Синтез 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты

  • Вид работы:
    Практическое задание
  • Предмет:
    Химия
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    61,07 Кб
  • Опубликовано:
    2012-12-05
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Синтез 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты

Введение

Гетероциклическими называют соединения, содержащие циклы, включающие один или несколько гетероатомов, в основном О, S, N.

Гетероциклические соединения встречаются во многих природных соединениях и производятся в больших масштабах в промышленности. В данной работе мы будем рассматривать главным образом гетероциклические соединения, обладающие ароматическим характером. Такие гетероциклы называют гетероароматическими.

На сегодняшний день химия гетероциклических соединений приобрела важное значение в современных технологиях производства лекарственных препаратов.

В курсовой работе мы рассмотрели методы получения и химические свойства тиофена и его производных.

Целью работы является разработка методики получения 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты, опираясь на литературные сведения о свойствах тиофена.

1. Тиофен

Тиофен был открыт В. Майером 1882 г. в бензоле, добытом из каменноугольной смолы, где такого гетероцикла содержится приблизительно 0,5%. В дальнейшем тиофен и его гомологи были обнаружены в про­дуктах высокотемпературной переработки нефти, а в последнее время и во фракциях первичной перегонки.

По ряду физических и химических свойств тиофен очень близок к бензолу: температура кипения тиофена 84оС, бензола 80оС; запах чистого тиофена напоминает запах бензола, очень близка их склонность к реакциям нуклеофильного замещения. Однако тиофен более реакционноспособен, чем бензол, и во многом сходен с пирролом.

Хорошо растворим в углеводородах и других органическое растворителях, не растворим в воде. Молекула тиофена плоская.

Тиофен - наиболее ароматический из пятичленных гетероциклов.

.1 Получение тиофена

В промышленности тиофен производят по реакции ацетилена с сероводородом при 400оС или из н-бутана и серы в газовой фазе:







Очень известна и популярна реакция Юрьева:

.2 Свойства тиофена

Тиофен, в отличие от фурана и пиррола, не дает с обычными кислотами тиониевых солей и, следовательно, в кислой среде не утрачивает ароматических свойств. Он не обладает ацидофобностью.

Тиофен легко вступает в характерные для ароматических соединений реакции электрофильного замещения. Механизм этих реакций аналогичен механизму соответствующих реакций фурана:







Тиофен a-Нитротиофен

Тиофен легко на холоде сульфируется концентрированной серной кислотой c образованием тиофен-2-сульфокислоты:


a-Тиофенсульфокислота

Поскольку бензол в аналогичных условиях не сульфируется, эта реакция используется для очистки бензола от тиофена.

В отличие от фурана тиофен замещает на хлор и бром лишь два атома. С йодом в присутствии оксида ртути замещается только один атом водорода.






При бромировании тиофена N-бромсукцинамидом образуется 2-бромтиофен:



Реакцию Фриделя-Крафтса в случае тиофена приходится осуществлять не с AlCl3, а с более мягко действующими SnCl4 или SiCl4. Возможно также ацилирование тиофена:




Тиофен почти совсем не обнаруживает ненасыщенного характера и не полимеризуется под действием кислот. Гидрирование тиофена в присутствии палладиевого катализатора приводит к образованию тиофана, в присутствии же никелевого катализатора гидрирование сопровождается десульфурированием:




Тиофан

В отличие от фурана для тиофена характерны реакции диенового синтеза, но с сильными диенофилами, например, динитрилом ацетилендикарбоновой кислоты он взаимодействует таким образом:

Аддукт Фталодинитрил

присоединения

Тиофен устойчив к окислению, на него не действует даже KMnO4 при нагревании, но полностью гидрированный тиофен легко образует сульфоксид или сульфон:


Тиофен и его производные способны к прямому металлированию под действием литийорганическое соединение по механизму так называемой протофильного замещения. Реакция протекает быстро и практически количественно при комнатной температуре в большинстве случаев с высокой региоспецифичностью с образованием a-металлированных производных. В очень мягких условиях (-70°С) под действием C4H9Li протекает также реакция обмена атома галогена в цикле тиофен на металл, причем обмен галогена в a-положении предпочтительнее, чем в b-положении, а обмен I на Li идет легче, чем Вг. В реакции нуклеофильного замещения легко вступают главным образом замещенные тиофены, содержащие в цикле ориентанты II рода.



