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

книги из ГПНТБ / Павлов, Борис Алексеевич. Курс органической химии учебник для химических техникумов

.pdf
Скачиваний:
41
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
23.78 Mб
Скачать

227. Альдегиды

419

разным кислородом, протекающего даже при комнатной темпе­ ратуре. Если наряду с веществом, способным к самоокислению, ввести какое-нибудь легко окисляющееся вещество, то оно будет окислено образующейся перекисью — происходит активирование кислорода воздуха. Этим объясняется окисление в присутствии бензойного альдегида некоторых веществ (например, сульфо­ кислоты индиго), на которые кислород при обыкновенных условиях не действует. При этом на окисление введенного веще­ ства расходуется столько кислорода, сколько затрачивается его на окисление бензойного альдегида в бензойную кислоту, что находится в согласии с приведенными выше уравнениями.

3. Бензойный альдегид, подобно другим альдегидам, не со­ держащим а-водородного атома, не осмоляется щелочами. Под влиянием растворов щелочей он образует бензиловый спирт и бензойную кислоту:

уО

 

С6Н6—

+ КОН + СвН5-С ^ н -*■ свн6сн2-о н + с6н5—соок

 

бензиловый

соль

 

бензойной

 

спирт

кислоты

Эта реакция была открыта в 1853 г. Канниццаро.

Если взять для этой реакции смесь ароматического альдегида и формальдегида, то получаются муравьиная кислота и соответ­ ствующий ароматический спирт (В. М. Родионов, 1936):

/ °

QH6G ^ + KOH +H G ^ —>- С6Н5СН2—ОН + НСООК

4.Бензойный альдегид легко вступает в реакции конденсации

сдругими веществами. Так, с альдегидами, кетонами и кислотами жирного ряда, в молекуле которых содержатся два атома водо­ рода у а-углеродного атома, он реагирует с образованием ве-. ществ с ненасыщенной боковой цепью:

Н

С6НВ—с—о + н 2:сн—сно -*- с6н6сн=сн-сно + н2о

 

уксусный

коричный альдегид

н

альдегид

 

 

 

I .-.........;

с6н6сн=сн—со—сн3 + н2о

с6н6—с=:о +н2

;сн—со—сн3

 

ацетон

бензальацетон

Конденсация бензальдегида с ацетоном происходит в присут­ ствии едкого натра. В зависимости от соотношения реагирую-

27*

120

Гл. XVIII. Одноядерные

ароматические

соединения

ящх

веществ

образуются или

бензальацетон,

или дибензаль­

ацетон:

 

 

 

 

QH6CHO

Н2СНЧ

 

 

 

-f

\ с о -*■ с 6н * сн = сн —СО—СН=СНС,Н5 + 2HsO

 

СвНвСНО

Н2СНХ

дибензальацетон

 

Бензальацетон—светло-желтые кристаллы, обладающие при ятным запахом; применяются в парфюмерии. Дибензальацетон— желтое кристаллическое вещество, которое легко выделить т идентифицировать по температуре плавления (112°). Поэтому ре акция получения дибензальацетона может быть использован?

вкачестве метода определения небольших количеств ацетона.

5.Бензойный альдегид при действии хлрра превращается *-

хлористый бензоил:

О

О

С6ИЕ—С^!Н + Cli—Cl -*■ QH6—С—Cl + НС!

хлористый бензоил

6. В присутствии цианистого калия как катализатора из бен­ зойного альдегида получается бензоин СбН5СОСН(ОН)СбН5:

н

CJK

V:- -СвР16

СвН5—СО—СН(ОН)С,Н*

\ >

+ ц /

бензоин

При этой реакции атом водорода альдегидной группы одной молекулы бензальдегида переходит к атому кислорода альдегид­ ной группы другой молекулы бензойного альдегида. Освобож­ дающиеся при этом валентности атомов углерода'Обеих альде­ гидных групп взаимно насыщают друг друга.

Бензоин — бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при 137°. Он был впервые получен в 1839 г. Н. Н. Зининым. При окислении бензоина (например, при помощи концентрированной азотной кислоты) получается дикетон— дибензоил, называемый бензилом С0Н5—СО—СО—С6Н5. Бензил — желтое кристалличе­ ское вещество с темп, плавл. 95°.

