Лабораторный практикум. Практикум по курсу химия гетероциклических соединений Лабораторная работа хгс 1 синтез пиррола по кнорру
 Скачать 0.58 Mb.
|
Лабораторная работа ХГС 2СИНТЕЗ ПИРРОЛА Теоретическая часть Одним из простых методов получения пиррола является сухая перегонка аммониевой соли слизевой кислоты. Слизевая (галактаровая) кислота образуется в результате окисления галактозы азотной кислотой. При пиролизе слизевая кислота дегидратируется с образованием пирослизевой (фуран-2-карбоновой) кислоты, при пиролизе аммонийной соли пирослизевой кислоты происходит аналогичная реакция циклизации-дегидратации с образованием пиррола.  Методика синтеза Исходные вещества: слизевая кислота, водный раствор аммиака, глицерин. В широкой фарфоровой чашке тщательно смешивают слизевую кислоту (21 г) и 24%-ный водный раствор аммиака (30 мл). Полученную однородную пасту нагревают, перемешивая, на паровой баие до полного удаления воды. Оставшийся слизевокислый аммоний растирают в порошок, переносят в двухлитровую колбу, смешивают с глицерином (12 мл) и оставляют стоять при комнатной температуре в течение ночи. На следующий день колбу соединяют с нисходящим холодильником и содержимое ее осторожно нагревают таким образом, чтобы только часть массы нагрелась до температуры реакции, сопровождающейся сильным вспениванием (Тяга!). Нагревание ведут возможно быстрее, но с учетом состояния смеси, стараясь избежать чересчур бурного протекания реакции. Перегонку продолжают до тех пор, пока проба дистиллята при добавлении твердого КОН не перестанет выделять маслянистых капель. Весь дистиллят (30−33 мл) перегоняют вторично до полной отгонки масла. Масло отделяют, а водный слой присоединяют к воде, оставшейся в перегонной колбе, добавляют туда еще 60−70 мл воды и отгоняют из этой смеси 25 мл. Этот дистиллят вновь перегоняют, собирая 8−10 мл отгона. Маслянистые жидкости, полученные из всех отгонов, объединяют, сушат небольшим количеством твердого КОН и перегоняют при 127-131 0С. Примечание. При перегонке в вакууме пиррол темнеет значительно медленнее. Вопросы к коллоквиуму Вопросы по теории: Методы синтеза незамещенного пиррола. Взаимопревращения гетероциклов по Юрьеву. Химические свойства пиррола: реакции по атому азота, электрофильное замещение по углеродным атомам кольца. Ацидофобность пятичленных гетероароматических соединений с одним гетероатомом. 5. Спектральные характеристики пиррола. 6. Почему пиррол следует хранить в запаянном сосуде в атмосфере инертного газа? Вопросы по методике синтеза: Как определяют конец отгонки пиррола? Техника безопасности при работе с раствором аммиака. Почему для сушки отгона используют гидроксид калия? Лабораторная работа ХГС 3СИНТЕЗ 5,6-ДИФТОРИЗАТИНА Теоретическая часть Изатином называется индол-2,3-дион. Изатину свойственна таутомерия; он существует как в лактамной, так и в лактимной форме, проявляя слабокислотные и слабоосновные свойства и образуя соли соответственно с основаниями и кислотами.  Впервые изатин был получен окислением индиго − действием бихромата калия в серной кислоте (Эрдман) или азотной кислотой (Лоран).  Исторически первым синтезом изатина стал синтез Байера из o-нитробензальдегида и ацетона.  Другим методом синтеза изатинов является синтез Штолле − взаимодействие анилинов с оксалилхлоридом с образованием хлороксоанилида, циклизующегося в изатин под действием кислот Льюиса (хлорид алюминия, эфират трифторида бора).  Промышленным методом является синтез Зандмейера из анилина и хлоральгидрата. На первой стадии этого синтеза анилин конденсируется в водном растворе с хлоральгидратом и гидроксиламином с образованием изонитрзоацетанилида. На второй стадии изонитрозоацетанилид под действием концентрированной серной кислоты претерпевает внутримолекулярную конденсацию с образованием изатина [2].  Методика синтеза Исходные вещества: 3,4-дифторанилин, хлоральгидрат, соляная кислота, сульфат натрия, гидроксиламина гидрохлорид, серная кислота. Стадия 1. 3,4-Дифторизонитрозоацетанилид Необходимое количество 3,4-дифторанилина очищают перегонкой под вакуумом (77 0С при 7 мм рт. ст. или 84-84 0С при 30 мм рт. ст.). Предварительно готовят смесь 4.0 г (0.03 моль) 3,4-дифторанилина в 8 мл конц соляной кислоты (перемешивают и выдерживают в маленькой конической колбе 12 часов). В круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, загружают раствор 4.68 г (0.028 моль) хлоральгидрата в 78 мл воды. Затем медленно при интенсивном перемешивании добавляют 29.82 г безводного сульфата натрия. Далее к реакционной массе добавляют смесь 3,4-дифторанилина и соляной кислоты. После этого добавляют раствор 5.8 г (0.09 моль) гидрохлорида гидроксиламина в 20 мл воды. Смесь становится оранжевато-коричневой, ее нагревают до 95 0С. При нагревании осадка становится меньше, но смесь не превращается в гомогенную. Реакционную массу кипятят 40 мин, затем хорошо охлаждают, отфильтровывают выпавший бесцветный осадок и перекристаллизовывают из воды. Тпл 149−151 0С Стадия 2. Циклизация (синтез изатина по Зандмейеру). В 10.1 мл конц. серной кислоты, нагретой до 60 °С, вносят порциями в течение 40−60 минут 2.7 г (0.0135 моль) N-(3,4-дифторфенил)-2-(гидроксиимно)ацетамида с такой скоростью, чтобы температура не поднималась выше 65 °С. При этом цвет раствора изменяется от коричневого до темно-фиолетового. По окончании добавления смесь выдерживают еще 10−15 мин. при 70−75 °С, затем смесь охлаждают до комнатной температуры (22−25 °С) и выливают в 320 мл ледяной воды. При этом 5,6-дифторизатин выпадает в виде красных хлопьев, которые отфильтровывают, промывают ледяной водой до отсутствия кислой реакции и высушивают. Вопросы к коллоквиуму Вопросы по теории: Методы синтеза изатина с использованием оксалилхлорида и хлоральгидрата. Различие в реакционной способности двух карбонильных групп в изатине. Электрофильное замещение, протекающее по бензокольцу изатина. Алкилирование по атому азота в присутствии основания. Вопросы по методике синтеза: Почему нельзя добавлять сразу весь сульфат натрия в воду? От какой примеси отделяют N-(3,4-дифторфенил)-2-(гидроксиимно)ацетамида при перекристаллизации из воды? Почему требуется постепенное добавления реагента в серную кислоту на второй стадии? Почему для промывки конечного продукта используют ледяную воду? |