2. Практическая часть

Стадии получения 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты

Синтез 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты осуществляется в несколько стадий:

1)  Получение фениллития:

или


2)  Получение 2,3,5 - Трибромтиофена:


3)  Получение 3-Бромтиофена:

-Бромтиофен

4)  Получение 3-Бром-2-Тиениллития:


5)  Получение 3-бром-2-Тиофенкарбоной кислоты:


2.1 Методика получения фениллития

Получение фениллития из бромбензола в среде эфира



Фениллитий

Получение фениллития из йодбензола

Фениллитий получают, прибавляя раствор 11,3 г йодбензола (0,055 моля)

В 60 мл эфира к суспензии 12,1 г лития, нарезанного на мелкие кусочки в 100 мл эфира. Прибавление йодбензола занимает 2,5 часа, всё это время применяют наружное охлаждение льдом. Затем, не прекращая охлаждение, перемешивают ещё 2 часа и концентрируют до объёма 45 мл. Выход фениллития 96%.

Фениллитий

2.2 Методика получения 2,3,5 - Трибромтиофена

В трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником, соединенным с ловушкой с водой (для улавливания бромистого водорода), помещают 252 г. (3 моля) тиофена и 100 мл хлороформа. При непрерывном охлаждении колбы струей воды прибавляют по каплям 1440 г. (9 молей) брома. Сначала прибавление брома ведут очень быстро; когда будет израсходовано около двух третей всего количества брома, прибавление замедляют и прекращают охлаждение колбы током воды. Когда весь бром будет прибавлен, содержимое колбы перемешивают еще 12 час., затем обрабатывают при перемешивании двумя порциями 10%-ного раствора соды (по 150 мл каждая) и отделяют органический слой. Органический слой постепенно вводят в кипящий спиртовой раствор 4 молей поташа и кипятят с обратным холодильником. Смесь выливают в большой объем воды, отделяют органический слой, отгоняют хлороформ и остаток перегоняют в вакууме, применяя эффективную колонку. Сначала отгоняется немного 2,5 - дибромтиофена с т. кип. 100 - 107° (17 мм), а затем перегоняется 2,3,5 - трибромтиофен с т. кип. 135 - 138° (17 мм); выход составляет 75 - 85% от теоретического.


2.3 Методика получения 3-Бромтиофена

В трехгорлую колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, капельной воронкой и эффективным обратным холодильником, помещают 58 г. магния и прибавляют по каплям раствор 193 г. (0,6 моля) 2,3,5 - трибромтиофена и 196 г. (1,8 моля) бромистого этила в 900 мл абсолютного эфира с такой скоростью, чтобы реакционная смесь умеренно кипела. По окончании прибавления смесь кипятят в течение часа, охлаждают колбу смесью льда с солью и гидролизуют магнийорганическое соединение ~ 5 н. соляной кислотой, которую медленно прибавляют к реакционной смеси при перемешивании. Затем отделяют органический слой, сушат, отгоняют эфир и остаток фракционируют. Получают 69 г. 3-бромтиофена с т. кип. 156-158°, (выход равен 42% от теорет.) и 104 г. смеси 2,3- и 2,4 - дибромтиофенов (выход равен 43% от теорет.). Смесь дибромтиофенов обрабатывают так же, как 2,3,5 - трибромтиофен, и получают дополнительное количество 3-бромтиофена; выход на этой стадии составляет 78% от теорет.

Общий выход 3-бромтиофена, считая на исходный тиофен, составляет

- 56% от теоретического [288].


2.4 Методика получения 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты

К 4 г 3-бром тиофена в 25 мл сухого эфира прибавляют 0,025 моля фениллития в 25 мл эфира и оставляют стоять на ночь при комнатной температуре.

После карбонизации получают 3,6 г 3-Бром-2-тиофенкарбоновой кислоты с выходом 72%, температура плавления 195-197оС.




Выводы

Тиофен имеет лечебное и защитное и терапевтическое действия против возбудителей мучнистой росы, ржавчины, гнилей и пятнистостей на овощных и технических культурах.

В курсовой работе были рассмотрены методы получения тиофена и его производных и их химические свойства.

Также в работе нами была рассмотрена и освоена методика получения 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты.

В написании работы систематизировали литературные данные по методам синтеза промежуточных продуктов, таких как, фениллитий, 3-Бромтиофен, 3-Бром-2-тиениллитий и конечного продукта 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты.

Список литературы

1) Т.В. Талалаева, К.А. Кочешков. Методы элементоорганической химии. - Москва: Наука, 1971. - 450-455 с.

) Ю.О. Ластухін, С.А. Воронов. Органічна хімія.-Львів: Центр Європи, 2001. - 779 -781 с.

) Р. Моррисон, Р. Бойд. /Под редакцией проффесора И.К. Коробициной. Органическая химия. Москва: Мир, 1974. - 1015-1020 с.

) http://www.xumuк.ru

) http://www.cementi.ru

6) http://www.ximicat.com

Похожие работы на - Синтез 3-Бром-2-Тиофенкарбоновой кислоты

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!