ЗМІСТ
Вступ. 3
РОЗДІЛ 1. Науковий шлях в органічній хіміїЧичибабина. 5
1.1. Початок наукового шляху. 5
1.2. Наукова робота на початку ХХ століття. 6
Розділ 2. Реакції Чичибабина. 10
2.1. Розвиток хімії піридинових сполук. 10
2.2. Реакції з одержання діазосполук та гетероциклів. 13
2.3. Реакції Чичибабина в апротонних розчинниках. 15
2.4. Синтез індолізину та піридину. 16
Висновки. 18
Список використаних джерел. 19
Вступ
Органічнахімія – один з найважливіших розділів хімії, який вивчає структуру тавластивості органічних сполук.
Органічнахімія – галузь науки, яка займається розробленням методів синтезу та вивченнямбудови, властивостей, реакційної здатності органічних сполук різних класів.
Вважається,що органічна хімія як наукова дисципліна почалася в 1828 році коли німецькийдослідник Фрідріх Велер вперше синтезував сечовину (яка є біологічно важливоюорганічною речовиною) шляхом випаровування водного розчину ціанату амонію NH4OCN.Назва «органічна хімія» походить з припущення що органічні сполуки можуть бутисинтезовані тільки в живих організмах. Пізніше цю ідею було спростовано, аленазва залишилася.
ОлексійЄвгенович Чичибабин – людина неординарного мислення і неординарної долі. Один зперших лауреатів премії ім. В.І. Леніна (1926), Чичибабин був великим ученим,організатором післявоєнної фармацевтичної галузі промисловості в 1920‑хрр. Несподівана еміграція ученого у Францію в 1930 р. привела, на жаль, допереоцінки його творчої спадщини на його батьківщині. Навколо імені вченогосформувалася своєрідна «стіна забуття». Лише в 1990-і рр. стали з'являтисяокремі історіографічні публікації, що стосуються його життя і діяльності, зісвоєрідною ремаркою наприкінці кожної з них: «Про життя і діяльність Чичибабинав еміграції нічого не відомо».
Очевидно,що потрібно зняти завісу забуття з імені вченого. Зараз ми вже можемоспробувати в якомусь ступені неупереджено й у достатній мері об'єктивноосвітити його життя і його творчість, заглянути в «неясний час» його еміграції,хоча це питання ще вимагає численних архівних пошуків.
Зовнішнясторона його долі здається цілком благополучною. Про нього писали при житті, інавіть після еміграції у Францію його ім'я не зникло з радянських енциклопедійі довідників. При цьому, можливо, лише деякі задавалися питанням: чому вбіографічних довідниках значився: «Академік АН СРСР (1928–1936)», хоча, яквідомо, дійсний член академії – це довічне звання.
Предмет дослідження:реакції Чичибабина.
Об`єкт дослідження:вклад в органічний синтез реакцій Чичибабина.
Мета роботи полягає втому, щоб охарактеризувати особливості реакцій Чичибабина.
Основнимизавданнями роботи є наступні:
1) проаналізуватинаукових доробок видатного хіміка Чичибабина;
2) датихарактеристику реакцій, які були здійснені Чичибабиним.
1. Науковий шлях в органічній хімії Чичибабина1.1 Початок наукового шляху
ОлексійЄвгенович Чичибабин народився 29 (17) березня 1871 р. у містечку КуземиноЗеньковского повіту Полтавської губернії в родині чиновника. У 1874 р.родина переїхала в м. Лубни тієї ж губернії. Його батько був призначенийсекретарем земської управи, але незабаром умер, залишивши дружину із шістьмадітьми у важкому матеріальному становищі. Мати Чичибабина, а також його старшасестра багато працювали, щоб молодші діти змогли одержати утворення.
УЛубнах Чичибабин учився в гімназії, відрізняючись при цьому гарною старанністюі великою допитливістю. Уже в гімназичні роки в нього проявився інтерес дохімії.
