|
|
Вклад ученых. Вклад отечественных химиков в развитие органической химии
 Под воздействием сильно разбавленной азотной кислоты на карбоновые кислоты получают их нитропроизводные, а под действием более концентрированной – динитроалканы. В карбоновых кислотах , как и в случае с углеводородами, легче происходит процесс замещения при третичном атоме углерода. Побочной реакцией данного процесса будет являться окисление исходных соединений, при другой побочной реакции будет происходит образование нитритов и полинитросоединений. Реакция нитрование присходит в присутствии кислорода, атмосферном давлении и температуре 150-600°С. 2.3 Реакция Зинина Реакция, открытая Зининым в 1842 году, позволила получать ароматические амины путём восстановления нитросоединений. Это восстановление происходит с помощью H2S, (NH4)2S или сульфидов щелочных металлов:
ArNO2 + 3H2S = ArNH2 + 2H2O + 3S
В ходе этой реакции происходит нагревание нитросоединений с их последующим восстановлением. Используя в этой реакции сульфиды в основном получают амины ряда антрахинона, также используя сульфиды можно частично восстановить ди- и полинитросоединения, при этом легче происходит восстановление нитрогруппы, которая находиться в пара- положении к другим заместителям.
Впервые реакция Зинина была применина для синтеза анилин, который до этого получали из индиго, а также для 2-нафтиламина, м-аминобензойной кислоты и м-фенилендиамина. Эти соединения стали доступны как промышленное сырьё, благодаря реакции Зинина.3
2.4 Реакция Бородина
Реакция заключается в разложении мочевины гипобромитом натрия. Для приготовления раствора гипобромита натрия в пробирку добавляют 1 – 2 миллилитра концентрированного раствора гидроксида натрия, затем при охлаждении добавляют 3 – 4 капли брома. Смесь встряхивают, пока бром не раствориться и не исчезнет его окраска (Рисунок 3).
Рисунок 3 – Взаимодействие брома с гидроксидом натрия
Дальше к 1 миллилитру 20% - ного раствора мочевины начинают по капли добавлять раствор гипобромита натрия, в результате чего в пробирке начинается бурное выделение азота и оксида углерода (IV) (Рисунок 4).
Рисунок 4 – Взаимодействие раствора мочевины с раствором гипобромита натрия
Эта реакция лежит в основе количественного определения мочевины. Масса мочевины рассчитывается по объёму выделившегося газа.
2.5 Реакция Зелинского – Казанского
Эта реакция представляет собой тримеризацию ацетилена над активированным углём и приводит к образованию бензола (Рисунок 5).
Тримеризация ацетилена была открыта ещё в 1866 году французским химиком М. Бертло. Он пропускал ацетилен через раскалённый трубку и получал бензол, но выход его был очень маленьким.
Позднее российские учёные Н.Д. Зелинский и Б.А. Казанский показали, что эта реакция проходит эффективней, если пропускать ацетилен через активированный уголь, нагретый до 600-650°С, при этом выход продукта будет составлять уже 70%.
Рисунок 5 – Тримеризация ацетилена над активированным углём (реакция Зелинского – Казанского)
2.6 Реакция Кучерова
Реакцию проводят в воде или спиртовом растворе. В этой реакции используются катализаторы, такие как соли ртути (Hg2+) в кислой среде, например HgSO4 в H2SO4. Из ацетилена будет образовываться альдегид (Рисунок 6), а из алкинов, имеющих три и больше атомов углероды, будут образовываться кетоны (Рисунок 7).
Рисунок 6 – Гидрирование ацетилена
Рисунок 7 – Гидрирование пропина
Ион Hg2+ образует p – комплекс с молекулой алкина, к которой идёт присоединение молекулы воды с промежуточным образованием неустойчивого енола, который изомеризируется в карбонильное соединение. Присоединение воды к алкину происходит по правилу Марковинкова. Реакция протекает против правила Марковникова в том случае, если образуется семь продуктов.
