Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Жиряков В.Г. Органическая химия

.pdf
Скачиваний:
57
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
14.48 Mб
Скачать

290

29. Химические средства защиты растений и животных

Дефолианты. В качестве дефолиантов для хлопчатника пока еще часто применяют неорганические препараты (хлорат маг­ ния, цианамид кальция и др.), однако начинают находить при­ менение и такие органические препараты, как пентахлорфенол, являющийся также гербицидом (стр. 287), и динитро-о-крезол, известный под сокращенным названием ДНОК:

ОН

днок

( д и и и т р о - о - к р е з о л )

Интересно, что ДНОК в некоторых случаях применяется в качестве гербицида избирательного действия, а также в каче­ стве фумиганта — средства для фумигации (газового обезза­ раживания) складских помещений и зернохранилищ.

Десиканты. В качестве органического десиканта может при­ меняться препарат БЭКТ, обладающий также и дефолиантным действием:

С2Н5—О—С—S—S—S—С—О—С2Н5

S S

БЭКТ

[ б и с - ( э т и л к с а н т о г е н ) - т р и с у л ь ф и д ]

Стимуляторы роста. Стимуляторы роста растений, или, как их часто называют, ростовые вещества, изучены пока недо­ статочно. Под действием ростовых веществ происходит быстрое удлинение стебля растений, усиление роста, стимуляция цвете­ ния и увеличение числа завязей.

Наиболее обещающим считают применение ростовых ве­ ществ для повышения урожайности пастбищных трав, ускоре­ ния роста древесных растений и повышения урожая некоторых

огородных культур.

относятся: гиббе-

К весьма активным стимуляторам роста

релловые кислоты (гиббереллины) , ауксины

и гетероауксины:

О

 

гибберелловая кислота

Химические средства защиты животных

291

СН3 СНз

I

С2Н6-СН\ ХН—С2Н5

-сн— сн2— сн— сн— соон

I

I

I

он

он

он

а у к с и н

А

 

сн2— соон

NH

г е т е р о а у к с и н (ß- и н д о л и л у к с у с н а я к и с л о т а )

Ростовые вещества получают микробиологическим путем из продуктов жизнедеятельности грибков Fusarium.

В качестве средств торможения роста растений могут при­ меняться некоторые производные феноксиуксусной кислоты, ку­ марина и др.

Химические средства защиты животных

В эту группу входят средства борьбы с паразитами, такие, как уже известные нам гексахлорциклогексан (стр. 282), хлоро­ фос (стр. 283), карбофос (стр. 283) и др., ветеринарные и дез­ инфекционные средства, останавливаться на которых мы здесь не будем, а также отпугивающие средства— репелленты.

Хорошо известным и широко применяемым репеллентом для отпугивания комаров, москитов и других насекомых является диметилфталат. В настоящее время имеются гораздо более эф­ фективные репелленты, а именно ДЭТА и бензимин:

 

CO-N(C2H5)2

. . . С О О С Н з

 

^ ^ С О О С Н з

СНз

д и м е т и л ф т а л а т

Д Э Т А

 

( д и э т и л а м и д л - т о л у и л о в о й

 

к и с л о т ы )

Н2С----СН2

I I

Н2С сн2

Н2С\ /СН2 N

СОС6Н5

б е н з и м и н ( г с к с а м е т и л е н -

б е н з и м ч д )

В заключение следует отметить, что все увеличивающееся применение инсектицидов и акарицидов наряду с положитель­ ным эффектом, выражающимся в уничтожении вредных насе­ комых, имеет и отрицательную сторону. При длительном и ши­ роком использовании химических средств защиты растений

10*

292

30. Гетероциклические соединения

возможно накопление некоторых из них (например, ДДТ) в природе и в организме человека и животных, что представляет большую опасность для их здоровья.

В связи с этим возникает проблема изыскания принципиаль­ но новых путей борьбы с вредными насекомыми. Сравнительно недавно было установлено, что самки бабочек шелкопряда вы­ деляют специальные вещества для привлечения своим запахом самцов. Одно из таких веществ, получившее название бомбикол, представляет собой непредельный многоатомный спирт:

СНз— (СН2)2—С Н = С Н — С Н = С Н — (СН2)8— СН2ОН

бомбикол

Интересно, что самцы бабочек шелкопряда чувствуют запах бомбикола на огромном расстоянии. Таким образом возникает возможность выделить, а затем и синтезировать вещества, за­ пах которых привлекал бы самцов (или самок) вредных насе­ комых в специальные ловушки, и, тем самым, предотвращать их размножение. Это — один из перспективных, принципиально новых способов борьбы с вредными насекомыми, не представ­ ляющий опасности для человека и животных.

30. ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Гетероциклическими соединениями называются соединения, содержащие циклы (кольца), которые включают наряду с уг­ леродными атомами атомы других элементов (гетероатомы).

Чаще

всего в составе гетероциклических соединений

встре­

чаются

атомы азота, кислорода и серы. В гетероцикле

может

содержаться одновременно несколько одинаковых или

разных

гетероатомов. Гетероциклические соединения являются весьма важным классом органических соединений, так как гетероциклы входят в состав нуклеиновых кислот, алкалоидов, красителей, лекарственных и многгіх других веществ.

Классификация. Гетероциклические соединения делятся на группы прежде всего по общему числу атомов в цикле, затем

по виду и числу

гетероатомов

в цикле.

Гетероциклы могут

быть сконденсированы с другими циклами.

 

Наиболее распространенные

гетероциклические соединения

подразделяются на следующие группы:

 

1.

Пятичленные

 

 

 

а)

С одним гетероатомом, например:

 

 

НС-------с н

НС— сн

нс— сн

 

НСХ / С Н

Н С \

/ С Н

Н С \ / С Н

 

NH

S

 

о

 

пиррол

т и о ф е н

Ф у р а н

Гетероциклические соединения

293

б) С двумя гетероатомами, например:

НС------

СН

НС------:N

НС------

N

НС- -N

Н С \

/ N

Н С \ /С Н

Н С \

/С Н

НСХ /С Н

NH

NH

о

S

пи р а з о л

2.Шестичленные

а) С одним гетероатомом, например:

 

 

 

 

 

СН

 

 

 

 

 

 

 

 

нг^ хсн

 

 

 

 

 

 

 

НС^- /С Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п и р и д и н

 

 

 

 

б)

С двумя гетероатомами,

например:

 

 

 

 

 

NH

 

NH

 

 

N

 

СН

НС/

Х СН

Н С ^ Х С,Н

 

НС''' ^ с н

 

N ' '

^C H

Н С \ /С Н

Н С \ /С Н

 

Н С \ ^ с н

 

Н С \ ^ с н

 

 

S

 

о

 

 

N

 

N

 

 

 

 

 

 

 

п и р а з и н

 

п и р и м и д и н

3.

Конденсированные с другими

циклами, например:

 

СН

 

Т

СН

 

 

 

СН

 

НС:** ХС,-

н с ^

х с ------СН

нс^ хс- -сн

 

 

 

1

 

II

II

Н С ^ / С \ /С Н

Н С ^ / С \ /С Н

Н С ^ / С \ /С Н

 

СН

 

NH

СН

о

 

 

СН

S

 

и н д о л

 

б е н з ф у р а н

 

 

т и о н а ф т е н

 

( б е н з п и р р о л )

( к у м а р о н )

 

 

( б е н з т и о ф е н )

 

 

 

 

СН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н С ^

/ С \ г^СН

 

 

 

 

 

 

 

СН

. N

 

 

 

 

 

 

 

 

б е н з о к с а з о л

 

 

 

 

 

СН

 

 

СН

СН

 

СН

N

СН

 

Х С~ -NH

н с ^ х с ^ ^ с н

нс^ хс/ ' ^с^ ^сн

Н С ^ / С \ ^ С Н

Т

II

I

T

i

l

l

Н С ^ / С х ^ с н

Н С ^ / С \ ^ С \ ^ с н

 

N

 

N

СН

N

 

CH

N

СН

 

п у р и н

 

 

 

 

 

ф е н а з и н

 

Рассмотрим некоторые из приведенных гетероциклических соединений, имеющих наибольшее значение.

294

SO. Гетероциклические соединения.

Пятичленные гетероциклические соединения

Из пятичленных гетероциклических соединений мы рассмот­ рим пиррол, тиофен, фуран и их производные, а из конденсиро­ ванных — индол, бензфуран и бензтиофен.

Пиррол: ,

HCß—ßCH

f P|l

H C « «,CH

N H

Бесцветная жидкость с темп. кип. 130 °С, плохо растворимая в воде, хорошо растворимая в спирте и эфире. На воздухе быстро окисляется.

С концентрированным раствором КОН пиррол образует пир­ рол-калий:

+ K O H

0 — 0

N N

НК

При действии минеральных кислот пиррол превращается в смолообразное вещество, вследствие чего для получения, на­ пример, нитропроизводных пиррола .нельзя применять азотную кислоту. Для этих целей пользуются специальными нитрующи­ ми средствами. При восстановлении пиррол присоединяет 4 ато­ ма водорода и превращается в пирролидин:

Н2С------ СН2

I I

н2С\ /СН2

NH

Замещение в пирроле атомов водорода на галоиды происхо­ дит достаточно легко.