Початоктворчого шляху Чичибабина сягає до часу його навчання в Московськомууніверситеті, де він слухав курс хімії в професора В.В. Марковникова. Своїперші наукові праці, присвячені питанням гідрогенізації похідних бензолу, вінвиконав під керівництвом В.В. Марковникова і приват-доцента М.И. Коновалова.Ці дослідження були поставлені в руслі вивчення Марковниковим процесів переходувід різноманітних ароматичних вуглеводнів до нафтенів (граничні вуглеводні рядуциклопентану і циклогексану і поліциклічні вуглеводні, побудовані з п'яти- ішестичленних циклів). Результати цих робіт Чичибабиним були повідомлені назасіданнях Російського хімічного товариства. 24 жовтня 1891 р. вінвиступив з першим повідомленням «Дія йодистого водню на пропілбензол», а 3лютого 1894 р. – із другою доповіддю з цієї серії «Про гідрогенізаціїнормального пропілбензолу і про пентабромпропілбензолу».
У1892 р. Чичибабин закінчив фізико-математичний факультет (відділенняприродничих наук) Московського університету з дипломом першого ступеня.Незважаючи на його успішну наукову діяльність у роки навчання, на жаль, він небув залишений при кафедрі хімії, тому що його керівник, професор Марковников,на той час вийшов у відставку, а професор Н.Д. Зелінський, що перемінивМарковникова на кафедрі хімії, відмовив у цьому проханні приват-доцентовіКоновалову.
Чотиринаступні роки (1892–1896) Чичибабин змушений був заробляти собі на життяприватними уроками і репортерством. Він брався за будь-яку роботу. Часом йомувдавалося попрацювати в університеті. Траплялося так, що він було улаштувавсялаборантом в Александрівське комерційне училище, але в цій посаді його так і незатвердили. Якийсь час молодий учений проводив аналітичні дослідження влабораторії Суспільства сприяння розвиткові мануфактурної промисловості(Москва). Нарешті в 1896 р. йому удалося одержати місце помічниказавідувача цією лабораторією. Робота в ній сприяла придбанню їм навичокпершокласного органіка.1.2 Наукова робота на початку ХХ століття
Незважаючина важкі життєві обставини, Чичибабин продовжував наукову працю. Він вирішивзайнятися хімією піридину:
/>
ПочатокXX ст. характеризувалося пожвавленням робіт в області хімії похідних піридину взв'язку з їх прикладним значенням, що збільшувалися, (лікарські препарати ібарвники). Крім того, як писав згодом Олексій Євгенович у своїй магістерськійдисертації, ці речовини представляли особливий теоретичний інтерес «у видіїхніх відносин до деяких природних алкалоїдів, які папаверин, наркотин, гідрастин[…] і інші, або ж до продуктів розпаду цих алкалоїдів при різних реакціях». Запропозицією Коновалова молодий учений виконав дослідження на тему «Нітруючи діяслабкої азотної кислоти на вищі гомологи піридину» (1894). Вивчаючи реакціюКоновалова (одержання нітросполук аліфатичних граничних вуглеводнів при дії наних слабкого розчину азотної кислоти), Чичибабин у своїй роботі показав, що «уряді похідних піридину ця реакція застосовна. Аналогічно дії слабкої азотноїкислоти на вищі гомологи бензолу, виходить нітропродукт піридинового ряду, уякому група «нітро» знаходиться в бічному ланцюзі…».
У1896 р. Коновалов перейшов у Московський сільськогосподарський інститут якпрофесора на кафедру хімії. Імовірно, не без допомоги останнього Чичибабину в1899 р. удалося одержати місце асистента в цьому інституті. Саме тутучений уперше за багато років одержав можливість цілеспрямовано і систематичнопроводити свої наукові дослідження. У 1899–1903 р. він продовжуваврозробляти тему нітруючої дії азотної кислоти на похідні піридину (до їхньогочисла відносяться роботи «Синтез ароматичних піридинів» (1900), «a- і g‑бензилпіридиниі деякі їхні похідні» (1901) і ін.).
