РефератыХимияДиДиазо и азосоединения. Гидразосоединения. Диазоалканы

Диазо и азосоединения. Гидразосоединения. Диазоалканы

1. Диазо- и азосоединения


Органические соединения, содержащие в молекуле два атома азота, связанные кратной связью и не входящие в циклическую систему, могут относиться как к азо-, так и диазосоединениям. В случае диазосоединений два атома азота соединены лишь с одним углеводородным радикалом Ar-N2
+
Cl-
, а в случае азосоединений - с двумя Ar-N=N-Ar’. Азосоединения интенсивно окрашены. В зависимости от структуры молекулы они могут быть окрашены в интенсивно желтый, оранжевый, красный, синий или даже зеленый цвет. Примерно половина используемых в настоящее время красителей являются азокрасителями. Диазосоединения называют как соли арендиазония. Азосоединения называют двумя путями: - как производные азобензола:



п
-Нитроазобензол 4,4’-Дибромазобензол


- более сложные соединения называют, рассматривая арилазогруппу Ar-N=N- как заместитель:



п
-Фенилазофенол п
-Фенилазобензолсульфокислота


1.1. Реакции солей арендиазония


Все реакции солей арендиазония можно разделить на две группы: реакции с выделением азота и реакции без выделения азота.


1.1.1. Реакции замещения


Диазогруппа может быть замещена на разнообразные группы, это является одним из самых лучших путей введения функциональных групп в ароматическое ядро:



При нагревании водных растворов сульфатов диазониев происходит отщепление азота и образуются фенолы. Таким образом, можно получать фенолы с различными заместителями в ароматическом кольце, например:


(59)


м
-Нитроанилин м
-Нитробензолдиазонийгидросульфат м
-Нитрофенол


(60)


м
-Броманилин м
-Бромбензолдиазонийгидросульфат м
-Бромфенол


Соли арендиазониев реагируют с иодидами натрия или калия образуя арилиодиды:


(61)


Анилин Бензолдиазонийгидросульфат Иодбензол


Для замещения диазогруппы на фтор к раствору соли бензолдиазония прибавляют тетрафторборную кислоту, при этом осаждается тетрафторборат бензолдиазония, который отфильтровывают, промывают и сушат. При осторожном нагревании тетрафторборат бензолдиазония разлагается с образованием фторбензола:


(62)


Тетрафторборат бензолдиазония


Замещение диазогруппы на хлор и бром осуществляется действием на свежеприготовленный раствор соли диазония хлоридом или бромидом одновалентной меди. Считают, что реакция проходит по радикальному механизму (реакция Зандмеера):


(63)


п
-Толуидин о-Толуолдиазонийхлорид о-Хлортолуол


(64)


м
-Хлоранилин м-Хлорбензолдиазонийбромид м-Бромхлорбензол


Замещение диазогруппы на нитрильную осуществляется также по реакции Зандмеера с использованием цианида одновалентной меди.


(65)


о
-Нитроанипин о-Нитробензолдиаазонийхлорид о-Нитробензонитрил


Вместо солей меди (I) в качестве катализатора можно использовать свежеосажденную порошкообразную металлическую медь.


Замещение диазогруппы на водород можно осуществлять с помощью нескольких реагентов. Наиболее широкое применение получила фосфорноватистая (гипофосфористая) кислота. Соли диазония просто оставляют стоять в присутствии фосфорноватистой кислоты. С помощью этой реакции удаляют аминогруппу с ароматического кольца.


(66)


2,4,6-Триброманилин 2,4,6-Трибромбензолдиазонийхлорид 1,3,5-Трибромбензол


Упр.29. В каких условиях проводится реакция диазотирования? Напишите промежуточные продукты реакции диазотирования анилина в солянокислой среде.


Упр.30. Напишите реакции, приводящие к превращению анилина в (а) фенол,


(б) йодбензол, (в) бромбензол, (г) хлорбензол, (д) фторбензол, (е) бензонитрил,


(ж) бензол, (з) 1,3,5-трибромбензол.


Упр.31. Напишите реакции, приводящие к превращению бензола в (а) о
-нитро-анилин, (б) м
-нитроанилин, (в) п
-нитроанилин, в (г) о
-нитрофенол, (д) м
-нитрофенол.


Упр.32. Завершите реакции:


(а)


(б)




(в) (г)




(д)




(е) (ж)


1.1.2. Азосочетание



G = NR2
или ОН


Азосочетанием получают красители. Окрашенные вещества поглощают из падающего на них видимого света некоторые лучи и отражают все остальные – цвет отраженных лучей и определяет окраску вещества. Чем длиннее цепь сопряжения, тем глубже окраска вещества.


