСl за схемою:
3.2.6 Синтез арилакрілових кислот і їх похідних
Великий інтерес представляє реакція Перкіна, що веде до отримання
коричної кислоти і різних її похідних (арилакрілові кислоти). Для проведення цієї
20
реакції нагрівають суміш ароматичного альдегіду з ангідридом аліфатичної
кислоти в присутності натрієвої солі тієї ж кислоти. Реакція протікає по загальній
схемі:
При наявності в кільці ароматичного альдегіду фенольного гідроксилу в
орто-положенні відбувається циклізація з утворенням кумарину:
Ця реакція має широке застосування для отримання різних β-арилакрілових
кислот, від яких можна перейти до арилетиленам, арилацетиленам,
арилацетальдегідам, арилетиламінам і т. ін.
В даний час відомо, що реакція отримання коричної кислоти і її похідних є
альдольної конденсацію альдегіду з ангідридом кислоти, сіль ж кислоти, як
речовина основного характеру, сприяє енолізації ангідриду. Загальну схему цієї
реакції можна представити таким чином:
З реакцією Перкіна подібна реакція конденсації ароматичних альдегідів зі
складними ефірами під дією натрію і слідів абсолютного спирту:
Ця ж реакція може бути застосована і для отримання ненасичених кетонів:
Аналогічним методом отримують полієналі, причому хорошим
каталізатором для цієї мети є піперидинацетат. З бензальдегіда з кротоновим
альдегідом таким чином було отримано 5-фенілпентадіен-2,4-аль
а також інші полієналі:
21
До реакцій Перкіна близькі реакції конденсації малонових ефірів з
альдегідами під дією органічних підстав - диетиланіліну, аніліну, піперідіну і ін.
(Реакція Кневенагеля). Як відомо, цей спосіб дуже зручний для отримання
ненасичених одноосновних кислот:
Аніонообмінні смоли (типу амберліту) каталитично активують реакції
конденсації альдегідів зі складними ефірами (типу ацетооцтового, ціанооцтового,
малонового).
У препаративної хімії досить часто користуються азлактонним синтезом
Ерленмейера, в основі якого лежить також метод Перкина [43]. Азлактонний
синтез дозволяє отримати різні амінокислоти.
Аналогічно з бензальдегида і дікетопіперазін виходить β-фенілаланін:
З ізомасляного альдегіду так само отримують лейцин, а з індол-β-альдегіду
- триптофан і т. ін..
3.2.7 Дегідратації гетероциклічних сполук
П'ятичленні гетероцикли – фуран, тіофен і пірол-близькі один до одного не
тільки структурно, але і по ряду хімічних перетворень. Ця близькість
підкреслюється тим, що їх можна отримувати багатьма загальними методами
синтезу:
22
Детальніше, по А. М. Чичибабіну, спершу виходить оцтовий альдегід, який
в своїй енольної формі (вініловий спирт) і утворює перераховані гетероцикли за
схемою:
Ю. К. Юр'єв припустив, що всі ці синтези протікають через стадію
проміжного утворення фурану, який потім переходить в інші гетероцикли. Ці
роботи вперше встановили можливість взаємних перетворень п'ятичленних
гетероциклів. Згідно Ю. К. Юр'єву, такі перетворення протікають через проміжне
розщеплення п'ятичленних кілець з утворенням нестійких з'єднань:
Найлегше протікають перетворення фурану. Ці переходи являють собою
загальну для всіх цих гетероциклів реакцію; вони були потім здійснені для
отримання піролідину, тіофана або селенофану з тетрагідрофурану з аміаком,
сірководнем або селениста воднем відповідно. Цілком аналогічно поводяться і
гомологи цих гетероциклів. Якщо замість аміаку брати аміни, то виходять N-
заміщені піроли:
23
Відкриті Ю. К. Юр'єв реакції є зручним методом для синтезу
найрізноманітніших похідних тіофену і пирролу, а також розкривають генезис
цих сполук в природі.
4. ПОЛІКОНДЕНСАЦІЯ (КОНДЕНСАЦІЙНА ПОЛІМЕРІЗАЦІЯ)
Поліконденсацією називають реакції між однаковими або різними
молекулами органічних сполук, що призводять до утворення високомолекулярних
продуктів, причому, як і при звичайних конденсації, виділяються Н2О, H2S, NH3 та
ін. Найчастіше поліконденсації протікають з виділенням води.
Звичайні конденсації, наприклад утворення складних ефірів при взаємодії
спиртів з кислотами, гліколей з одноосновними кислотами, одноатомних спиртів з
двоосновний кислот, до утворення високомолекулярних сполук не призводять.
Для поліконденсації необхідно, щоб кожна з реагуючих молекул була
щонайменше біфункціональною тобто містила б або 2 групи ОН, або 2 групи
-СООН, або ОН і СООН. Біфункціональні з'єднання можуть давати лише довгі
лінійні молекули (лінійні полімери).
У разі трифункціональних молекул при поліконденсації утворюються
тривимірні полімери, як, наприклад, тверді і неплавкі складні полі гліцерини. Інші
приклади – утворення гліфталей, фенолопластів, амінопластів і т. ін.
Реакції поліконденсації, як і звичайні конденсації, вимагають деякої енергії
активації, тому вони протікають лише при нагріванні. Процес йде поступово,
тобто зростання ланцюгів відбувається за рахунок послідовного приєднання
молекул один до одного. Тому поліконденсації протікають повільно, чим вони
відрізняються від полімеризації, що проходить швидко по ланцюговому
механізму при низьких температурах. Часто при поліконденсації первинної
реакцією є міграція атома водню з однієї молекули в іншу, як при альдольної
ущільненнях, реакції Перкіна і аналогічних процесах.
24
4.1 Отримання алкідних і епоксидних смол
При взаємодії багатоатомних спиртів з багатоосновними карбоновими
кислотами в присутності водовіднімаючих засобів отримують складні продукти
поліконденсації, що призводять до утворення високомолекулярних і твердих
конденсат, відомих під назвою алкідних смол. Ці сполуки являють собою
поліконденсовані складні ефіри; так як їх часто отримують з фталевої кислоти і
гліколю або гліцерину, то такі смоли відомі також під назвою гліфтальових смол,
або просто гліфталю.
При конденсації етиленгліколю на фталевий ангідрид при 150 °
відбувається поступове утворення сиропоподібної маси, яка потім
перетворюється в світлий склоподібний продукт, добре розчинний в органічних
розчинниках. При реакції спершу утворюється моноефіри гліколю
який, реагуючи далі, перетворюється в довгий лінійний конденсат:
З спиртів і кислот, що володіють 2 функціональними групами, виходять
лише лінійні полімери; такі підлогу і конденсату з граничних або ненасичених
двоосновний кислот і гліколів знайшли технічне застосування для отримання
речовин з каучукоподібними властивостями. Ці полімери, або як їх називають-
паракони, гнучкі, розтяжні (майже вчетверо), добре протистоять нагріванню і
маслу.
Процес взаємодії фталевого ангідриду з гліцерином часто проводять в
присутності конденсують або водовіднімаючих засобів. Ефіроутворення спочатку
протікає дуже легко і швидко досягає 50%, причому утворюється суміш 1 і 2
заміщених гліцеридів:
25
Після цього швидкість реакції сповільнюється і весь процес йде в 2 стадії:
швидка фаза реакції відповідає утворенню лінійного полімеру, повільна –
«зшивання» в тривимірну структуру шляхом взаємодії молекул фталевого
ангідриду з вторинно-спиртовими групами лінійного полімеру:
Гліфтальові смоли, що застосовуються для різних цілей, піддають
модифікації. Модифікують агентами є додаються до них висихають або
висихають масла, аліфатичні кислоти, касторове масло, природні або синтетичні
смоли і ін.
Таким чином можна отримати маслорозчинні або нерозчинні, гнучкі,
еластичні або тверді смоли і т. ін..
Розрізняють 3 типи модифікованих алкідних смол.
1) невисихаючі смоли, одержувані при додаванні стеаринової,
пальмітинової, олеїнової та інших кислот, які не висихають масел. Зазначені
добавки підвищують розчинність, гнучкість і зменшують чутливість смол до
26
затвердіння при нагріванні. Добавки каніфолі і шелаку збільшують розчинність і
крихкість. Смоли цього типу застосовують, головним чином, як пластифікатори.
2) Висихаючі смоли, одержувані введенням в смолу тунгового, періллового
і інших масел, що висихають. Введення цих добавок сильно змінює властивості
смоли, і плівки з таких смол швидко тверднуть на повітрі, подібно висихає масел.
Такі смоли часто називають «кисеньозворотними» і застосовують для різних
покриттів.
3) Алкідні смоли, модифіковані іншими синтетичними смолами, містять
добавки феноло- або амінопластів, що знижує розчинність, набухаємість,
гнучкість і т. ін .; в них часто додають також і масла, що висихають.
В останні роки швидкий розвиток і промислове значення отримали
епоксидні смоли, полімери яких мають ряд чудових якостей. Найпростішим
епоксиз’єднання є окис етилену, давно знайшла різноманітне застосування в
хімічній промисловості. Завдяки нестійкості тричленого кільця в окису етилену на
її основі шляхом конденсації з амінами, спиртами, фенолами, кислотами та
іншими класами органічних сполук можна легко отримувати похідні, що
володіють високою емульгує і флотаційного здатністю, миючими та екстрагують
властивостями.
Епоксидні смоли, відомі зараз у великій кількості варіантів і комбінацій,
відрізняються рядом особливо цінних якостей: великий адгезію, міцністю,
хорошими діелектричними властивостями і відносно високою для органічних
полімерів термостабільністю. Вони отримують все більше застосування, але
недоліком їх є токсичність.
4.2 Отримання фенолопластів
Продукт поліконденсації фенолу з формальдегідом відомі під загальною
назвою бакеліти. Останні були відкриті в 1909 р Л. Бейкелендом, звідки і їхня
назва. Бакелітом (крім целулоїду) є першими синтетичними смолами, які мають
велике і різнобічне практичне застосування. Таким конденсації можуть
піддаватися найрізноманітніші феноли і альдегіди, і одержувані продукти носять
загальну назву фенолопластів, або фенопластів.
27
При конденсації фенолу з формаліном в солянокислому середовищі була
отримана забарвлена нерозчинна і неплавкі смола. Конденсація в лужному
середовищі проходить інакше. Так, виявилося, що при конденсації фенолу з
формальдегідом виходить салігенін (орто-ізомер) в суміші з іншими
фенолоспиртами:
Аналогічні фенолоспирти виходять і з інших фенолів з формальдегідом.
При дії на салігенін розведеними мінеральними кислотами відбувається
конденсація з утворенням саліретіна- жовтуватого порошку, розчинного в спирті і
лугах.
Салігенін при конденсації легко дегідратується в смолоутворюючі
речовини. Така дегідратація відбувається при простому нагріванні, але значно
прискорюється при добавках сильних кислот.
Дуже цікаві феноло-формальдегідні смоли. Ці смоли були всебічно вивчені,