Одночасновчений приступив до вивчення питання про відновлення бензилпіридинів по методуВишнеградського-Ладенбурга. Цим методом на той час було отримано велике число піперидиновихоснов і їхніх солей. У ході вивчення реакції одержання b‑похіднихпіридину Чичибабин уточнив і виправив ряд загальноприйнятих даних А. Ладенбурга.Крім того, у противагу Ладенбургу, що утверждали, що при дії галогенсодержащихз'єднань на піридин утворяться тільки його a- і g‑похідні (але не b‑похідні),Чичибабин на основі своїх експериментів показав, що в різних кількостяхутворяться всі три ізомери. Для доказу він окислив отримані бензилпіридиниперманганатом калію до відповідних кислот (одержав одночасно піколінову, ізонікотиновуі нікотинову кислоти).
У1901 р. за дослідження «Про дію галоїдних сполук, що містять бензольнеядро, на піридин і хінолін» і за роботу «Про одержання простих і змішанихангідридів кислот» Чичибабину була привласнена золота медаль Суспільствааматорів природознавства.
Результатисвоїх експериментальних робіт учений виклав у магістерській дисертації «Пропродукти дії галоїдних сполук на піридин і хінолін» (1902), що представив дозахисту в Московський університет. У тому ж році він був прийнятий у числоприват-доцентів по кафедрі хімії Московського університету і почав читати курс «Останніуспіхи експериментальної хімії» (1901–1904). Лекції молодого приват-доцентакористувалися популярністю (зокрема, на 1903/04 навчальний рік він оголосивтакож курс історії хімії), а от справа з захистом просувалося з працею.
У1903 р. нарешті захист дисертації відбувся. Однак в університетськомусередовищі дисертацію зустріло загальне протистояння. Професор Марковников, щобув його вчитель, дисертацію не підтримав. Професор 3 елинський представив нанеї негативний відгук. Один з опонентів, професор А.П. Сабанеев, нелестновідгукнувся про її автора як «самоучку». Морально його підтримали лише колеги зМосковського сільськогосподарського інституту. Але в цій важкій атмосферінерозуміння і неприйняття результатів своєї наукової діяльності Чичибабинусе-таки вистояв. 31 травня 1904 р. він був затверджений у званні магістрахімії.
Очевидно,обстановка, що склалася на кафедрі після захисту дисертації, не сприялауспішної викладацької діяльності вченого в стінах Alma Mater, хоча вчений у1904/05 навчальному році успішно прочитав свій новий курс «Хімія алкалоїдів».Тому в 1905 р. він охоче прийняв запрошення Варшавського університету на вакантнукафедру неорганічної хімії і з 1 вересня 1905 р. був зарахований при цьомууніверситеті екстраординарним професором. Однак уже через рік, не знайшовшивідповідних умов і можливостей для своєї наукової діяльності в рамках цьогоуніверситету, він повернувся в Москву, у сільськогосподарський інститут.Одночасно він читав приват-доцентські курси в Московському університеті: «Основиорганічної хімії» (1908–1909), «Обрані глави з органічної хімії» (1907–1911).
2.Реакції Чичибабина2.1 Розвиток хімії піридинових сполук
Незважаючина складні перипетії в особистій долі, Чичибабин продовжував завзяті науковівишукування в обраній їм області досліджень. «Піридин, – відзначав він в однійзі своїх праць, – є родоначальником значної кількості природних алкалоїдів іряду штучних речовин, що володіють сильною фізіологічною дією. Розробка хіміїпіридину збагатить медицину і техніку фармацевтичних препаратів поруч новихцілющих речовин. Можна сподіватися, що і ряд фарб, похідних піридину, зробившидоступними, придбає і технічне значення».