Атом кислороды обычно присоединяется в том положении, которое будет наиболее удалено от электроотрицательной группы, но при небольшой разницы в полярности заместителей в молекуле алкина будет образовываться смесь продуктов.
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ОТКРЫТИЯ РОССИЙСКИХ УЧЁНЫХ
В ОБЛАСТИ ПРИКЛАДНОЙ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Марковниковым помимо правила был открыт новый класс соединений – нафтены. Этот класс соединений нашёл широкое применение в промышленном органическом синтезе. Так, например, циклопропан используется в медицине в качестве ингаляционного анестезирующего средства; циклопентан используют в качестве добавки к моторному маслу для того, чтобы повысить его качество; циклогексан применяют для синтеза полупродуктов в производстве синтетического волокна, нейлона и капрона, также из циклогексана получают циклогексанол, циклогексанон и адипиновую кислоту, ещё он используется в качестве растворителя. Нефтехимическая промышленность использует нафтены для получения ароматических углеводородов путём каталитического крекинга.
Лебедевым, в его магистерской диссертации, был разработан метод синтеза бутадиенового каучука, на базе которого в дальнейшем был создан промышленный метод, который положил начало отечественной промышленности синтетического каучука. Благодаря работам Лебедева, в Советском Союзе в 1932 началось производство синтетического каучуку – впервые в мире.
Реакция Зинина позволила разработать промышленные способы получения анилина. В 1844 году, пользуясь восстановительным действием гидросульфида аммония на динитросоединения, Зининым был получен нафтилендиамин и фенилдиамин. В результате был открыт метод получения аминопроизводных из органических нитросоединений. Эти работы заложили научную основу для развития производства синтетических красителей, новых фармацевтических препаратов, душистых веществ.
Благодаря реакциям и опытам, описанным выше, в промышленности нашей страны произошло много поворотных моментов. Так, реакция, открытая М.Г. Кучеровым, превращение ацетилена в уксусный альдегид в присутствии ртутных солей положила начало техническому использованию ацетилена в качестве сырья для получения многочисленных химических продуктов. Также, получило развитие промышленного синтеза уксусной кислоты, благодаря, открытию М.Г.Кучерова. именно за это он в 1885 году был достоин премии Русского физико-химического общества. Наряду с химией, Михаил Григорьевич хорошо рисовать и его работы получили одобрение художника Александр Николаевич Бенуа. Также у него был красивый голос, прекрасная музыкальная память и слух, что позволяло ему почти в точности воспроизводить сольные партии ряда опер.
Развитие в этой области не стоит на месте, и наши учёные также продолжают делать вклад в дальнейшее её развитие. Так, например, химики из Российского химико-технологического университета имени Менделеева придумали, как перерабатывать смесь всевозможных пластмассовых бутылок, даже если они сделаны из разных полимеров.
Ещё одним важнейшим открытием российских учёных в наше время стало синтезированние нефти и газа. Это открытие было сделано учёными университета нефти и газ имени Губкина. Путём экспериментов и теоретических расчётов они доказали, что нефть и газ могут образовываться не только путём разложения органических веществ, но и абиогенным (небиологическим) путём. Учёные установили, что в верхней мантии Земли, на глубине 100 – 150 километров, существуют уловия для синтеза сложных систем углеводородных систем.
"Этот факт позволяет говорить о природном газе (по крайней мере) как о возобновляемом и неиссякаемом источнике энергии", — сказал РИА Новости профессор Владимир Кучеров из университета имени Губкина.
ВЫВОД
Российскими учёными был сделан огромный вклад в развитие органической химии, который был признан не только в нашей стране, но и за рубежом. В ходе работы я убедилась, что достижения российской науки в области органической химии действительно важны и играют весомую роль в её развитии. В моём проекте показана только малая часть всего того, что было сделано и открыто нашими учёными. Мы должны гордиться достижениями химиков – органиков, потому что благодаря им мы имеем в нашей жизни огромное количество различных веществ, без которых сложно прожить.