причому виявилося, що такого роду поликонденсация протікає по-різному в
залежності від застосування кислих або лужних каталізаторів; при цьому
утворюються розчинні в органічних розчинниках новолаки та резиноїди А,
термоплавкі, але нерозчинні резиноїди В і нерозчинні і неплавкі резиноїди С.
Кислі каталізатори сприяють протіканню реакцій, які можуть бути
представлені наступною імовірною схемою:
Конденсація 15 молекул фенолу з 14 молекулами формальдегіду в
присутності невеликих кількостей соляної кислоти призводить до утворення
новолак. При подальшій дії формальдегіду на новолак при нагріванні
утворюються послідовно:
28
Новолакові смоли, ймовірно, являють собою суміші різних лінійних
полімерів:
Вони розчиняються, і з них отримують різні лаки, просочення і покриття.
Резиноїди А, В і С, або як їх інакше називають - бакеліти, розрізняються за
своєю структурою.
Бакеліт А має структуру, близьку до новолак, тобто є лінійним полімером
наступного передбачуваного будови:
При взаємодії новолак з формальдегідом утворюються тривимірні
структури бакеліта В і С:
29
Точна будова бакелітом В і С невідомо, і. можливо, вони представляють
собою структури з найрізноманітнішим розташуванням метиленових містків.
Рентгенограми бакеліта С показують, що він близький до аморфним речовин.
В даний час бакелітом отримують в різних країнах у величезних кількостях.
Так як бакелітом нерозчинні, неплавки і неелектропровідних, їх широко
застосовують для виготовлення електроізоляторів.
Для отримання фенолопластів придатні різні феноли і альдегіди. Хороші
тверді смоли отримують при конденсації фенолу з фурфуролом (дурить). У
численних патентах і роботах рекомендуються фенолопласти з крезолів,
ксиленолів, хлорованих фенолів, резорцину, саліцінової кислоти та інших сполук
фенольного характеру. Замість формальдегіду можна брати оцтовий альдегід,
масляний альдегід, ацетон і т. ін.
4.3 Отримання амінопластів
30
Конденсація амінів з різними кисеньмісткими сполуками протікає дуже
легко. Взаємодія ароматичних амінів з формальдегідом приводить до утворення
твердих полімерних розчинних смол – мають лінійну структуру:
Велике значення мають склоутворюючі продукти поліконденсації сечовини
з формальдегідом. Багато дослідників вважають, що цей процес найкраще йде у
водному розчині. Залежно від співвідношення реагентів виходять різні продукти.
Так, в лужному середовищі еквімолекулярної кількості сечовини і формальдегіду
утворюють монометилолмочевіну
при надлишку ж формальдегіду-діметилолмочевіну:
При конденсації сечовини з формальдегідом в присутності NH4OH виходить
циклічний тример:
При обережній конденсації сечовини з формальдегідом утворюються
безбарвні і прозорі, як кришталь, смоли (органічне скло, поллопази).
Реакції сечовини з формальдегідом та спиртами можна представити
наступними схемами:
Подальша конденсація з виділенням молекул спирту призводить до
утворення сітчастих молекул. У разі конденсації сечовини і формальдегіду з
31
гліфталю одержувані продукти дуже різноманітні за структурою. Ймовірно, перші
стадії конденсації відбуваються за схемою:
Такі модифіковані смоли застосовуються в даний час для виробництва
лакофарбових матеріалів та інших плівкових покриттів, так як вони добре
розчинні в оліях, спирті та інших органічних розчинниках. Деякі з цих смол
розчинні і в маслі і в воді.
4.4 Отримання синтетичних волокон
При конденсації амінів з органічними карбоновими кислотами утворюються
сполуки з пептидним зв'язком:
Пептидний зв'язок відіграє особливу роль в поліпептидах і білкових
речовинах. На властивості многоосновних кислот реагувати з діамінами і
утворювати високомолекулярні ланцюгові полімери з пептидними зв'язками
грунтується отримання поліамідної смоли нейлону, що успішно конкурує з
натуральним і штучним шовком.
Дослідження в області поліконденсації привели до отримання поліамідів з
СО-NH-зв'язками (пептидними зв'язками). Було встановлено, що при конденсації
триметиленглікольгексадекадикарбонової кислоти з α-амінокапронової кислотою
в атмосфері азоту утворюється твердий, міцний, досить прозорий, а в тонкому
шарі гнучкий полімер; при 40 - 50 ° з нього можна витягати досить міцні нитки.
Кращі результати вийшли при поліконденсації гексаметилендиаміну з
адипінової кислоти. Реакція протікає за наступною схемою:
Такі молекули містять багаторазові пептидні зв'язку
32
і в цьому відношенні аналогічні натуральному волокну, наприклад шовку
або вовни (найлон інакше називали «66» по числу атомів вуглецю в аміні і
кислоті).
В даний час найлон отримують у великих кількостях. Самим чудовим в
цьому складному процесі є те, що вихідним матеріалом може служити лише один
бензол. Окремі стадії процесу зрозумілі зі схеми:
Найлон застосовується також для отримання ізоляційних матеріалів і для
інших цілей. Крім нейлону, відомі й інші синтетичні поліамідні волокна,
наприклад капрон, енант.
Капрон являє собою полімер капролактаму. Для отримання його бензол або
фенол. спершу перетворюють в циклогексанон, останній переводять в оксим, який
при нагріванні ізомеризуеться з розширенням кільця в капролактам:
Вихідний капролактам можна також отримувати частковим відновленням
динітрилу адипінової кислоти в амінонітріл (вихід 80-85%), який потім
перетворюється в лактам:
33
З інших синтетичних волокон необхідно відзначити казеїнові пластики,
одержувані конденсацією казеїну з формальдегідом. Їх випускали під назвою
спочатку криноїд, а потім мількстон або галаліт.
Орлон (нітрон) являє собою полімер акрилонітрилу, що виходить
каталітично з ацетилену і синильної кислоти:
Акрилонітрил дешевий і доступний, тому орлонове волокно (нітрон)
швидко набуло широкого застосування. Формування волокна ведуть в
диметилформаміді або в гліцеринової ванні.
Терілен-продукт конденсації терефталевої кислоти з етиленом або
тетраметиленгліколем. Терефталеву кислоту отримують каталітичним
окисленням n-ксилолу або через хлорметилювання толуолу. Технологія
отримання терилена приблизно така ж, як для нейлону або капрону.
4.5 Ресинтез білків
Процеси гідролізу білків і вуглеводів протікають під дією кислот або
ферментів досить легко.
Всі біохімічні процеси проходять в розбавлених водних розчинах. Найбільш
концентровані розчини містять лише 7-9% білків (плазма крові). Відомо, що
протеолітичні ферменти, що прискорюють гідроліз білків до диетопіперазин і
навіть вільних а-амінокислот, можуть проводити процес в зворотному напрямку.
Однак каталізатори, здатні проводити ресинтез білків з α-амінокислот або
дикетопіперазин поза організмом, до сих пір не відкриті. Інтерес в цьому
відношенні представляють роботи С. Є. Бреслер з співробітниками, які здійснили
зворотний синтез білків, застосувавши високі тиску порядку 5000-6000 am. Цю
стадію процесу С. Є. Бреслер назвав ресинтезом білків. Йому вперше вдалося
встановити, що схематична реакція оборотна.
В якості вихідних речовин для ресинтезу білків були взяті різні гідролізати
білків, розщеплені протеолітичними ферментами на низькомолекулярні пептиди,
що складаються лише з 6 -10 ланок а-амінокислот (з мовляв. Вагою 700-1000).
34
Процес проводився з 1% розчином ферментів-пепсину, тріпсіну- в буферних
розчинах. Як буферів кращі результати показали фосфорна кислота і вуглекислий
натрій. Стабілізаторами служили 20% розчини глюкози. Таким шляхом при 37 ° і
надвисоких тисках з триаланіну був отриманий поліпептид з 12 -15 залишків
аланіну, з гідролізатів желатин і альбуміну були знову ресинтезувати желатину і
альбумін. Ці роботи становлять значний теоретичний інтерес, хоча результати їх і
оскаржуються.
35
ВИСНОВКИ
Різні процеси дегідратації грають дуже важливу роль в біохімії і органічною
технологією. Шляхом дегідратації в живій природі здійснюється синтез
полісахаридів, білкових речовин, фосфатидів, лецитинів, багатьох ефірних масел і
інших речовин. В синтетичний хімії за допомогою дегідратації отримують прості і
складні ефіри, ангідриди, вищі спирти, лікарські, вибухові й отруйні речовини, а
також різноманітні синтетичні смоли, пластичні маси і т.ін.
Речовини, що можуть бути отримані за допомогою реакції дегідратації,
мають дуже важливе застосування в якості проміжних продуктів органічного
синтезу (спирти, кислоти та їх похідні, альдегіди, α-оксиди), мономерів і вихідних
речовин для синтезу полімерних матеріалів (фенол, ефіри акрилової і
метакрилової кислот, меламін, хлоролефіни), пластифікаторів і мастильних
матеріалів (складні ефіри), розчинників (спирти, прості і складні ефіри,
хлоролефіни), пестицидів (ефіри карбамінової і тіокарбамінової кислот). Дуже
часто розглядаються реакції є проміжним етапом у багатостадійний синтезах
інших продуктів цільового призначення.
Виробництво перерахованих речовин має великі масштаби. Так, в США
синтезують по 500 тис. Т етанолу і ізопропанолу, 900 тис. т пропіленоксіда, 200
тис. т епіхлоргідріна, понад 4 млн. т складних ефірів, близько 300 тис. т
ізоціанатів.
36
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА
1. Реутов О. А. Органическая химия. Т.1-4. / [О. А. Реутов, А. Л. Курц, К.
П. Бутин.] – М.: "Мир", 1999-2002.
2. А.Терней. Современная органическая химия. Т. 1,2. М., "Мир", 1981.
3. Х.Беккер, ПДомашке, Э.Фангхенель. Органикум. Т. 1,2. М. "Мир",
1992.
4. Шабаров Ю.С. Органическая химия. Т. 1,2, М., "Химия", 1994.
5. Моррисон Р., Р. Бойд. Органическая химия. М., "Мир", 1974.
6. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. Т. 1,2,
М„ "Мир", 1974.
7. Робертс Дж., Кассерио М. Основы органической химии. Т. 1,2,
М„ "Мир", 1978.
8. Марч Дж.Органическая химия Т.1-4,М.,"Мир",1987-1988.
9. Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии, Т. 1-2,
М., "Химия", 1991.
10. Сайке П. Механизмы реакций в органической химии. М., "Химия",
1991.
11. Титце Л., Айхер Т.Препаративная органическая химия, . М. «Мир»
1999.
12. Органический синтез. / [В.Смит, А.Бочков, Р.Кейпп.] – М. «Мир»
2001.
13. Organic Chemistry. / [J.Clayden, N. Greeves, S.Warren et al.] – , 2001.
14. G. Loudon Organic Chemistry, Oxford Univ.Press, 2002.
15. D. Boger Modem Organic Chemistry, TSRA Press, 1999.
16. Solomons T. W. Graham. Organic chemistry / T.W. Graham Solomons./
10th ed. / Craig B. Fryhle. – Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2011. – 1277 р.
17. http://www.vanderbilt.edu/AnS/Chemistry/Rizzo/chem223/chem223.htm
37