У1903 р. учений почав цикл досліджень процесу синтезу піридинових основ зальдегідів і аміаку, першими з яких стали роботи з конденсації валеріанового(валеритрин Н.Н. Любавина) і масляного альдегідів. У ході цихекспериментів у 1906 р. Чичибабин відкрив реакцію циклоконденсаціїальдегідів з аміаком (названу його ім'ям), що приводить до утворення рядугомологів піридину:
/>
Внаступні роки (1906–1924) ця реакція їм (разом з учнями П.С. Панюшиним, П.А. Мошкиним,В.С. Тяжеловой, М.П. Опаріній і ін.) була детально розроблена в умовахкаталізу оксидами тривалентних металів (наприклад, алюмінію, заліза, торію йін.). На цій основі Чичибабиним був створений новий метод синтезу піридину, атакож алкіл- і фенілпіридинів (конденсацією різних альдегідів і їхніх сумішей заміаком у присутності Аl2O3 при 300–400 °С), що ліг в основу сучасногопромислового синтезу алкілпіридинів.
Дочисла найважливіших досягнень Чичибабина відноситься відкриття (1914) ідослідження їм реакції a‑амінувания піридинових основ за допомогою амідунатрію:
/>
Увипадку піридину при цьому утвориться a‑амінопіридин з незначною домішкоюg‑амінопіридину.
Цяреакція, розроблена вченим разом з його учнем О.А. Зейде, стала першоюдосить загальною реакцією, що веде до одержання похідних не тільки самогопіридину, але і його гомологів і похідних (наприклад, хінолін, ізохінолін іін.), а також з'єднань, молекули яких містять конденсовані цикли піридину. Вусім світі реакція знайшла широке застосування для синтезу лікарськихпрепаратів.
Зручністьі приступність методу амінування піридинів дали можливість вивчити різніреакції заміщення піридинового циклу a‑амінопіридину, що для самогопіридину протікають із працею.
Уході цих робіт учений відкрив і вивчив таутомерію амінопіридинів і їхніхпохідних (початок 1920‑х рр.). Він констатував можливість утворенняпохідних двох ізомерних форм амінопіридинів:
/>
/>
Нимбули отримані різноманітні похідні обох форм (у тому числі згодом новігетероциклічні системи піримідазолу і індоліцину).
Відкриттяα-піридоніміну Чичибабиним поклало початок новому своєрідному класуорганічних речовин. Це дозволило вченому перейти до біциклічних сполук, у якиху п`ятичленний цикл входять два атоми азоту (наприклад, до піримідазолу (імідазопіридин)і його гомологів):
/>
Цюневивчену область (одержання біциклічних сполук) Чичибабин активно розвивавнаприкінці 1920‑х і в 1930-і рр. Багато хто із синтезованих їм подібнихз'єднань, як було встановлено, володіли сильною фізіологічною активністю.2.2 Реакції з одержання діазосполук та гетероциклів
Хотілосяб також згадати і про цикл робіт Чичибабина (1915–1924), зв'язаному зодержанням діазосполук. У своїх роботах (спочатку з М.Д. Рязанцевим),виходячи з α-амінопіридину, він одержав цілий ряд раніше невідомих діазотатівпіридинового α-ряду, що так само, як і ароматичні діазосполучення, здатнідавати азофарби. Дослідження в цьому напрямку вчений продовжував і в періодеміграції.
РоботиЧичибабина з учнями сприяли значному прогресу в області хімії похіднихпіридину. Завдяки дослідженням ученого картина хімічних перетворень піридину ійого похідних «по ясності і рельєфності початку наближатися до картини класичнорозробленої хімії бензолу й ароматичних основ».