Бензойный альдегид применяется для изготовления душистых веществ и красителей.

Может показаться, что ароматические альдегиды, в силу своей способности вступать в реакцию Канниццаро и реакцию бензоиновой конденсации, принципиально отличаются от альде­ гидов жирного ряда. Однако при более внимательном рассмотре­ нии можно заметить, что причина различного отношения к щело­ чам у ароматических и жирных альдегидов состоит не в свой ствах самой альдегидной группы, а в наличии активного атома водорода в a -положении у альдегидов жирного ряда. Мы видели, что при действии едких щелочей на формальдегид (не имеющий а-водорода) он превращается в муравьиную кислоту и метанол;

228. Кетоны

421

подобное же прекращение уксусного альдегида в кислоту и спирт совершается в условиях реакции брожения (стр. 303). В ряде других биологических процессов из указанного альдегида обра­ зуется ацетоин СН3СОСН (ОН)СН3.

228. Кетоны. В ароматических кетонах с карбонильной груп­ пой могут быть связаны или два ароматических радикала, или же ароматический радикал и алкил, т. е. радикал жирного ряда.

Примером кетонов второй группы является метилфенилкетон (ацетофенон) С6Н5СОСН3; представителем первой группы слу­ жит дифенилкетон (бензофенон) СбНбСОСбНй.

Ароматические кетоны могут быть синтезированы по методу Фриделя—Крафтса действием хлорангидридов кислот на аро* матические углеводороды в присутствии безводного хлористого алюминия:

А1С13

CHj—СО-С1 + CeH0 -------► СН3—СО—QHS + НС1

ацетофенон

Ароматические кетоны, подобно кетонам жирного ряда, о гидроксиламином образуют оксимы, а с фенилгидразином дают фенилгидразоны.

При действии на жирноароматические кетоны амальгамиро­ ванного цинка и концентрированной соляной кислоты они вос­ станавливаются в гомологи бензола:

С6НЬ—СО—СН* + 2Нг СвН6—СН,СН3+ Н20

Производное ацетофенона — хлорацетофенон СоН5СОСН2С1 является одним из сильнейших слезоточивых отравляющих ве­ ществ. Он получается действием хлора на ацетофенон:

С6НбСОСН8 + С12 -► С6Н6СОСН2С1 + НС1

Хлорацетофенон — кристаллическое вещество (темп, плавл 52°) с запахом фиалки.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

229. Бензойная кислота. Бензойная кислота С6Н5—СООН содержится в некоторых смолах; ее производное — гиппуровая кислота C6H5CONHCH2COOH — обнаружено в лошадиной моче, В промышленности бензойную кислоту получают из толуола, При полном хлорировании боковой цепи толуола образуется бен-

зотрихлорид (фенилтрихлорметан) СбН5СС13.

При нагревании фенилтрихлорметана

с

водой получается

бензойная кислота:

 

 

+

ЗНС1

QHg—СС18 + 2Н„0 — С6Н6—C f

4 ОН

422 Гл. XVIII. Одноядерные ароматические соединения

Кроме того, бензойная кислота получается при окислении арома­ тических углеводородов с одной боковой цепью:

QH6CH3+ 30

QH5COOH + Н20

С6Н6-С Н 3СН3 + 60

СсН5СООН + 2Н20 + сог

Бензойная кислота — кристаллическое вещество, плавящееся при температуре 122,4°. Она легко возгоняется с образованием белых пластинок. Бензойная кислота плохо растворяется в хо­ лодной воде; с повышением температуры растворимость ее зна­ чительно увеличивается. Как кислота бензойная кислота не­ сколько сильнее уксусной (соответствующие значения константы диссоциации равны 6,8 -10-5 и 1,8-10 5).