Пиррол выделен из смеси веществ, получающейся при сухой перегонке обезжиренных костей животных. Синтетически пир­ рол получают из янтарной кислоты:

СН2СООН + 2мн3

CH2COONH4

I --------

► I

СН2СООН

CH2COONH4

н а г р е в а н и е

—2Н20 >

CHoCONHj

с1н 2—с;\

 

н а г р е в а н и е

+ 2Zn

-N H 3

1

XNH

-----------------

/

— 2Z nO

CH2CONH2

СН2—(J

 

 

 

"

Ч э

 

с н = с н

N"NH

СН=СН

ИМИД

п и р р о л

Пятичленные гетероциклические соединения

295

Производные пиррола входят в состав гемоглобина (крася­ щего вещества крови, играющего роль переносчика кислорода в организме человека и животных), а также хлорофилла — зеле­ ного красящего вещества растений, выполняющего важную роль в процессе поглощения растением энергии света и в превращении двуокиси углерода воздуха в органические соединения.

Большое значение имеет производное пирролидина — а-пир- ролидон, получаемый из ацетилена и формальдегида по схеме:

нс=сн

+ нсS-

+

Н С

------->- нс==с—СН2ОН

 

с н 2— с

 

 

+ н2

С Н 2— С Н 2— С Н 2— C H S

^ с

— с н 2 ---------- >-

1

 

1

 

 

— 2 Н 2

 

 

 

 

 

о н

 

о

н

о н

о н

б у т и н д и о л - 1 ,4

 

б у т а н д и о л - 1 ,4

 

 

н 2с —

с н 2

+ n h 3 Н 2С

С Н 2

 

Н 2С Х / С = 0

Н 2С Х / С = 0

 

 

о

 

N H

 

 

у - б у т и р о л а к т о н

а - п и р р о л и д о н

сс-Пирролидон является исходным веществом для синтеза поливинилпирролидона (стр. 324).

Тиофен:

В обычных условиях бесцветная жидкость с темп. кип. 84 °С, нерастворимая в воде. Запах его очень похож на запах бензола.

Тиофен получается действием трехсернистого фосфора на натриевую соль янтарной кислоты:

СН2—COONa

СН =СН

Р2Эз

\ _

" /

СН2—COONa СН =СН

Тиофен легко нитруется, галоидируется и сульфируется.

Фуран:

НС— сн

II II

НС\ /СН

о

296

30. Гетероциклические соединения

Бесцветная жидкость, кипящая при 32 °С. При действии кислот фуран превращается в смолообразное полимерное вещество. Поэтому нитрование и сульфирование фурана проводят в осо­ бых условиях.

Наиболее важным производным фурана является фурфурол, который получается при действии минеральных кислот на пентозы, содержащиеся в значительных количествах в отходах бу­ мажной промышленности, шелухе подсолнуха, коробочках хлоп­ чатника и других подобных отходах:

Н

Н

 

нс-----сн

НО |—С-

-С—I он

--------У

II

 

—зн2о

 

л к ; с/

\ / л

о

НС\ /С —с (

о

\ н

н / \

/С/

 

 

он н

\

н

 

 

о

 

 

 

 

 

 

ф у р ф у р о л

 

Фурфурол — маслянистая

жидкость с

темп.

кип. 162 °С, с

резким раздражающим запахом. В малых концентрациях запах фурфурола напоминает запах свежего ржаного хлеба. Химиче­ ские свойства фурфурола очень сходны со свойствами аромати­ ческих альдегидов.

Фурфурол может применяться непосредственно для произ­ водства пластических масс. Он используется также для синтеза

адипиновой кислоты и

 

гексаметилендиамина — исходных ве­

ществ для получения полиамидов:

 

 

 

НС------CH

 

+ о

н с ------ с н

+2Н?

 

II

 

 

—со2

«

 

 

H C \ / С —<J

 

Н С \ /С Н

 

 

о

\

 

н

о

 

 

 

ф у р ф у р о л

 

 

ф у р а н

 

 

 

Н2С

с н 2

+ 2HCI

СН2—СН2

N a C N

.