Найбільшслабкі основи, чим хінолін і ізохінолін; для 1,5‑Н. рКа 2,91, для 1,6‑Н.рКа 3,78. Алкілювання нафтиридину йде по одному або обом атомам N, причому увипадку 1,6- і 1,7‑Н. атака насамперед направляється на так звані ізохиноліновіатоми N з утворенням продуктів моноалкілювання іонов 6- і 7‑алкілнафтиридинувідповідно. Продукти моноалкілювання нафтиридину легко окисляються під дією K3Fe(CN)6у лужному середовищі до N‑алкіл-a‑нафтиридинів, наприклад:
/>
Відновленнянафтиридину дією Na у спирті приводить до транс-декагідронафтиридинам, каталітичногогідрування в присутності Рt2 або Pd‑до тетрагідронафтиридинів (йдевідновлення одного з піридинових циклів). Дія LіAl4 на N‑алкіл-α-нафтиридинондає тетрагідронафтиридини:
/>
Нафтиридин-електронодефіцитнігетероароматичні системи. Вони з важко вступають у реакції електрофільногозаміщення.
Так,для незаміщених нафтиридинів відомо лише реакція бромування, яка здійснюєтьсяпри нагріванні з Вr2 в олеумі або дії Вr2 у ССl4у присутності піридину і йде в β-положення до гетеро-атому. При надлишкуВr2 м.б. отримані дизамещені нафтиридину; напр., з 1,7 – нафтиридину –3,5‑дибром – 1,7‑нафтиридин.
Бромуваннянафтиридину при високій температурі в газовій фазі, що йде по радикальномумеханізму, направляється в α-положення до гетероатому; напр., бромування1,5 – нафтиридину при 500 °С приводить головним чином до 2,6‑дибром –1,5‑нафтиридину.
Нітруванняйде лише для нафтиридину, що містить електронодонорні замісники, напр. длянафтиридинонів. Нафтиридини легко реагують з нуклеофілами, напр. піддаються амінуваннюпо Чичибабина реакції, метилюванню метилсульфанілметильним аніоном, одержуванимдією сильних основ на, по α- і g‑положеннях до атомів N‑галогензаміщенихнафтиридинів обмінюють атом галогену на різні нуклеофіли.
/>
Амінуванняпіридину і подібних ароматичних азогетероциклів (хінолін, ізохінолін, бензімідазолі т. п.) амідом натрію; у випадку піридину при цьому утвориться 2‑амінопіридинз незначними домішками 4‑амінопіридину (при підвищеній температурі інадлишку NaNH2 можливе одержання 2,6‑діамінопіридину):
/> 2.3 Реакції Чичибабинав апротонних розчинниках
Відомодва способи проведення Чичибабина реакції в апротонних розчинниках (толуол,ксилол, n‑цимол, вазелінова олія й ін.) і в рідкому NH3. У першомувипадку реакція протікає в гетерогенному середовищі, у зв'язку з чим потрібновисока температура (звичайно вище 100 °С). У рідкому NH3 процес проходитьу гомогенних умовах і при низкою температурі (нижче -33 °С); замість NaNH2у цьому випадку переважніше використовувати KNH2, який у рідкому NH3розчиняється значно краще. Виходи реакції складають 30–90%.
ФормальноЧичибабина реакція нуклеофільного заміщення гідриду-іона основана на тому, що дляїї протікання необхідно, щоб у молекулі субстрату утримувався високо електронодефіцитнийкільцевий атом С, який і атакує амід-іон. На першій стадії утворитьсяаніонн-комплекс (формула І), який далі ароматизується з утворенням Na‑соліаміну (ІІ); вільний амін виділяється при додаванні в реакційну суміш води абоNH4C1. При високотемпературному способі проведення реакціїгідрид-іон відщепляєся від комплексу мимовільно у вигляді Н2 (другийатом Н надходить у молекулу Н2 у вигляді протона з аміногрупи). За об`ємомН2, що виділився зручно контролювати хід амінування. Однак припроведенні реакції в рідкому NH3 гідрид-іон мимовільно відщепитисяне може. У цьому випадку для ароматизації комплексу необхідно додавати в реакційнусуміш окислювач (звичайно КМnО4). Наприклад, окислювальне амінуваннясим-тетразину дає 3‑аминотетразин з високим виходом. Окислювальне амінуваннянезамінно для тих азинів і азолів, які руйнуються NaNH2 при високійтемпературі.