More Related Content

What's hot (15)

лекція 10
лекція 10лекція 10
лекція 10
 
лекція 8
лекція 8лекція 8
лекція 8
 
лекція 15 (pdf.io)
лекція 15 (pdf.io)лекція 15 (pdf.io)
лекція 15 (pdf.io)
 
лекція 5
лекція 5лекція 5
лекція 5
 
лекція 13 (pdf.io)
лекція 13 (pdf.io)лекція 13 (pdf.io)
лекція 13 (pdf.io)
 
лекція 16
лекція 16лекція 16
лекція 16
 
лекція 12
лекція 12лекція 12
лекція 12
 
урок 2
урок 2урок 2
урок 2
 
урок 1
урок 1урок 1
урок 1
 
лекція 14 (pdf.io)
лекція 14 (pdf.io)лекція 14 (pdf.io)
лекція 14 (pdf.io)
 
Org khimiya test
Org khimiya testOrg khimiya test
Org khimiya test
 
Каталіз.Основні поняття
Каталіз.Основні  поняття Каталіз.Основні  поняття
Каталіз.Основні поняття
 
лекція 19
лекція 19лекція 19
лекція 19
 
узагальнення реакцій іонного обміну
узагальнення реакцій іонного обмінуузагальнення реакцій іонного обміну
узагальнення реакцій іонного обміну
 
лекція 6
лекція 6лекція 6
лекція 6
 

Similar to 1

Similar to 1 (10)

Урок 11 клас
Урок 11 класУрок 11 клас
Урок 11 клас
 
хімічні реакції. 9 клас!!!
хімічні реакції. 9 клас!!!хімічні реакції. 9 клас!!!
хімічні реакції. 9 клас!!!
 
лекція 5
лекція 5лекція 5
лекція 5
 
9 клас спирти
9 клас спирти9 клас спирти
9 клас спирти
 
овр
овровр
овр
 
Лекція 5 обмін речовин
Лекція 5 обмін речовинЛекція 5 обмін речовин
Лекція 5 обмін речовин
 
Календарне планування 9 клас
Календарне планування 9 класКалендарне планування 9 клас
Календарне планування 9 клас
 
Etery
EteryEtery
Etery
 
спирти
спиртиспирти
спирти
 
Хімічні властивості етанової кислоти (1).docx
Хімічні властивості етанової кислоти (1).docxХімічні властивості етанової кислоти (1).docx
Хімічні властивості етанової кислоти (1).docx
 

More from Репетитор Історія України

онлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квест
онлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квестонлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квест
онлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квестРепетитор Історія України
 

More from Репетитор Історія України (20)

17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx
17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx
17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx17.04.2024.2.docx
 
17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx
17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx
17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx17.04.2024.1.docx
 
16.04.2024.docx16.04.2024.docx16.04.2024.docx
16.04.2024.docx16.04.2024.docx16.04.2024.docx16.04.2024.docx16.04.2024.docx16.04.2024.docx
16.04.2024.docx16.04.2024.docx16.04.2024.docx
 
07.04.2024.docx07.04.2024.docx07.04.2024.docx
07.04.2024.docx07.04.2024.docx07.04.2024.docx07.04.2024.docx07.04.2024.docx07.04.2024.docx
07.04.2024.docx07.04.2024.docx07.04.2024.docx
 
25.03.2024.docx25.03.2024.docx25.03.2024.docx
25.03.2024.docx25.03.2024.docx25.03.2024.docx25.03.2024.docx25.03.2024.docx25.03.2024.docx
25.03.2024.docx25.03.2024.docx25.03.2024.docx
 
20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf
20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf
20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf20.03.2024.2.pdf
 
24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc
24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc
24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc24.03.2024.1.doc
 
04.03.2024.docx04.03.2024.docx04.03.2024.docx
04.03.2024.docx04.03.2024.docx04.03.2024.docx04.03.2024.docx04.03.2024.docx04.03.2024.docx
04.03.2024.docx04.03.2024.docx04.03.2024.docx
 
25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx
25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx
25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx25.02.2024.pptx
 
22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf
22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf
22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf22.02.2024.pdf
 
20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx
20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx
20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx20.02.2024.pptx
 
Кібербезпека.pptxКібербезпека.pptxКібербезпека.pptx
Кібербезпека.pptxКібербезпека.pptxКібербезпека.pptxКібербезпека.pptxКібербезпека.pptxКібербезпека.pptx
Кібербезпека.pptxКібербезпека.pptxКібербезпека.pptx
 
онлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квест
онлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квестонлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квест
онлайн квест онлайн квест онлайн квест онлайн квест
 
Сценарій онлайн квесту Врятовані дива.docx
Сценарій онлайн квесту Врятовані дива.docxСценарій онлайн квесту Врятовані дива.docx
Сценарій онлайн квесту Врятовані дива.docx
 
3
33
3
 
2
22
2
 
1
11
1
 
методична_розробка козацтво.pdf
методична_розробка козацтво.pdfметодична_розробка козацтво.pdf
методична_розробка козацтво.pdf
 
Презентация Microsoft Office PowerPoint.pptx
Презентация Microsoft Office PowerPoint.pptxПрезентация Microsoft Office PowerPoint.pptx
Презентация Microsoft Office PowerPoint.pptx
 
Укрмова. 9 клас.doc
Укрмова. 9 клас.docУкрмова. 9 клас.doc
Укрмова. 9 клас.doc
 

Recently uploaded

Хімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 класХімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 класkrementsova09nadya
 
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptxБібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptxssuserc301ed1
 
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdfатестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdfhome
 
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdfЗастосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdfssuser15a891
 
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»tetiana1958
 
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.pptЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.pptssuser59e649
 
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptxПрезентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptxOlgaDidenko6
 
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...JurgenstiX
 
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdfupd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdfssuser54595a
 
О.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. БіографіяО.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. БіографіяAdriana Himinets
 
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповіданняР.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповіданняAdriana Himinets
 
Бомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентаціяБомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентаціяssuser0a4f48
 
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdfІваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdfhome
 

Recently uploaded (14)

Хімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 класХімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 клас
 
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptxБібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptx
 
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdfатестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
 
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdfЗастосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
 
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
 
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.pptЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
 
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptxПрезентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
 
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
 
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdfupd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
 
О.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. БіографіяО.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. Біографія
 
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповіданняР.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
 
Віртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptx
Віртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptxВіртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptx
Віртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptx
 
Бомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентаціяБомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентація
 
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdfІваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdf
 