Согласно одной из теорий цветности, окрашенное соединение должно содержать так называемую хромофорную группировку – это может быть, например, пара атомов соединенных двойной связью: C=C, C=N, N=N. Очень полезно присутствие в молекуле так называемой ауксохромной группировки, несущей одну или несколько подвижных электронных пар: при ее наличии цвет вещества углубляется. Пример такой групприровки – диметиламиногруппа - N(CH3
)2
. Вот, к примеру, краситель метиловый оранжевый, очень широко применя

емый как индикатор на кислоты. Его получают из сульфаниловой кислоты и N,N-диметиланилина:


(67)


Диазокомпонент



(68)


Азокомпонент Метиловый оранжевый


В молекуле этого красителя присутствует хромофорная двойная азот-азотная связь и ауксохромная диметиламиногруппа.



(69)


Индикаторный переход



(а)


Упр.33. Напишите схемы синтеза следующих индикаторов:


Натриевая соль 4-(2,4-дигидроксифенилазо)безолсульфокислоты


(резорциновый желтый, хризоин)



(б) (в)


Метиловый красный Ализариновый желтый


Упр.34. Напишите реакцию азосочетания п-нитрофенилдиазония с


N,N-диметиланилином и опишите ее механизм.


Упр.35. Напишите схемы синтеза азокрасителей из следующих диазо- и азосоставляющих: (а) м-нитроанилин и салициловая кислота (протравный желтый), (б) антраниловая (о
-аминобензойная) кислота и N,N-диметиланилин (метиловый красный).


Упр.36. Предложите схемы синтеза азокрасителей, исходя из следующих пар соединений: (а) 2,4-динитроанилин и о
-крезол, (б) о
-толуидин и фенол, (в) м
-аминонитробензол и фенол. В полученных азокрасителях укажите хромофорные и ауксохромные группы.


В средах, близких к нейтральной, катионы диазония электрофильно атакуют неподеленную пару электронов азота первичной аминогруппы. Образующиеся при этом аминоазосоединения называют триазенами.


(70)


Триазены


Триазены существуют в двух таутомерных формах:



Равновесие смещено в сторону образования триазена, в молекуле которого протон находится у более основного атома азота, т. е. связанного с более электронодонорным радикалом:


При действии минеральных кислот триазены расщепляются. При этом если триазен несимметричный, расщепление происходит таким образом, что отщепляется амин, являющийся более сильным основанием, а из "азофрагмента" образуется соответствующая соль диазония:


(71)



При восстановлении бензолдиазонийхлорида хлоридом олова в соляной кислоте (SnCl2
+ HCl) образуется фенилгидразин:



(72)


Упр.37. Завершите реакции


(а) (б)


2. Гидразосоединения


Гидразобензол и другие гидразоарены получают восстановлением азососоединений действием цинка в щелочной среде (избыток восстановителя, нагревание):


Ar-N=N-Ar’ + Zn + NaOH ¾®Ar-NH-NH-Ar’ (73)


Азосоединения Гидразосоединения


Важнейшим свойством гидразобензола является его способность к перегруппировке при нагревании в водных растворах сильных кислот в бензидин (бензидиновая перегруппировка):


(74)


Гидразобензол Бензидин


Бензидин широко используют в качестве полупродукта в синтезе азокрасителей.


(75)


(76)


Нафтионовая кислота



Конго


3. Диазоалканы


Типичными примерами диазосоединений алифатического ряда являются диазометан и диазоуксусный эфир. Структуры молекул диазометана и диазоуксусного эфира могут быть представлены следующим образом:



Диазометан



Диазоуксусный эфир


Чем же отличается весьма неустойчивая соль диазония от сравнительно устойчивого диазометана? Соль диазония является йоннопостроенным соединением, а диазометан - продуктом его дегидрохлорирования и представляет собой биполярный ион. Формальный переход от первого ко второму может быть представлен следующей схемой:



В случае диазометана такое превращение не может быть осуществлено. В то же время диазоуксусный эфир может быть получен обработкой эфира аминоуксусной кислоты (гликокола, глицина) нитритом натрия.


(77)


Аналогично непосредственно из трифтоэтиламина может быть получен диазотрифторэтан:


(78)


Диазометан можно синтезировать различными способами, наиболее удобным из которых является разложение щелочью N-нитрозо-N -метиламидов:



Чаще всего для этой цели используют нитрозометилмочевину:


(79)


Нитрозометилмочевина


Его получают также действием хлороформа и щелочи на гидразин:


CHCl3
+ 3NaOH + H2
NNH2
® CH2
N2
+ 3NaCl + 3H2
O (80)


Во всех случаях используют твердую щелочь; реакцию проводят в эфире. Полученный эфирный раствор диазометана обычно используют не выделяя в чистом виде. Диазометан - взрывчатый и очень ядовитый газ желто-зеленого цвета. Диазоуксусный эфир сравнительно устойчив. Он представляет собой масло, которое можно перегонять в вакууме.


Диазометан обладает почти идеальными свойствами в качестве метилирующего агента. Он может применяться в органических растворителях, реагирует почти мгновенно и не требует применения катализаторов. При использовании диазометана выходы близки к количественным, и он сам служит индикатором, указывающим на окончание реакции.


(81)


(82)


(83)


(84)

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Диазо и азосоединения. Гидразосоединения. Диазоалканы

Слов:1123
Символов:10897
Размер:21.28 Кб.