Бензойная кислота по своим химическим свойствам подобна карбоновым кислотам жирного ряда. Так, с основаниями она об­ разует соли. Ее соли с щелочными металлами хорошо раство­ римы в воде, поэтому бензойная кислота растворима в щелочах:

С6Н5СООН + NaOH C0H5COONa + 11,0

При сплавлении бензойнокислого натрия с едким натром об­ разуется бензол:

С6Н, COONa + NaOjH QH6 + Na2CO„

Эта реакция аналогична реакции получения метана из уксусно­ кислого натрия и едкого натра.

Со спиртами бензойная кислота образует сложные эфиры:

СвН5—СО—0|Н + НО -сн я

С6Н5СООСИ3+ Н20

 

бензойнометиловый

 

эфир

При действии на бензойную кислоту хлористых соединений фосфора она переходит в хлорангидрид С6Н5СОС1, называемый хлористым бензоилом; из него и бензойнокислого натрия можно

получить бензойный ангидрид

(С6Н5С 0 )20:

0

а |

С6Н5—с<У

 

О + NaCl

Na ;

Q H f - с<

С6Н,

Ч )

Хлористый бензоил — жидкость с резким запахом, кипя­ щая при 198°. Легко вступает в реакции, типичные для хлорангидридов, но реагирует при этом менее бурно, чем хлористый ацетил. Хлористым бензоилом часто пользуются для введения бензоильной группы в молекулы спиртов, фенолов, аминов. Так,

230. Сахарин

423

например, при взбалтывании хлористого бензоила со щелочным раствором фенола легко образуется твердый бензойнофениловый эфир (фенилбензоат):

QH6COCl + CGH5OH + NaOH

Cf,H5COOC6H5 + NaCl + H20

Бензойная кислота и ее соли находят применение в медицине. В довольно значительных количествах она используется для син­ теза красителей и применяется для консервирования пищевых продуктов.

Радикал бензойной кислоты С6Н5СО—называется бензоином.

Ряд производных бензойной кислоты был получен в 1832 г. Вёлером и Либихом в их работе по изучению горькоминдального масла (бензойного альдегида).

При обработке бензойного альдегида [С7Н501Н хлором или бромом они получили хлористый бензоил [C7HsO]Cl и бромистый бензоил [CyHeOJBr, кото­

рые при действии йодистого калия или цианистого калия образуют йодистый бензоил [С7Н5ОУ или, соответственно, нитрил [CyHsOJCN. С аммиаком

хлористый бензоил и бромистый бензоил образуют бензамид [CyHsOJNHa, а со спиртом дают этиловый эфир бензойной кислоты. Эта работа имела в свое время большое значение. Она показала, что вс всех полученных Либихом и Вёлером веществах находится радикал СуН50 , названный этими исследовате­

лями бензоилом, который может, не изменяясь, переходить из одного соеди­ нения в другое.

230. Сахарин. Из соединений, содержащих одновременно карб оксил и сульфогруппу, укажем на о-сульфобензойную кислоту.

Производным этой кислоты является сахарин:

сахарин

Такого рода циклические амиды двухосновных кислот, со­ держащих >NH группу, называют имидами кислот.

Для получения сахарина нельзя исходить из бензойной кис­ лоты, так как карбоксильная группа является заместителем вто­ рого рода, поэтому при сульфировании бензойной кислоты полу­ чается почти исключительно л4-сульфобензойная кислота.

Чтобы получить сахарин, толуол обрабатывают хлорсульфоновой кислотой CISO2OH. При этом образуется смесь хлорангидридов о- и /г-толуолсульфокислот. При сильном охлаждении бо­ лее высокоплавкий пара-изомер выпадает в виде кристаллов и может быть отделен от жидкого орто-изомера. Полученный таким путем хлорангидрид о-толуолсульфокислоты действием аммиака переводят в о-толуолсульфамид, а затем окисляют марганцо­ вокислым калием метильную группу в карбоксил. Образующийся

424 Гл. XVIII. Одноядерные ароматические соединения

в результате окисления о-сульфамид бензойной кислоты при на гревании отщепляет элементы воды и переходит в сахарит

С6Н5-С Н 3

СН3

(1)

СН3

(1)

с 6н /\<

(2)

S02NHj

(2)

толуол

60,С1

 

хлорангидрид

 

о-толуолсульфамид

 

 

о-толуолеуль-

 

 

 

 

фоновой

 

 

 

 

кислоты

 

 

 

 

.СООН

(1)

со

 

 

- С6н /

 

 

'\S 0 2NH2 (2)

 

 

so,

 

 

о-сульфамид

 

имид о-сульфобен-

 

 

бензойной

 

зойной кислоты

 

 

кислоты

 

(сахарин)

 

В продажных таблетках сахарина содержится его натриевое производное:

SO,

С6Н4< \N N a-2H 20

СО

известное под названием кристаллозы; она в несколько сот раз слаще сахара.Сахарин не усваивается человеческим организмом

иявляется только вкусовым средством.