1

  • 1. Науково- методичний матеріал з хімії з курсу «Органічна хімія» на тему: «Реакція дегідратації»
  • 2. ЗМІСТ ОСНОВНА ЧАСТИНА...........................................................................................................................4 1. ПОНЯТТЯ. КЛАСИФІКАЦІЯ...........................................................................................................4 2. ВНУТРІШНЬОМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ........................................................................4 2.1. Дегідратація спиртів....................................................................................................................4 2.2 Отримання дієнів з гліколей........................................................................................................8 2.3 Дегідратація карбонільних і карбоксильних з'єднань...............................................................8 2.4 Інші види внутрішньомолекулярної дегідратації......................................................................9 3. МІЖМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ........................................................................................10 3.1. Гомоконденсація........................................................................................................................10 3.1.1 Отримання простих ефірів з спиртів..................................................................................10 3.1.2 Отримання «диспиртів».......................................................................................................11 3.1.3 Дегідратація гліколей і вищих багатоатомних спиртів....................................................11 3.1.4 Дегідратація карбонових кислот.........................................................................................13 3.1.5 Отримання кетонів з карбонових кислот і їх сумішей.....................................................13 3.2 Гетероконденсація.......................................................................................................................14 3.2.1 Отримання складних ефірів................................................................................................14 3.2.2 Отримання ацеталей і кеталей............................................................................................17 3.2.3 Конденсація циклічних вуглеводнів зі спиртами і фенолами.........................................18 3.2.4 Конденсація ароматичних вуглеводнів і їх похідних з альдегідами і кетонами............19 3.2.5 Хлорметилування (реакція Блана)......................................................................................19 3.2.6 Синтез арилакрілових кислот і їх похідних.......................................................................20 3.2.7 Дегідратації гетероциклічних сполук................................................................................22 4. ПОЛІКОНДЕНСАЦІЯ (КОНДЕНСАЦІЙНА ПОЛІМЕРІЗАЦІЯ)...............................................24 4.1 Отримання алкідних і епоксидних смол...................................................................................25 4.2 Отримання фенолопластів..........................................................................................................27 4.3 Отримання амінопластів.............................................................................................................30 4.4 Отримання синтетичних волокон..............................................................................................32 4.5 Ресинтез білків.............................................................................................................................34 ВИСНОВКИ...........................................................................................................................................36 ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА................................................................................................................37 ВСТУП Процеси гідролізу, гідратації, дегідратації, етерифікації і амідування мають дуже важливе значення в промисловості основного органічного синтезу. Гідролізом жирів, целюлози і вуглеводів давно отримують мило, гліцерин, етанол та інші цінні продукти. В області органічного синтезу розглядаються процеси використовують головним чином для виробництва спиртів C2-C5, фенолів, простих ефірів, α-оксидів, багатьох ненасичених сполук, карбонових кислот та їх похідних (складних ефірів, ангідридів, нітрилів, амідів) і інших з'єднань. Дуже часто реакції дегідратації є проміжним етапом у багатостадійний синтезах інших продуктів цільового призначення. 2
  • 3. Мета роботи - дати уявлення про види реакцій дегідратації у органічний та біоорганічній хімії, значення продуктів цих реакцій серед різних класів органічних речовин. Основні завдання: – дати поняття реакція дегідратації; – розглянути класифікацію видів дегідратації; – вивчити особливості реакцій дегідратації в різних класах органічних сполук. 3
  • 4. ОСНОВНА ЧАСТИНА 1. ПОНЯТТЯ. КЛАСИФІКАЦІЯ Дегідратація – реакція відщеплення води від молекул органічних сполук. Найбільш характерні і важливі реакції, пов'язані з дегідратацією, можуть бути класифіковані в такий образом. Найчастіше дегідратація відбувається за рахунок спиртових або карбоксильних гідроксилів. Реакції дегідратації, в тому числі каталітичні, оборотні; приклад – утворення і гідроліз складних ефірів. Для дегідратації в гомогенної фазі звичайними каталізаторами служать мінеральні або органічні карбонові кислоти та їх похідні. В гетерогенній фазі для цієї ж мети придатні оксиди різних металів, в першу чергу А12О3, ThО2 і W2О5; останні дуже активні при 300 – 360 °, але деякі процеси дегідратації протікають і при 230 – 250 °. 2. ВНУТРІШНЬОМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ 2.1. Дегідратація спиртів Розкладання парів етилового спирту на етилен і воду (каталітичне) було першою, історично відомої реакцією в гетерогенній фазі. Різні спирти при високих температурах виділяють воду, перетворюючись в олефіни по загальній реакції: 4 РЕАКЦІЇ ДЕГІДРАТАЦІЇ ВНУТРІШНЬО– МОЛЕКУЛЯРНА МІЖМОЛЕКУЛЯРНА Гомоконденсація Гетероконденсація Конденсаційна полімеризація
  • 5. При цьому можливе утворення і простих ефірів, але практично воно має місце лише для метилового і етилового спиртів, так як всі інші первинні (І) спирти, починаючи з пропілового, вже при порівняно низьких температурах мають тенденцію (швидко зростаючу з молекулярною вагою) до утворення олефінів. Вторинні (ІІ) і третинні (ІІІ) спирти утворюють тільки олефіни. Вищі І спирти, починаючи з амілового, розкладаються (над А12О3) з утворенням суміші різних ізомерних олефінів, але з тим же числом вуглецевих атомів, що і в початковому спирті. ІІ спирти при дегідратації можуть перетворюватися в 2 ізомерних олефина: У багатьох випадках ця реакція протікає набагато складніше через вторинних процесів ізомеризації. При нормальній дегідратації вторинних спиртів з великим виходом утворюється той олефін, який виходить шляхом виділення водню від більш складного радикала. Цікаво протікає дегідратація пінаколінових спиртів загального типу RR'R"CCHOHR"'. В результаті виділення води під дією різних агентів утворюються олефіни. Для найпростішого пінаколінового спирту реакція йде за такою схемою: У випадках більш складних пінаколінових спиртів виходять суміші олефінів (утворення скелету пінакона – ретропінаколіпові перегрупування). ІІІ спирти дегідрагуються з великою легкістю при нагріванні з безводним бісульфатом калію, мурашиної, щавлевої кислоти і т. ін. В залежності від структури ІІІ спирту можуть вийти 1 - 2 - 3 олефіна. У найпростішому випадку при дегідратації ІІІ спиртів з однаковими радикалами виходить лише 1 ізомер: 5
  • 6. Дегідратація різних граничних одноатомних спиртів представляє шлях для отримання різноманітних олефінів, які після гідрування дають парафіни різної будови. Пізнання властивостей і поведінки індивідуальних вуглеводнів сприяло вирішенню питань про придатність їх в якості палива, про зв'язок між складом і детонаційної здатністю бензину, про залежність між властивостями палива і структурою вуглеводнів. Дегідратацією спиртів з наступним гідруванням олефінів були отримані і вивчені ізомерні гексани, гептани, октани, більшість нонів і декани. Результатом робіт по дегідратації спиртів була поява таких видів індивідуального авіапалива, як неогептан, неогексан, тріптани і ін. Аналогічними шляхами можна зневоднені і ненасичені спирти. Карбінол олефінового ряду перетворюються в дієнові вуглеводні. Особливо легко в олефіновому ряду дегідратуються третинні спирти. Більшість ненасичених спиртів при дегідратації перетворюються в дієнові вуглеводні, які є каучукогенами. Спирти типу RCH = CHCHOHCH2R виділяють воду в 2 напрямках Дієновий в/в Аленовий в/в (RCH = CH-CH = CHR') (RCH = C = CHR ') Ацетиленілові спирти в залежності від умов можуть вести себе по-різному. ІІІ ацетиленілкарбіноли дуже легко перетворюються в відповідні вінілацетилен, в присутності ж лугів вони розпадаються на кетон і ацетиленовий вуглеводень: Над дегідратуючими каталізаторами (А12О3) ІІІ спирти майже кількісно реагують по (а) і лише з малою швидкістю по (б). Так само поводяться і ще більш ненасичені диацетиленілові спирти: 6
