Лабораторный практикум. Практикум по курсу химия гетероциклических соединений Лабораторная работа хгс 1 синтез пиррола по кнорру
 Скачать 0.58 Mb.
|
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ«ХИМИЯ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ» Лабораторная работа ХГС 1СИНТЕЗ ПИРРОЛА ПО КНОРРУ (3,5-БИС(ЭТОКСИКАРБОНИЛ)-2,4-ДИМЕТИЛПИРРОЛ) Теоретическая часть Один из специфических методов синтеза пиррола – метод Кнорра – основан на получении замещенных пирролов из -аминокетонов и соединений, имеющих активную метиленовую группу. При конденсации -аминоацетоуксусного эфира с ацетоуксусным эфиром легко образуется диэтиловый эфир 2,4-диметилпиррол-3,5-дикарбоновой кислоты.  Механизм реакции Кнорра можно представить следующим образом:  Для предотвращения димеризации свободных α-аминокарбонильных соединений в пиразины их используют в виде солей. Аминокетоны генерируют in situ в реакционной среде при подщелачивании [1].  Трудности, связанные с применением α-аминокарбонильных соединений, можно преодолеть, синтезируя их в реакционной среде в присутствии второго компонента (1,3-дикарбонильного соединения). Например, в качестве предшественника аминокетона можно использовать монооксим α-кетоальдегида, восстанавливая его цинком в уксусной кислоте или метабисульфитом натрия.  Эта модификация позволяет использовать в качестве единственного исходного 1,3-дикарбонильное соединение, благодаря его способности образовывать при нитрозировании оксимы. Так, обработка 2 моль ацетоуксусного эфира 1 моль NaNO2 в уксусной кислоте с последующим восстановлением цинком приводит к пирролу Кнорра.  В данной лабораторной работе в качестве предшественника α-аминокарбонильного соединения применяется гидразон (фенилазоацетоуксусный эфир). Методика синтеза Исходные вещества: анилин, ацетоуксусный эфир, соляная кислота, уксусная кислота, нитрит натрия, безводный ацетат натрия, цинковая пыль, этанол. Стадия 1. Получение фенилазоацетоуксусного эфира Анилин и ацетоуксусный эфир предварительно очищают простой перегонкой. К раствору соляной кислоты (34 мл концентрированной соляной кислоты + 105 мл воды) добавляют 9.8 г анилина. К полученной смеси при 0 °С и при интенсивном перемешивании прикапывают раствор нитрита натрия (7.0 г нитрита натрия в 30 мл воды) − образуется раствор соли диазония. Одновременно готовят растворы 46.0 г безводного ацетата натрия в 80 мл воды и 13.0 г ацетоуксусного эфира в 310 мл этанола. Растворы ацетоуксусного эфира и ацетата натрия смешивают. К полученному раствору медленно прибавляют при 10 °С и при перемешивании раствор соли диазония. В конце добавления соли начинают выпадать желтые кристаллы гидразона. Полученную суспензию оставляют на сутки при комнатной температуре, затем осадок отфильтровывают, промывают смесью этанол:вода (1:1), сушат при комнатной температуре. Стадия 2. Синтез пиррола по Кнорру В плоскодонную колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, помещают раствор 6.5 г ацетоуксусного эфира в 20 мл уксусной кислоты, добавляют 3.0 г цинковой пыли и смесь нагревают до 80 °С при перемешивании. К реакционной смеси медленно прибавляют по каплям при перемешивании раствор 5.75 г фенилазоацетоуксусного эфира в 15 мл уксусной кислоты. Затем примерно в течение 20 мин прибавляют маленькими порциями еще 10.0 г цинковой пыли. В конце прибавления смесь нагревают до 90 °С и продолжают перемешивание ещё 1 час при 90 °С и 0.5 часа – при 100 °С. После охлаждения к реакционной смеси добавляют 50 мл воды, выпавший осадок отфильтровывают. Пиррол извлекают из остатка на фильтре многократной экстракцией горячим этанолом. Экстракт концентрируют, остаток отфильтровывают и сушат. Вопросы к коллоквиуму Вопросы по теории: 1. Концепция -избыточности и -дефицитности. 2. Строение пятичленных гетероароматических соединений. 3. Методы синтеза пиррола. 4. Сопоставление ароматичности, реакционной способности пиррола с фураном и тиофеном. 5. Почему синтез пиррола Кнорра не проводят непослдственной циклоконденсацией ацетоуксусного эфира и аминоацетоуксусного эфира? Какие приемы используют, чтобы избежать протекания побочной реакции? 6. Какую роль выполняет ацетат натрия на стадии синтеза гидразона? Вопросы по методике синтеза: От каких примесей отделяется конечный продукт при экстракции горячим этанолом? Почему цинковую пыль необходимо добавлять маленькими порциями? |