Реферат по предмету "Химия"


Ароматические гетероциклические соединения

Введение 1. Пиридин 1.1. Получение 1.2. Реакции по атому азота 1.3. Реакции электрофильного замещения
1.4. Реакции нуклеофильного замещения 1.5. Окисление и восстановление 2. Хинолин Введение Гетероциклическими называют соединения, содержащие циклы, включающие один или несколько гетероатомов. Наиболее устойчивыми являются пяти- и шестичленные циклы. Гетероциклические соединения встречаются во многих природных соединениях и производятся в больших масштабах в промышленности. В данной главе мы будем рассматривать главным образом гетероциклические соединения, обладающие ароматическим характером. Такие гетероциклы называют гетероароматическими. Существуют пятичленные, шестичленные и т.д. гетероциклы, обладающие ароматическим характером. Наиболее изученными из них являются пяти- и шестичленные соединения, поскольку их производные особенно распространены в природе и часто являются промышленными продуктами. В циклы этих соединений могут входить один, два и большее количество гетероатомов, причем как одинаковых, так и разных. Большинство из них имеют традиционные названия.

Большое значение имеют такие соединения, в которых указанные гетероциклы сконденсированы с другими кольцами. Урацил Тимин Цитозин Индол Хинолин
1. Пиридин Наиболее важным шестичленным гетероциклическим соединением является пиридин. Cтруктура пиридина во многом сходна со структурой бензола. Длина связи С-С в нем составляет 0,139 нм, а связи С-N - 0,137 нм. Строение и стабильность пиридина и его ярко выраженный ароматический характер является следствием высокой степени делокализации электронов, пять из которых дают атомы углерода, а шестой - атом азота. Свободная пара электронов на атоме азота находится на s-орбитали, а потому не может участвовать в сопряжении. Пиридин используется как растворитель и основной катализатор. Пиридиновое кольцо встречается во многих природных соединениях (никотин, витамин B6). Никотин - стимулятор и яд содержится в стеблях и листьях табака. Никотин Пиридоксин (витамин В6)
1.1. Получение Пиридин получают пропусканием смесии ацетилена с циановодородом в молярном соотношении 2:1 через раскаленные трубки. (1)
1.2. Реакции по атому азота Пиридин является основанием и в присутствии кислот протонизируется: (2) Пиридинийхлорид Пиридин реагирует с оксидом серы (VI) образуя пиридинсульфотриоксид: (3) Пиридинсульфотриоксид Как любой третичный амин пиридин окисляется пероксидом водорода или надкислотами: (4) N-Оксипиридин (N-окись пиридина) (5)
Этилпиридинийбромид Упр.1. Напишите реакцию пиридина с (а) соляной кислотой, (б) метилйодидом, (в) перекисью водорода. Упр.2. Пиридинсульфотриоксид можно получать: (а) пропуская в пиридин пары оксида серы (VI), (б) медлено прибавляя к пиридину хлорсульфоновую кислоту. Напишите соответствующие реакции.
1.3. Реакции электрофильного замещения Реакции электрофильного замещения с пиридином проходят сложнее, чем с бензолом, так как атом азота дезактивирует ароматическое ядро. Присутствие основного атома азота в пиридиновом кольце препятствует реакции электрофильного замещения, т. к. катионы Br+, NO2+, SO3OH+ и RCO+, обычно замещающие атомы водорода в бензольном кольце, фиксируются атомом азота и делают его положительно заряженным, что дезактивирует кольцо. Возникающий пиридиний - катион чрезвычайно нереакционноспособен по отношению к электрофильным реагентам из-за своего положительного заряда на атоме азота. При атаке электрофила по a- или c-положению возникает крайне неустойчивый катион в то время как при атаке по b-положению он не особенно неустойчив: Очень неустойчив
Неустойчив (6) (7) Упр.3. Напишите реакции (а) нитрования и (б) сульфирования пиридина и опишите их механизм.
1.4. Реакции нуклеофильного замещения Наибольшее значение для пиридина имеют реакции нуклеофильного замещения. При нагревании пиридина с амидом натрия образуется 2-аминопиридин (реакция Чичибабина):
(9) 2-Аминопиридин (a-аминопиридин) Реакция проходит по следующему механизму: (М 1)
На практике гидрид натрия далее реагирует с a-аминопиридином давая натриевое производное аминопиридина: (10) Прибавление воды высвобождает a-аминопиридин:
(11) Суммарно: (13) Взаимодействие пиридина со щелочью приводит к образованию 2-гидрокси-пиридина, существующего, как и a-аминопиридин, в двух таутомерных формах:
(14) 2-Пиридинол 2-Пиридинон Упр.4. Напишите таутомерные формы a-аминопиридина. При действии на пиридин литийорганических соединений a-атом водорода замещается на углеводородный радикал: (15) a-Бутилпиридин (16) a-Фенилпиридин Упр.5. Напишите реакции получения (а) 2-аминопиридина, (б) 2-гидроксипиридина, (в) 2-бутилпиридина, (г) 2-фенилпиридина и опишите их механизм.
1.5. Окисление и восстановление пиридина Пиридиновое, как и бензольное кольцо устойчиво к окислению. Все три (a,b и c) пиколина окисляются перманганатом калия в пиридинкарбоновые (a,b и g-пиколиновые) кислоты: (17) Пиколины Пиколиновые кислоты Никотин может быть окислен в никотиновую кислоту: (18) Никотин Никотиновая кислота Никотиновую кислоту (витамин Р) синтетически получают по следующей схеме: (19) b-Пиридинсульфокислота Никотиновая кислота Пиридин восстанавливается легче бензола. Например, натрием в спирте он восстанавливается в пиперидин: (20) Пиперидин Упр.6. Напишите реакции окисления (а) c-пиколина, (б) никотина. Упр.7. Напишите уравнения реакций взаимодействия пиридина со следующими реагентами: (а) нитратом натрия и серной кислотой (при 370оС); (б) олеумом (в присутствии HgSO4 при 230оC); (в) амидом натрия, затем водой; (г) гидроксидом калия в присутствии окислителя; (д) фениллитием; (е) н-бутиллитием.
2. ХИНОЛИН Хинолин и его гомологи содержатся в каменноугольной смоле. Существует много синтетических методов получения хинолина. Из них наиболее широко используемым является метод Скраупа. По методу Скраупа хинолин получают нагреванием анилина с глицерином в концентрированной серной кислоте в присутствии мягко действующего окислителя, такого как нитробензол: (21) Реакция проходит по следующему механизму: (М 2) По свойствам хинолин очень напоминает пиридин. Он вступает в реакции электрофильного замещения. Эти реакции протекают легче чем в случае пиридина и осуществляются по бензольному кольцу: (22) (23) Реакции нуклеофильного замещения протекают наоборот по пиридиновому кольцу, причем для образующихся амино- и оксихинолинов возможна таутомерия: (24) (25) Упр.8. Напишите реакции нитрования и сульфирования хинолина. В какое кольцо - пиридиновое или бензольное вступает заместитель? Упр.9. Аналогично пиридину хинолин вступает в реакцию Чичибабина с образованием 2-аминохинолина. Напишите уравнение реакции. По какому механизму идет эта реакция?


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.