  • 7. Утворені при дегідратації вуглеводні з перехрещеними вінілацетиленовими зв'язками зараз же полімеризуються. В. Грин’яр і Р. Ескурру знайшли, що при перегонці ІІІ граничних або ненасичених спиртів у міру підвищення температури напрямок реакцій змінюється і при 650 - 700° замість дегідратації відбувається повний розпад на кетон і відповідний вуглеводень. Ця реакція перевірена на великому числі різних теоретичних спиртів і є для них спільною. Ароматичні спирти, кетоспирти і аналогічні карбіноли і кетоли також легко виділяють воду над каталізаторами. Наприклад, з β-фенілетилового спирту або фенілметилкарбінолу отримують стирол який є одним з інгредієнтів каучуку буна S, а також застосовується для полімеризації в полістироли і т. д. Гліколі зневоднюються внутрішньо-молекулярно за різними напрямками, виділення 1 молекули води веде до утворення оксидів олефінів, альдегідів і кетонів. Ці реакції протікають під дією сірчаної або фосфорної кислот, хлористого цинку і т. ін. Дегідратація пінаконів пов'язана з пінаколіновим перегрупуванням, що легко відбувається під дією різних мінеральних кислот або I2. Принципово перегрупування полягає в переміщенні одного з радикалів: Ця реакція, відкрита А. М. Бутлеровим, називається пінаколіновою. Механізм пінаколінового перегрупування представлений наступною схемою: 7
  • 8. Згідно з електронними уявленням, всі речовини, що сприяють пінаколіновому перегрупуванню, електрофільні, тому головною стадією процесу є виділення однієї гідроксильної групи і проміжне утворення іона карбонія. Електронний дуплет, загальний для атома вуглецю і гідроксилу, утримується гідроксилом при відщепленні його, тому атом вуглецю з секстетом електронів заряджається позитивно (іон карбонія). Завдяки цьому відбувається переміщення радикала з повним електронним октетом від сусіднього атома вуглецю, водневий же атом залишилася гідроксильної групи відщеплюється у вигляді протона, отримавши позитивний заряд. Пінаколінові перегрупування вивчені не тільки для пінаконів і пінаколінових спиртів, а й для великого числа інших з'єднань - аліциклічних спиртів, похідних оксидіфенілу і ін. 2.2 Отримання дієнів з гліколей Повна дегідратація гліколей призводить до дієнових вуглеводнів. Ця реакція являє інтерес для отримання деяких синтетичних каучуків. Для синтетичних каучуків велике значення має дивініл, що отримується з етилового спирту по С. В. Лебедєву, дегідлруванням бутан-бутенової фракції або з ацетилену. Метод отримання дивініла з ацетилену був вперше розроблений І. І. Остромисленським в 1915 р. Так як в основі процесу лежить реакція Кучерова, то правильніше його називати методом Кучерова - Остромисленського. Дивініл виходить в результаті 4 послідовних реакцій: 2.3 Дегідратація карбонільних і карбоксильних з'єднань 8
  • 9. Дієнові вуглеводні можуть бути отримані при дегідратації альдегідів і кетонів. Відомо, що з масляного и валеріанового альдегідів над алюмосилікатним каталізатором при 500 600 ° утворюються дивініл і ізопрен. Метилізопропілкетон теж утворює ізопрен. Ці реакції протікають в декілька стадій за загальною схемою: Альдегід або кетон спершу енолізується, і після виділення води відбувається перерозподіл водню (алюмосилікати сприяють ізомеризації): При дегідратації оцтового ангідриду при 550-650 ° над різними окисними каталізаторами може бути отриманий кетен, який представляє великий інтерес і має практичне значення: Однак так як сам кетен є джерелом для синтезу оцтової кислоти, ацетатів і інших її похідних, в даний час його отримують у великих масштабах з ацетону піролізом при 600-690 °: Кетен представляє великий інтерес і завдяки здатності переходити в димерний стан - дикетен СН3СО-СН=С=О, який під дією води або інших реагентів перетворюється в ацетооцтову кислоту або її похідні. 2.4 Інші види внутрішньомолекулярної дегідратації Гліцерин при 110-120 ° в присутності водовіднімаючих реагентів (A12(S04)3, KHS04, А1203, НСООН, (СООН)2) виділяє воду, перетворюючись в акролеїн: Відомі й внутрішні ефіри гліцерину. Дегідратація вищих багатоатомних спиртів систематично не вивчалася. Відомо лише, що зі збільшенням числа 9
  • 10. гідроксильних груп підвищується і число можливих ангідроформ. Пентити і гексити під дією водовіднімаючих реагентів перетворюються в фурфурол і левулінову кислоту. Оксикислоти, в залежності від взаємного положення гідроксильних і карбоксильних груп, ведуть себе по-різному: α-оксикислоти при дегідратації перетворюються в лактид; β-оксикислоти утворюють ненасичені кислоти, γ- і δ- оксикислоти - лактони. 3. МІЖМОЛЕКУЛЯРНА ДЕГІДРАТАЦІЯ 3.1. Гомоконденсація 3.1.1 Отримання простих ефірів з спиртів При виділенні води з 2 або декількох однакових молекул спирту утворюються сполуки різного молекулярного ваги, величина якого може бути дуже великий (наприклад, полигліколі). Найпростішим прикладом цієї групи реакцій служить отримання простих ефірів з індивідуальних спиртів. Утворення діетилового ефіру з етилового спирту є найбільш давно відомої реакцією. Діетиловий ефір виходить при нагріванні спирту з концентрованої сірчаної кислотою при 140 °. Процес йде поступово через проміжне утворення етилсірчаної кислоти: Аналогічно отримують прості ефіри і з інших спиртів. Метиловий спирт із сірчаною кислотою легко утворює диметиловий ефір. Вищі спирти, починаючи з бутилового, утворюють прості ефіри з малими виходами, так як наростає тенденція до утворення олефінів. У гомогенній фазі можна отримувати і змішані ефіри: 1) суміш двох спиртів реагує з H2S04 або ж 2) алкілсерная кислота розкладається іншим спиртом: Таким шляхом можна отримувати різні змішані ефіри з СН3ОН, С2Н6ОН і С3Н7ОН, але вищі спирти, починаючи з бутилового, утворюють головним чином 10
  • 11. олефіни. Однак з 85% H2SO4 при 135 - 140° з етилового і амілового спиртів виходить суміш диетилового, диамілового і етиламілового ефірів. Принципово утворення змішаних ефірів має бути віднесено до реакцій гетероконденсації (п.2.2). Прості ефіри ІІ спиртів виходять важко, ІІІ спирти їх майже не утворюють. Ароматичні спирти поводяться дещо інакше; бензгідрол з розбавленою сірчаною кислотою (1:5) при 180 ° утворює з високим виходом простий ефір: Прості ефіри з фенолів виходять важче. Фенол дає високий вихід дифенілоксіду з побічним утворенням окису дифенілену: У разі інших одноатомних фенолів процес протікає аналогічно, але виходи ефірів значно нижче. 3.1.2 Отримання «диспиртів» У 1899 р М. Герб знайшов, що одноатомні І спирти під дією лугу можуть перетворюватися в спирти з подвоєним числом атомів вуглецю, або «диспирти». Вважалося, що ці цікаві конденсації протікають шляхом міжмолекулярної відщеплення води від 2 молекул спирту, причому в цій реакції бере участь гідроксильна група однієї молекули спирту і атом водню від α-вуглецевого атома іншої молекули за схемою: Однак ретельні дослідження показали, що ці реакції протікають складніше - через дегідрування в альдегід. 3.1.3 Дегідратація гліколей і вищих багатоатомних спиртів Гліколі при міжмолекулярному виділенні води можуть поступово перетворюватися в полигліколі. Звичайний етиленгліколь під дією 11
  • 12. водовіднімаючих засобів при нагріванні утворює спершу дигліколь → полигліколі різної складності - від в'язких рідин до твердих речовин. Наприклад, гексамер виходить по реакції: Полигліколі і їх ефіри знаходять застосування в якості розчинників, пластифікаторів і т. ін.. Ангідризація гліколей може проходити і з утворенням повного внутрішнього ефіру; з етиленгліколю при цьому виходить діоксан: До діоксану структурно близький морфолін з диетаноламіну: Діоксан і морфолін є чудовими розчинниками. Гліцерин, аналогічно гліколям при міжмолекулярному виділенні води, утворює різні поліконденсованеі гліцерини, що мають технічне значення. Звичайний гліцерин завжди містить близько 2% дигліцеріна, а при гідролізі жирів під тиском кількість полі гліцеринів доходить до 6 - 7%. Найпростіший дигліцерін виходить по реакції: Так само протікає і подальше утворення тригліцеринів і більш складних полігліцеринів: У присутності водовіднімаючих каталізаторів виходять ще більш складні полігліцерини, що призводять до утворення твердих неплавких полімерів, що дають еластичні плівки з тривимірних молекул: 12
  • 13. 3.1.4 Дегідратація карбонових кислот Теоретично при виділенні води з молекули монокарбонових кислот повинні виходити похідні кетена: За цією схемою найпростіша з кислот - мурашина - дегідратується з утворенням окису вуглецю: Дегідратація мурашиної кислоти є зручним способом для отримання чистої СО, що широко застосовується в лабораторній практиці. Одноосновні карбонові кислоти, піддаючись міжмолекулярної дегідратації, переходять в ангідриди (оцтовий ангідрид - при пропущенні парів крижаної оцтової кислоти через нагріту кварцову трубку): Оцтовий ангідрид у великих кількостях застосовують для ацетилювання целюлози. 3.1.5 Отримання кетонів з карбонових кислот і їх сумішей До реакцій, пов'язаних з міжмолекулярними дегідратації, відноситься отримання кетонів з кислот (кетон розщеплення кислот) за загальною схемою: Ця проста реакція вперше описана Г. Яном, який пропусканням пари оцтової кислоти над цинком при 300 ° отримав ацетон, а з масляної кислоти - дипропілкетон. На підставі великого числа дослідів були зроблені наступні висновки: 1) виходи кетонів знижуються зі зростанням молекулярної ваги кислот, 2) кислоти ізобудови дають менші виходи кетонів, ніж ізомерні нормальні кислоти, 13
  • 14. 3) чисто ароматичні кислоти утворюють лише невеликі кількості кетонів, так як піддаються, головним чином, декарбоксилюванню, 4) жирно-ароматичні кислоти, як і аліфатичні, дають високі виходи кетонів. Було встановлено, що суміші кислот утворюють змішані кетони Різні автори вивчали механізм кетонізації кислот. Сквібб вважав, що утворення кетонів протікає через попереднє перетворення кислоти під дією каталізатора в сіль, яка потім розкладається з утворенням кетону за відомою реакції Вільямсона: З інших запропонованих схем освіти кетонів з кислот можна вказати на роботу О. Нейнгофера і П. Пашке, які вважають, що кислоти або їх солі спершу перетворюються в β-кетокислот або їх солі, які потім декарбоксилюються: Перетворення карбонових кислот в кетони є простим і зручним методом препаративної отримання кетонів з високим виходом. Широкому застосуванню отримання кетонів з кислот досі перешкоджала мала доступність кислот і їх ефірів. Однак тепер, завдяки розробці технічних методів окислення парафінів в кислоти і синтезу спиртів, процес кетонізації кислот повинен отримати технічну реалізацію. 3.2 Гетероконденсація Реакції виділення води з 2 або декількох молекул, що містять різні функціональні групи, представляють дуже великий і важливий розділ органічної хімії (конденсації з виділенням води). Ці процеси ведуть до утворення високомолекулярних сполук. Шляхом міжмолекулярних каталітичних конденсацій можуть бути отримані не тільки лінійні, але і тривимірні молекули. 3.2.1 Отримання складних ефірів 14