ГЛОССАРИЙ
Абсо́рбция — поглощение сорбата всем объёмом сорбента. Является частным случаем сорбции. В технике и химической технологии чаще всего встречается абсорбция газов жидкостями
Алкадиены (диеновые углеводороды) — класс углеводородов, содержащих две двойных связи углерод-углерод.
Алке́ны (олефины, этиленовые углеводороды) — ациклические непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n. Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sp² гибридизации и имеют валентный угол 120°.
Алки́ны (иначе ацетиленовые углеводороды) — углеводороды, содержащие тройную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n-2. Атомы углерода при тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации.
Антоцианы — окрашенные растительные гликозиды, содержащие в качестве агликона антоцианидины — замещённые 2-фенилхромены, относящиеся к флавоноидам. Они находятся в растениях, обусловливая красную, фиолетовую и синюю окраски плодов и листьев.
Ароматические соединения (арены) — циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему.
А́том — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.
Ацетальдеги́д (у́ксусный альдегид, этана́ль, метилформальдегид) — органическое соединение класса альдегидов с химической формулой CH3-CHO, является альдегидом этанола и уксусной кислоты.
Ацетиле́н (по ИЮПАК — этин) — органическое соединение, непредельный углеводород C2H2. Имеет тройную связь между атомами углерода, принадлежит к классу алкинов. При нормальных условиях — бесцветный, очень горючий газ.
Бутадие́н-1,3 (дивини́л, бу́та-1,3-дие́н) {\displaystyle {{\ce {CH2=CH-CH=CH2}}}}— ненасыщенный углеводород, простейший представитель сопряжённых диеновых углеводородов.
Вале́нтность —способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей.
Валентный угол — угол, образованный направлениями химических (ковалентных) связей, исходящими из одного атома.
Галогеноводоро́ды — общее название соединений, образованных из водорода и галогенов (элементов подгруппы фтора)
Гидрата́ция — присоединение молекул воды к молекулам или ионам. Гидратация является частным случаем сольватации — присоединения к молекулам или ионам веществ молекул органического растворителя.
Двойная связь — ковалентная связь двух атомов в молекуле посредством двух общих электронных пар. Строение двойной связи отражено в теории валентных связей. В этой теории считалось, что двойная связь образуется комбинацией сигма- и пи-связей.
Изомерия — явление, заключающееся в существовании химических соединений — изомеров, — одинаковых по атомному составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, вследствие этого, по свойствам.
Кароти́н — жёлто-оранжевый пигмент, непредельный углеводород из группы каротиноидов. Эмпирическая формула С₄₀H₅₆. Нерастворим в воде, но растворяется в органических растворителях. Содержится в листьях всех растений, а также в корне моркови, плодах шиповника и др.
Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.
Квазикриста́лл — твёрдое тело, характеризующееся симметрией, запрещённой в классической кристаллографии, и наличием дальнего порядка.
Конденса́ция — переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного.
Моле́кула — электрически нейтральная частица, образованная из двух или более связанных ковалентными связями атомов.
Органи́ческая хи́мия — раздел химии, изучающий соединения углерода, их структуру, свойства и методы синтеза.
Органи́ческий си́нтез — раздел органической химии и технологии, изучающий различные аспекты получения органических соединений, материалов и изделий, а также сам процесс получения веществ.
Пиро́лиз — термическое разложение органических и многих неорганических соединений.
Полярность - это разделение электрического заряда, приводящее к тому, что молекула или ее химические группы имеют электрический дипольный момент с отрицательно заряженным концом и положительно заряженным концом.
Пропиле́н (пропен)— непредельный (ненасыщенный) углеводород ряда этилена, горючий газ. Вещество с наркотическим действием более сильным, чем у этилена. Класс опасности — четвертый.
Реакции присоединения — в органической химии так называются химические реакции, в которых одни химические соединения присоединяются к кратным (двойным или тройным) связям другого химического соединения.
|
|
|
Скачать 180.18 Kb.