1

1

 

2

 

 

с н 2 с н 2

 

 

Н2С \ /С Н 2 —н2о

 

 

 

о

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

С1

С1

 

 

т е т р а г и д р о ф у р а н

 

 

 

 

с н 2—с н 2

 

+ 4 Н 20

HOOC—(СН2)4—с о о н

 

 

- -------- >

 

I

Д т т

 

а д и п и н о в а я к и с л о т а

 

СгІ2

CHj

+ 4 H 2

 

 

 

 

I

I

 

NH2—(CH2)6—NH2

 

CN

CN

 

-----------*

г е к с а м е т и л е н д и а м і ш

Пятичленные гетероциклические соединения

:297

Как показал Ю. К- Юрьев, пиррол, тиофен и фуран при вы­ сокой температуре в присутствии катализатора могут превра­ щаться друг в друга по схеме:

 

+ н2о

 

| м ] ,

+nh3

( ~ з

N H

 

О

А

о

+ H 2S I *+ н2о

+ N H 3 + H 2S

БенЗпиррол (индол):

<-------------'

 

 

N H

Кристаллическое вещество с темп. пл. 52 °С. В небольших кон­ центрациях обладает приятным запахом жасмина, в эфирном масле которого он содержится; в больших концентрациях имеет отвратительный запах.

По химическим свойствам индол очень похож на пиррол. Наиболее просто индол можно получать по способу А. Е. Чичибабина путем взаимодействия анилина с ацетиленом:

В промышленности индол получают из фракции каменно­ угольной смолы, отгоняющейся при 240—260 °С.

Ядро индола входит в состав очень ценного синего краси­ теля — индиго.

Индиго был известен еще в глубокой древности. Его полу­ чали окислением индоксила, содержащегося в виде глюкозида в некоторых растениях. Индоксил — оксипроизводное индола — существует в двух таутомерных формах:

— О Н

_

г °

 

\

/ С Н 2

 

 

N H

В настоящее время индиго получают окислением двух моле­ кул индоксила:

29 8

30. Гетероциклические соединения

Индоксил синтезируют из антраниловой (о-аминобензойной) и хлоруксусной кислот по схеме:

СООН

с=о

 

+ С1—СН2—СООН

44011

NH2

^ ^ N H —СН2—СООН

хлоруксусная

фенилглицин-о-карбоновая

кислота

кислота

К О Н

=0

—н2о Ч

NH ''"•СООН с° 2

СН—СООН

 

индоксиловая кислота

NH

индоксил

Индиго относится к так называемым кубовым красителям. Для окраски ткани синий индиго сначала восстанавливают

в бесцветный белый индиго (хорошо растворимый в щелочи благодаря наличию в нем енольных гидроксилов):

СО

NH

ч 2Н

СОН

NH

а*? \ ,

 

Ѵс_с/

/ с=с<

 

ч

/

\

NH

СО

 

NH

СОН

индиго

 

 

белый индиго

Затем ткань погружают в красильную ванну, в которой на­ ходится щелочной раствор белого индиго. После пропитки раствором ткань вынимают. При этом белый индиго под дей­ ствием кислорода воздуха окисляется, превращаясь в синий ин­ диго, который и придает ткани синюю окраску. Способ краше­ ния, по которому сначала краситель превращают в растворимое бесцветное лейкооснование, затем пропитывают им ткань и окисляют на воздухе лейкооснование в краситель, получил на­ звание кубового крашения.

Индиго является очень прочным и красивым синим краси­ телем.

Шестичленные гетероциклические соединения

299

Бензтиофен (тионафтен):

Кристаллическое вещество с темп. пл. 32 °С. Производное бензтиофена — 3-окситионафтен находит широкое применение для получения ценного красного красителя (структурного аналога индиго) — так называемого тиоиндиго:

3 - о к с и т и о н а ф т е н

т и о и н д и г о

( к е т о - ф о р м а )

 

Бензфуран (кумарон):

О

Густая бесцветная жидкость с темп. кип. 173—175 °С. Кумарон содержится в каменноугольной смоле. Синтетически может быть получен из о-оксихлорстирола:

СН=СН

Ч.

О Н С1

о - о к с и х л о р с т и р о л

б е н з ф у р а н

 

( к у м а р о н )

Бензфуран под действием серной кислоты легко полимеризуется. Получающаяся при этом кумароновая смола приме­ няется в качестве пластической массы.

Шестичленные гетероциклические соединения

Из шестичленных гетероциклических соединений с одним ге­ тероатомом мы рассмотрим пиридин, а из конденсированных гетероциклических соединений — хинолин и акридин.

Пиридин:

N

Бесцветная жидкость с темп. кип. 115,4 °С, с резким характер­ ным запахом. Смешивается с водой и многими органическими