  • 15. Утворення складних ефірів при спільній дегідратації кислот і спиртів є прекрасною ілюстрацією закону дії мас, так як в рівноважної системі зміна кількості одного з компонентів викликає зрушення рівноваги в ту чи іншу сторону. Реакція етерифікації сильно прискорюється в присутності каталізаторів. На прикладі утворення інших складних ефірів було знайдено, що швидкість реакції зростає з підвищенням кількості каталізатора. Значну увагу було приділено питанню швидкості етерифікації в залежності від будови і молекулярної ваги спиртів і кислот. Вирішальну роль відіграє структура молекули і положення гідроксилу. Як правило, з підвищенням молекулярної ваги І спиртів швидкість етерифікації падає. У разі ізомерних спиртів І мають максимальну швидкість етерифікації, ІІІ - мінімальну. Такий же закономірністю володіють і гліколі: так, швидкість етерифікації І гліколей 45 - 42%, ІІ 30 - 15%, ІІІ - близько 1%. Феноли по швидкості етерифікації близькі до ІІІ спиртів (1,75%) Ароматичні карбонові кислоти етерифікування повільніше, ніж аліфатичні, але реакції можна прискорити введенням великих кількостей каталізатора. В окремих випадках швидкість утворення складних ефірів у ароматичних кислот близька до нуля. Залежність між швидкістю реакції та будовою кислот вивчена досить добре. Було знайдено, що введення заступників в ароматичні кислоти знижує швидкість утворення складних ефірів. Наявність заступника в орто- положенні найбільш сильно гальмує реакцію; при заступниках в мета- і пара- положенні швидкість трохи зростає. 2-Хлор-1-нафтойна кислота взагалі не дає складного ефіру, а 3-хлор-1- нафтойна кислота утворює 90% ефіру. Таким чином, явища уповільнення ефіроутворення пояснюються тим, що заступники в дуже сильному ступені ускладнюють протягом хімічної реакції внаслідок певного розташування їх по відношенню до реагує групі (просторові труднощі). 15
  • 16. Гліколі, як відомо, здатні з кислотами давати кілька типів ефірів - неповні, повні та змішані ефіри (неповні прості ефіри називаються целозольви). Технічно важливі моно- і диацетат етиленгліколю, які застосовують для розчинення ацетилцелюлози при виготовленні спеціальних лаків. Целозольви утворюються і при взаємодії простих моноефірів гліколю з кислотами: Температура кипіння целозольвів значно вище, ніж відповідних ацетатів, і вони мають пружністю парів меншою, ніж ацетати з тією ж температурою кипіння. Завдяки цим властивостям целозольви застосовують для отримання нітроцелюлозних лаків, замість звичайних ацетатних, що дає можливість, внаслідок уповільненої висихання, отримувати більш рівномірні покриття і блискучі поверхні. Так само виходять і карбітоли - моноалкільні ефіри дигліколю: Карбітоли є прекрасними розчинниками ефірів целюлози, смол, барвників, пластифікаторів, що, разом з целозольви, робить їх цінними технічними розчинниками. Аналогічним шляхом можна отримувати складні ефіри гліцерину та інших вищих спиртів. Мала швидкість взаємодії спиртів з кислотами і сильне прискорення реакції в присутності каталізаторів вказує, що реакцію полегшує утворення проміжних сполук або комплексів. Реакції ефіроутворення відносяться до процесів каталізу кислотами. Останні діють як каталізатори, що доставляють протон (каталіз іонами водню). За сучасними поглядами іон водню ніколи не буває у вільному вигляді, а пов'язаний або з Н2О у вигляді іона гідроксонію Н3О+ , або з молекулою спирту у вигляді ROH2 + , що полегшує протікання реакції ROH2 + + R'COOH↔R'COOR + Н3О+ в результаті підвищення числа активних зіткнень. Новітніми дослідженнями встановлено, що при ефіроутворенні в кислоті руйнується зв'язок RCO - ОН, а в спирті RO - Н; проте можливий і розпад RCOO - Н-зв'язку. 16
  • 17. Складні ефіри мають велике технічне застосування. Завдяки приємному запаху і нешкідливості вони здавна використовуються в кондитерській справі, парфумерії, широко застосовуються як пластифікатори, розчинники. Так, етил, бутил- і амілацетати розчиняють целулоїд (нітроцелюлозні клеї); дибутилоксалат є пластифікатором нітроцелюлози. Ацетати гліцерину служать желатінизаторами ацетилцелюлози і фіксаторами духів. Аналогічне застосування знаходять сіпаліни - складні ефіри адипінової та метиладіпінової кислот (целозольви). Високомолекулярні складні ефіри, наприклад метилолеат, бутилпальмітат, ізобутиллаурат і ін., застосовуються в текстильній промисловості для обробки паперових, вовняних і шовкових тканин, терпінілацетат і метиловий ефір коричної кислоти - як інсектициди. 3.2.2 Отримання ацеталей і кеталей Перетворення суміші спирту з альдегідом в ацеталь протікає з виділенням води: Ацеталь можна розглядати як двоатомний ефір гідратної форми альдегіду, стабілізованою введенням радикалів замість водню в гідроксильні групи. Ацеталі можна отримувати в присутності сильних мінеральних кислот або солей - FeCl3, K2SО4, (NH4)2SО4, NH4C1, а також при дії на альдегіди ортомурашиного ефіру: Щодо останнього способу отримують і кеталі, які іншим шляхом не утворюються. Для отримання будь-яких ацеталей або кеталей був запропонований новий зручний метод - конденсація альдегідів або кетонів з ортокремневими ефірами при стоянні їх суміші в спиртовому розчині зі слідами НС1. Лише для отримання вищих ацеталей потрібно нагрівання; виходи досягають 70 - 90% від теоретичного. Спирт в цих реакціях відіграє роль розчинника: 17
  • 18. Ацеталі і кеталі отримують також конденсацією ацетилену і його гомологів з спиртами або фенолами. 3.2.3 Конденсація циклічних вуглеводнів зі спиртами і фенолами У присутності суміші H2SО4 і СН3СООН бензол і бензгідрол реагують з утворенням трифенілметану: Аналогічно з бензгідролу і толуолу виходить дифенілтолілметан. Цей процес був поширений потім на взаємодію бензгідролу і його похідних з різними сполуками, що мають активні СН2-групи (ефіри β-кетокислот, β-дикетони і т. ін.) за загальною схемою: При взаємодії ароматичних вуглеводнів з ароматичними спиртами в присутності А1С13 також можна отримати похідні дифеніл- або трифенілметана. При дії бензилового спирту на бензол виходить дифенілметан з домішкою о- і п- дибензілбензола, антрацену та інших вуглеводнів: Якщо реакцію проводити з вторинними ароматичними спиртами, то виходять третинні вуглеводні: Спирти від етилового до амілового включно реагують з бензолом і толуолом при 110 - 140 ° в присутності А1С13, в результаті чого утворюється суміш алкілованих бензолів. Аналогічно реагують зі спиртами нафталін, фенол, крезоли, анізол в присутності безводного хлорного заліза. На підставі великого числа досліджень І. П. Цукерванік встановив механізм алкілування ароматичних вуглеводнів спиртами в присутності кислих каталізаторів по приблизною схемою: 18
  • 19. 3.2.4 Конденсація ароматичних вуглеводнів і їх похідних з альдегідами і кетонами Ароматичні вуглеводні у присутності концентрованої сірчаної кислоти конденсуються з альдегідами або кетонами в різні похідні дифенілметану: З альдегидами добре реагують різні аліфатичніе нітроз’єднання за схемою: Процес цей в даний час отримав дуже широке поширення. Ним користуються для конденсації різноманітних вуглеводнів, фенолів, нафтолів і їх похідних з різними альдегідами, кетонами, кетокислот, хінонами і іншими сполуками. Прикладом сучасного застосування цієї реакції є синтез ди-n- дихлордифенілтрихлоретану - найсильнішого інсектициду, широко відомого під назвою ДДТ, який отримують з хлорбензолу і хлораля при нагріванні з сірчаною кислотою за схемою: 3.2.5 Хлорметилування (реакція Блана) Великий інтерес представляють конденсації мурашиного альдегіду з бензолом і його гомологами в присутності кислотних каталізаторів. Реакція протікає за загальною схемою: Таким шляхом можна дуже просто вводити в кільце - СН2С1 (хлорметильну групу), тому процес називається хлорметилюванням. Як встановив Г. Блан, реакція поширюється і на гомологи бензолу, тобто є новим методом введення СН2С1- групи в ароматичне кільце з виходами до 80%. 19
  • 20. Методом хлорметилювання можна отримувати з бензолу толуол: Отримувані хлоровані в бічному ланцюзі вуглеводні можна потім відновлювати, що дає можливість переходити від нижчих до вищих метилових ароматичних вуглеводнів: І. С. Йоффе застосував хлористий водень для конденсації ароматичних альдегідів з фенолами при отриманні оксифуксонових барвників. Бензальдегід з гваяколом утворює до 80% 4,4-диокси-3,3- диметокситрифенілметана, при окисленні якого виходить відповідний барвник - гваякольний аналог бензауріна - бензгваурін: Зокрема, вказаний метод був ними запропонований, і дав добрі результати для отримання гваякольного аналога ауріна - 4,4-диокси-3,3-тріметоксіфуксона. Цей препарат, відомий під назвою руброфен, або руброкол (I), або, за пропозицією І. С. Йоффе, гваурін, знайшов застосування при лікуванні нелегеневих форм туберкульозу. Його отримують (через відповідне лейкопохідне) при конденсації гваякола з ваніліном в присутності НСl за схемою: 3.2.6 Синтез арилакрілових кислот і їх похідних Великий інтерес представляє реакція Перкіна, що веде до отримання коричної кислоти і різних її похідних (арилакрілові кислоти). Для проведення цієї 20