Чичибабинареакція вперше описана А.Е. Чичибабиним і О.А. Зейде в 1914. Пізнішебули запропоновані її модифікації – алкіламінування гетероциклів за допомогоюнатрійалкіламідів, гідразинуовання гідразидом натрію, гідроксилюваннянагріванням з безводним порошкоподібним лугом, відомі приклади внутрішньомолекулярногоалкіламінування по Чичибабину.2.4 Синтез індолізину та піридину
Чичибабинимбули відкриті ще дві реакції, які іноді також називають його ім`ям: 1) синтезпохідних індолізину дією-галогенкарбонильних сполук на 2‑алкілпиридини (реакціяпридатна також для аннелювання піррольного кільця і до індолізин-алкілазинів іазолів):
/>
Синтезпохідних піридину шляхом термічної циклоконденсації альдегідів з аміаком:
/>
Висновки
ОлексійЄвгенович Чичибабин початком творчого шляху завдячує часу його навчання вМосковському університеті, де він слухав курс хімії в професора В.В. Марковникова.Свої перші наукові праці, присвячені питанням гідрогенізації похідних бензолу,він виконав під керівництвом В.В. Марковникова і приват-доцента М.І. Коновалова.
У1906 р. Чичибабин відкрив реакцію циклоконденсації альдегідів з аміаком(названу його ім'ям), що приводить до утворення ряду гомологів піридину.
Усвоїх роботах (спочатку з М.Д. Рязанцевим), виходячи зα-амінопіридину, він одержав цілий ряд раніше невідомих діазотатівпіридинового α-ряду, що так само, як і ароматичні діазосполучення, здатнідавати азофарби. Дослідження в цьому напрямку вчений продовжував і в періодеміграції. Роботи Чичибабина сприяли значному прогресу в області хімії похіднихпіридину.
Відомодва способи проведення Чичибабина реакції в апротонних розчинниках (толуол,ксилол, n‑цимол, вазелінова олія й ін.) і в рідкому NH3.
Чичибабинимбули відкриті ще дві реакції, які іноді також називають його ім`ям: 1) синтезпохідних індолізину дією-галогенкарбонильних сполук на 2‑алкілпиридини тасинтез похідних піридину шляхом термічної циклоконденсації альдегідів з аміаком
Список використаних джерел
1. Артеменко А.И. Органическая химия. – М.: Высшая школа,1998.
2. Большая советская энциклопедия. В 30 тт.
3. Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиесяхимики мира. – М.: ВШ, 1991. – 656 с.
4. Грандберг И.И. Органическая химия. – М.: Высшая школа,1980.
5. Гудкова А.С. От простого к сложному. – М.: Изд-во Моск.ун-та, 1983.
6. Марч Дж. Органическая химия. В 4‑х т. – М.: Мир, 1985.
7. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. – М.: Мир, 1974.
8. Нейланд О.Я. Органическая химия. – М.: Высшая школа,1990.
9. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органическойхимии. В 2‑х кн. – М.: Химия, 1974.
10. Потапов В.М.,Татаринчик С.Н. Органическая химия. – М.: Химия, 1980.
11. Робертc Дж.,Касерио М. Основы органической химии. – М.: Мир, 1978. т. 1, 2.
12. Сайкс П.Механизмы реакции в органической химии. М.: Химия, 1991.
13. Справочникхимика. В 6‑ти томах. – Л.: Химия, 1968.
14. Терней А.Современная органическая химия. В 2‑х томах. – М: Мир, 1981.
15. Тюкавкина Н.А. Органическаяхимия. – М: Медицина, 1998.
16. Химическаяэнциклопедия. В 5‑ти томах. – М.: Советская энциклопедия – БольшаяРоссийская энциклопедия, 1988–1998.
17. Химическийэнциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983.
18. Шабаров Ю.С. Органическаяхимия. В 2‑х т. – М.: Химия, 1994.