  • 21. реакції нагрівають суміш ароматичного альдегіду з ангідридом аліфатичної кислоти в присутності натрієвої солі тієї ж кислоти. Реакція протікає по загальній схемі: При наявності в кільці ароматичного альдегіду фенольного гідроксилу в орто-положенні відбувається циклізація з утворенням кумарину: Ця реакція має широке застосування для отримання різних β-арилакрілових кислот, від яких можна перейти до арилетиленам, арилацетиленам, арилацетальдегідам, арилетиламінам і т. ін. В даний час відомо, що реакція отримання коричної кислоти і її похідних є альдольної конденсацію альдегіду з ангідридом кислоти, сіль ж кислоти, як речовина основного характеру, сприяє енолізації ангідриду. Загальну схему цієї реакції можна представити таким чином: З реакцією Перкіна подібна реакція конденсації ароматичних альдегідів зі складними ефірами під дією натрію і слідів абсолютного спирту: Ця ж реакція може бути застосована і для отримання ненасичених кетонів: Аналогічним методом отримують полієналі, причому хорошим каталізатором для цієї мети є піперидинацетат. З бензальдегіда з кротоновим альдегідом таким чином було отримано 5-фенілпентадіен-2,4-аль а також інші полієналі: 21
  • 22. До реакцій Перкіна близькі реакції конденсації малонових ефірів з альдегідами під дією органічних підстав - диетиланіліну, аніліну, піперідіну і ін. (Реакція Кневенагеля). Як відомо, цей спосіб дуже зручний для отримання ненасичених одноосновних кислот: Аніонообмінні смоли (типу амберліту) каталитично активують реакції конденсації альдегідів зі складними ефірами (типу ацетооцтового, ціанооцтового, малонового). У препаративної хімії досить часто користуються азлактонним синтезом Ерленмейера, в основі якого лежить також метод Перкина [43]. Азлактонний синтез дозволяє отримати різні амінокислоти. Аналогічно з бензальдегида і дікетопіперазін виходить β-фенілаланін: З ізомасляного альдегіду так само отримують лейцин, а з індол-β-альдегіду - триптофан і т. ін.. 3.2.7 Дегідратації гетероциклічних сполук П'ятичленні гетероцикли – фуран, тіофен і пірол-близькі один до одного не тільки структурно, але і по ряду хімічних перетворень. Ця близькість підкреслюється тим, що їх можна отримувати багатьма загальними методами синтезу: 22
  • 23. Детальніше, по А. М. Чичибабіну, спершу виходить оцтовий альдегід, який в своїй енольної формі (вініловий спирт) і утворює перераховані гетероцикли за схемою: Ю. К. Юр'єв припустив, що всі ці синтези протікають через стадію проміжного утворення фурану, який потім переходить в інші гетероцикли. Ці роботи вперше встановили можливість взаємних перетворень п'ятичленних гетероциклів. Згідно Ю. К. Юр'єву, такі перетворення протікають через проміжне розщеплення п'ятичленних кілець з утворенням нестійких з'єднань: Найлегше протікають перетворення фурану. Ці переходи являють собою загальну для всіх цих гетероциклів реакцію; вони були потім здійснені для отримання піролідину, тіофана або селенофану з тетрагідрофурану з аміаком, сірководнем або селениста воднем відповідно. Цілком аналогічно поводяться і гомологи цих гетероциклів. Якщо замість аміаку брати аміни, то виходять N- заміщені піроли: 23
  • 24. Відкриті Ю. К. Юр'єв реакції є зручним методом для синтезу найрізноманітніших похідних тіофену і пирролу, а також розкривають генезис цих сполук в природі. 4. ПОЛІКОНДЕНСАЦІЯ (КОНДЕНСАЦІЙНА ПОЛІМЕРІЗАЦІЯ) Поліконденсацією називають реакції між однаковими або різними молекулами органічних сполук, що призводять до утворення високомолекулярних продуктів, причому, як і при звичайних конденсації, виділяються Н2О, H2S, NH3 та ін. Найчастіше поліконденсації протікають з виділенням води. Звичайні конденсації, наприклад утворення складних ефірів при взаємодії спиртів з кислотами, гліколей з одноосновними кислотами, одноатомних спиртів з двоосновний кислот, до утворення високомолекулярних сполук не призводять. Для поліконденсації необхідно, щоб кожна з реагуючих молекул була щонайменше біфункціональною тобто містила б або 2 групи ОН, або 2 групи -СООН, або ОН і СООН. Біфункціональні з'єднання можуть давати лише довгі лінійні молекули (лінійні полімери). У разі трифункціональних молекул при поліконденсації утворюються тривимірні полімери, як, наприклад, тверді і неплавкі складні полі гліцерини. Інші приклади – утворення гліфталей, фенолопластів, амінопластів і т. ін. Реакції поліконденсації, як і звичайні конденсації, вимагають деякої енергії активації, тому вони протікають лише при нагріванні. Процес йде поступово, тобто зростання ланцюгів відбувається за рахунок послідовного приєднання молекул один до одного. Тому поліконденсації протікають повільно, чим вони відрізняються від полімеризації, що проходить швидко по ланцюговому механізму при низьких температурах. Часто при поліконденсації первинної реакцією є міграція атома водню з однієї молекули в іншу, як при альдольної ущільненнях, реакції Перкіна і аналогічних процесах. 24
  • 25. 4.1 Отримання алкідних і епоксидних смол При взаємодії багатоатомних спиртів з багатоосновними карбоновими кислотами в присутності водовіднімаючих засобів отримують складні продукти поліконденсації, що призводять до утворення високомолекулярних і твердих конденсат, відомих під назвою алкідних смол. Ці сполуки являють собою поліконденсовані складні ефіри; так як їх часто отримують з фталевої кислоти і гліколю або гліцерину, то такі смоли відомі також під назвою гліфтальових смол, або просто гліфталю. При конденсації етиленгліколю на фталевий ангідрид при 150 ° відбувається поступове утворення сиропоподібної маси, яка потім перетворюється в світлий склоподібний продукт, добре розчинний в органічних розчинниках. При реакції спершу утворюється моноефіри гліколю який, реагуючи далі, перетворюється в довгий лінійний конденсат: З спиртів і кислот, що володіють 2 функціональними групами, виходять лише лінійні полімери; такі підлогу і конденсату з граничних або ненасичених двоосновний кислот і гліколів знайшли технічне застосування для отримання речовин з каучукоподібними властивостями. Ці полімери, або як їх називають- паракони, гнучкі, розтяжні (майже вчетверо), добре протистоять нагріванню і маслу. Процес взаємодії фталевого ангідриду з гліцерином часто проводять в присутності конденсують або водовіднімаючих засобів. Ефіроутворення спочатку протікає дуже легко і швидко досягає 50%, причому утворюється суміш 1 і 2 заміщених гліцеридів: 25
  • 26. Після цього швидкість реакції сповільнюється і весь процес йде в 2 стадії: швидка фаза реакції відповідає утворенню лінійного полімеру, повільна – «зшивання» в тривимірну структуру шляхом взаємодії молекул фталевого ангідриду з вторинно-спиртовими групами лінійного полімеру: Гліфтальові смоли, що застосовуються для різних цілей, піддають модифікації. Модифікують агентами є додаються до них висихають або висихають масла, аліфатичні кислоти, касторове масло, природні або синтетичні смоли і ін. Таким чином можна отримати маслорозчинні або нерозчинні, гнучкі, еластичні або тверді смоли і т. ін.. Розрізняють 3 типи модифікованих алкідних смол. 1) невисихаючі смоли, одержувані при додаванні стеаринової, пальмітинової, олеїнової та інших кислот, які не висихають масел. Зазначені добавки підвищують розчинність, гнучкість і зменшують чутливість смол до 26
  • 27. затвердіння при нагріванні. Добавки каніфолі і шелаку збільшують розчинність і крихкість. Смоли цього типу застосовують, головним чином, як пластифікатори. 2) Висихаючі смоли, одержувані введенням в смолу тунгового, періллового і інших масел, що висихають. Введення цих добавок сильно змінює властивості смоли, і плівки з таких смол швидко тверднуть на повітрі, подібно висихає масел. Такі смоли часто називають «кисеньозворотними» і застосовують для різних покриттів. 3) Алкідні смоли, модифіковані іншими синтетичними смолами, містять добавки феноло- або амінопластів, що знижує розчинність, набухаємість, гнучкість і т. ін .; в них часто додають також і масла, що висихають. В останні роки швидкий розвиток і промислове значення отримали епоксидні смоли, полімери яких мають ряд чудових якостей. Найпростішим епоксиз’єднання є окис етилену, давно знайшла різноманітне застосування в хімічній промисловості. Завдяки нестійкості тричленого кільця в окису етилену на її основі шляхом конденсації з амінами, спиртами, фенолами, кислотами та іншими класами органічних сполук можна легко отримувати похідні, що володіють високою емульгує і флотаційного здатністю, миючими та екстрагують властивостями. Епоксидні смоли, відомі зараз у великій кількості варіантів і комбінацій, відрізняються рядом особливо цінних якостей: великий адгезію, міцністю, хорошими діелектричними властивостями і відносно високою для органічних полімерів термостабільністю. Вони отримують все більше застосування, але недоліком їх є токсичність. 4.2 Отримання фенолопластів Продукт поліконденсації фенолу з формальдегідом відомі під загальною назвою бакеліти. Останні були відкриті в 1909 р Л. Бейкелендом, звідки і їхня назва. Бакелітом (крім целулоїду) є першими синтетичними смолами, які мають велике і різнобічне практичне застосування. Таким конденсації можуть піддаватися найрізноманітніші феноли і альдегіди, і одержувані продукти носять загальну назву фенолопластів, або фенопластів. 27
  • 28. При конденсації фенолу з формаліном в солянокислому середовищі була отримана забарвлена нерозчинна і неплавкі смола. Конденсація в лужному середовищі проходить інакше. Так, виявилося, що при конденсації фенолу з формальдегідом виходить салігенін (орто-ізомер) в суміші з іншими фенолоспиртами: Аналогічні фенолоспирти виходять і з інших фенолів з формальдегідом. При дії на салігенін розведеними мінеральними кислотами відбувається конденсація з утворенням саліретіна- жовтуватого порошку, розчинного в спирті і лугах. Салігенін при конденсації легко дегідратується в смолоутворюючі речовини. Така дегідратація відбувається при простому нагріванні, але значно прискорюється при добавках сильних кислот. Дуже цікаві феноло-формальдегідні смоли. Ці смоли були всебічно вивчені, причому виявилося, що такого роду поликонденсация протікає по-різному в залежності від застосування кислих або лужних каталізаторів; при цьому утворюються розчинні в органічних розчинниках новолаки та резиноїди А, термоплавкі, але нерозчинні резиноїди В і нерозчинні і неплавкі резиноїди С. Кислі каталізатори сприяють протіканню реакцій, які можуть бути представлені наступною імовірною схемою: Конденсація 15 молекул фенолу з 14 молекулами формальдегіду в присутності невеликих кількостей соляної кислоти призводить до утворення новолак. При подальшій дії формальдегіду на новолак при нагріванні утворюються послідовно: 28
  • 29. Новолакові смоли, ймовірно, являють собою суміші різних лінійних полімерів: Вони розчиняються, і з них отримують різні лаки, просочення і покриття. Резиноїди А, В і С, або як їх інакше називають - бакеліти, розрізняються за своєю структурою. Бакеліт А має структуру, близьку до новолак, тобто є лінійним полімером наступного передбачуваного будови: При взаємодії новолак з формальдегідом утворюються тривимірні структури бакеліта В і С: 29
  • 30. Точна будова бакелітом В і С невідомо, і. можливо, вони представляють собою структури з найрізноманітнішим розташуванням метиленових містків. Рентгенограми бакеліта С показують, що він близький до аморфним речовин. В даний час бакелітом отримують в різних країнах у величезних кількостях. Так як бакелітом нерозчинні, неплавки і неелектропровідних, їх широко застосовують для виготовлення електроізоляторів. Для отримання фенолопластів придатні різні феноли і альдегіди. Хороші тверді смоли отримують при конденсації фенолу з фурфуролом (дурить). У численних патентах і роботах рекомендуються фенолопласти з крезолів, ксиленолів, хлорованих фенолів, резорцину, саліцінової кислоти та інших сполук фенольного характеру. Замість формальдегіду можна брати оцтовий альдегід, масляний альдегід, ацетон і т. ін. 4.3 Отримання амінопластів 30
  • 31. Конденсація амінів з різними кисеньмісткими сполуками протікає дуже легко. Взаємодія ароматичних амінів з формальдегідом приводить до утворення твердих полімерних розчинних смол – мають лінійну структуру: Велике значення мають склоутворюючі продукти поліконденсації сечовини з формальдегідом. Багато дослідників вважають, що цей процес найкраще йде у водному розчині. Залежно від співвідношення реагентів виходять різні продукти. Так, в лужному середовищі еквімолекулярної кількості сечовини і формальдегіду утворюють монометилолмочевіну при надлишку ж формальдегіду-діметилолмочевіну: При конденсації сечовини з формальдегідом в присутності NH4OH виходить циклічний тример: При обережній конденсації сечовини з формальдегідом утворюються безбарвні і прозорі, як кришталь, смоли (органічне скло, поллопази). Реакції сечовини з формальдегідом та спиртами можна представити наступними схемами: Подальша конденсація з виділенням молекул спирту призводить до утворення сітчастих молекул. У разі конденсації сечовини і формальдегіду з 31
  • 32. гліфталю одержувані продукти дуже різноманітні за структурою. Ймовірно, перші стадії конденсації відбуваються за схемою: Такі модифіковані смоли застосовуються в даний час для виробництва лакофарбових матеріалів та інших плівкових покриттів, так як вони добре розчинні в оліях, спирті та інших органічних розчинниках. Деякі з цих смол розчинні і в маслі і в воді. 4.4 Отримання синтетичних волокон При конденсації амінів з органічними карбоновими кислотами утворюються сполуки з пептидним зв'язком: Пептидний зв'язок відіграє особливу роль в поліпептидах і білкових речовинах. На властивості многоосновних кислот реагувати з діамінами і утворювати високомолекулярні ланцюгові полімери з пептидними зв'язками грунтується отримання поліамідної смоли нейлону, що успішно конкурує з натуральним і штучним шовком. Дослідження в області поліконденсації привели до отримання поліамідів з СО-NH-зв'язками (пептидними зв'язками). Було встановлено, що при конденсації триметиленглікольгексадекадикарбонової кислоти з α-амінокапронової кислотою в атмосфері азоту утворюється твердий, міцний, досить прозорий, а в тонкому шарі гнучкий полімер; при 40 - 50 ° з нього можна витягати досить міцні нитки. Кращі результати вийшли при поліконденсації гексаметилендиаміну з адипінової кислоти. Реакція протікає за наступною схемою: Такі молекули містять багаторазові пептидні зв'язку 32
  • 33. і в цьому відношенні аналогічні натуральному волокну, наприклад шовку або вовни (найлон інакше називали «66» по числу атомів вуглецю в аміні і кислоті). В даний час найлон отримують у великих кількостях. Самим чудовим в цьому складному процесі є те, що вихідним матеріалом може служити лише один бензол. Окремі стадії процесу зрозумілі зі схеми: Найлон застосовується також для отримання ізоляційних матеріалів і для інших цілей. Крім нейлону, відомі й інші синтетичні поліамідні волокна, наприклад капрон, енант. Капрон являє собою полімер капролактаму. Для отримання його бензол або фенол. спершу перетворюють в циклогексанон, останній переводять в оксим, який при нагріванні ізомеризуеться з розширенням кільця в капролактам: Вихідний капролактам можна також отримувати частковим відновленням динітрилу адипінової кислоти в амінонітріл (вихід 80-85%), який потім перетворюється в лактам: 33
  • 34. З інших синтетичних волокон необхідно відзначити казеїнові пластики, одержувані конденсацією казеїну з формальдегідом. Їх випускали під назвою спочатку криноїд, а потім мількстон або галаліт. Орлон (нітрон) являє собою полімер акрилонітрилу, що виходить каталітично з ацетилену і синильної кислоти: Акрилонітрил дешевий і доступний, тому орлонове волокно (нітрон) швидко набуло широкого застосування. Формування волокна ведуть в диметилформаміді або в гліцеринової ванні. Терілен-продукт конденсації терефталевої кислоти з етиленом або тетраметиленгліколем. Терефталеву кислоту отримують каталітичним окисленням n-ксилолу або через хлорметилювання толуолу. Технологія отримання терилена приблизно така ж, як для нейлону або капрону. 4.5 Ресинтез білків Процеси гідролізу білків і вуглеводів протікають під дією кислот або ферментів досить легко. Всі біохімічні процеси проходять в розбавлених водних розчинах. Найбільш концентровані розчини містять лише 7-9% білків (плазма крові). Відомо, що протеолітичні ферменти, що прискорюють гідроліз білків до диетопіперазин і навіть вільних а-амінокислот, можуть проводити процес в зворотному напрямку. Однак каталізатори, здатні проводити ресинтез білків з α-амінокислот або дикетопіперазин поза організмом, до сих пір не відкриті. Інтерес в цьому відношенні представляють роботи С. Є. Бреслер з співробітниками, які здійснили зворотний синтез білків, застосувавши високі тиску порядку 5000-6000 am. Цю стадію процесу С. Є. Бреслер назвав ресинтезом білків. Йому вперше вдалося встановити, що схематична реакція оборотна. В якості вихідних речовин для ресинтезу білків були взяті різні гідролізати білків, розщеплені протеолітичними ферментами на низькомолекулярні пептиди, що складаються лише з 6 -10 ланок а-амінокислот (з мовляв. Вагою 700-1000). 34
  • 35. Процес проводився з 1% розчином ферментів-пепсину, тріпсіну- в буферних розчинах. Як буферів кращі результати показали фосфорна кислота і вуглекислий натрій. Стабілізаторами служили 20% розчини глюкози. Таким шляхом при 37 ° і надвисоких тисках з триаланіну був отриманий поліпептид з 12 -15 залишків аланіну, з гідролізатів желатин і альбуміну були знову ресинтезувати желатину і альбумін. Ці роботи становлять значний теоретичний інтерес, хоча результати їх і оскаржуються. 35
  • 36. ВИСНОВКИ Різні процеси дегідратації грають дуже важливу роль в біохімії і органічною технологією. Шляхом дегідратації в живій природі здійснюється синтез полісахаридів, білкових речовин, фосфатидів, лецитинів, багатьох ефірних масел і інших речовин. В синтетичний хімії за допомогою дегідратації отримують прості і складні ефіри, ангідриди, вищі спирти, лікарські, вибухові й отруйні речовини, а також різноманітні синтетичні смоли, пластичні маси і т.ін. Речовини, що можуть бути отримані за допомогою реакції дегідратації, мають дуже важливе застосування в якості проміжних продуктів органічного синтезу (спирти, кислоти та їх похідні, альдегіди, α-оксиди), мономерів і вихідних речовин для синтезу полімерних матеріалів (фенол, ефіри акрилової і метакрилової кислот, меламін, хлоролефіни), пластифікаторів і мастильних матеріалів (складні ефіри), розчинників (спирти, прості і складні ефіри, хлоролефіни), пестицидів (ефіри карбамінової і тіокарбамінової кислот). Дуже часто розглядаються реакції є проміжним етапом у багатостадійний синтезах інших продуктів цільового призначення. Виробництво перерахованих речовин має великі масштаби. Так, в США синтезують по 500 тис. Т етанолу і ізопропанолу, 900 тис. т пропіленоксіда, 200 тис. т епіхлоргідріна, понад 4 млн. т складних ефірів, близько 300 тис. т ізоціанатів. 36
  • 37. ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА 1. Реутов О. А. Органическая химия. Т.1-4. / [О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин.] – М.: "Мир", 1999-2002. 2. А.Терней. Современная органическая химия. Т. 1,2. М., "Мир", 1981. 3. Х.Беккер, ПДомашке, Э.Фангхенель. Органикум. Т. 1,2. М. "Мир", 1992. 4. Шабаров Ю.С. Органическая химия. Т. 1,2, М., "Химия", 1994. 5. Моррисон Р., Р. Бойд. Органическая химия. М., "Мир", 1974. 6. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. Т. 1,2, М„ "Мир", 1974. 7. Робертс Дж., Кассерио М. Основы органической химии. Т. 1,2, М„ "Мир", 1978. 8. Марч Дж.Органическая химия Т.1-4,М.,"Мир",1987-1988. 9. Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии, Т. 1-2, М., "Химия", 1991. 10. Сайке П. Механизмы реакций в органической химии. М., "Химия", 1991. 11. Титце Л., Айхер Т.Препаративная органическая химия, . М. «Мир» 1999. 12. Органический синтез. / [В.Смит, А.Бочков, Р.Кейпп.] – М. «Мир» 2001. 13. Organic Chemistry. / [J.Clayden, N. Greeves, S.Warren et al.] – , 2001. 14. G. Loudon Organic Chemistry, Oxford Univ.Press, 2002. 15. D. Boger Modem Organic Chemistry, TSRA Press, 1999. 16. Solomons T. W. Graham. Organic chemistry / T.W. Graham Solomons./ 10th ed. / Craig B. Fryhle. – Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2011. – 1277 р. 17. http://www.vanderbilt.edu/AnS/Chemistry/Rizzo/chem223/chem223.htm 37