231.Фталевые кислоты. При окислении ароматических угле водородов, в молекулах которых находятся две боковые цепи, по­ лучаются кислоты с двумя карбоксильными группами, называе­ мые фталевыми кислотами:

 

 

СН;!

-СООН

 

 

 

-Г 30-2

У

 

 

 

СН„

V V'СООН

 

 

 

 

0-фталевая

 

 

 

 

кислота

 

с н .

 

СООН

с н .

СООН

ч сн .

+ 30-2

 

 

+ ЗОа

 

•СООН

 

< )

ж-ксилол

 

изофталевая

сн .

I

 

СООН

 

 

а

 

 

кислота

п-ксилол

 

 

 

 

терсфталевая

 

 

 

 

кислота

Фталевые кислоты — твердые кристаллические вещества.

Из трех фталевых кислот наибольшее значение имеет о-фта- левая кислота, называемая просто фталевой кислотой. Она в большом количестве применяется для синтеза красителей и пластмасс. В промышленном масштабе о-фталевую кислоту по­ лучают окислением нафталина концентрированной серной кис­

232. Полиэфирные смолы

425

лотой в присутствии сернокислой ртути (см. стр. 473) или кисло­ родом воздуха в присутствии окислов ванадия в качестве ката­ лизатора.

При нагревании выше температуры плавления о-фталевая кислота легко теряет воду и переходит во фталевый ангидрид:

со

 

С „ Н 4<

 

С 6Н 4< / ^ > 0 + Н 20

- о - н

с о

 

 

фталевый

 

ангидрид

Две другие изомерные фталевые кислоты не дают ангидридов. Это различие между фталевыми кислотами объясняется легко:

в молекуле о-фталевой кислоты карбоксилы расположены наи­ более близко один от другого, поэтому может произойти отщеп­ ление воды и образоваться циклический ангидрид, содержащий пятичленное кольцо:

Фталевый ангидрид кристаллизуется в виде блестящих игл или призм, плавится при 130,8°, кипит при 285°, легко возгоняется.

При пропускании через нагретый фталевый ангидрид сухого аммиака образуется имид фталевой кислоты, известный под на­ званием фталимида:

СО

СО

QH*^)>0 + NH, —

свн4<( ^>NH + H20

со

со

Фталимид — белые листочки (темп, плавл. 238°). При дейст­ вии на фталимид спиртового раствора едкого кали водород имидной группы замещается калием — образуется фталимидкалий:

СО

С6Н4/ ^>NK

СО

232. Полиэфирные смолы. Фталевые смолы. Фталевые кисло­ ты, а также фталевый ангидрид, легко вступают в реакции кон­

денсации с многоатомными спиртами (гликолем,

глицерином)

и дают смолообразные продукты — полиэфирные

смолы. Поли­

эфирные смолы широко применяются в промышленности для производства пленкообразующих веществ, лаков, синтетических волокон и пластмасс.

Смолы на основе фталевых кислот и этиленгликоля. При взаи­ модействии фталевой кислоты или фталевого ангидрида с эти­ ленгликолем получаются сначала кислые эфиры

 

,СО—О—с н г—сн 2о н

О С Н , — С Н о О Н

+ н ,0

«

-соон

426 Гл. XVIII. Одноядерные ароматические соединения

которые в дальнейшем, при нагревании до 300°, медленно ре­ агируют друг с другом и образуют сложные молекулы, имеющие, очевидно, следующее строение:

-------СН2—СН2

СН2—сн,

сн2—сн2 сн2----

!

О

!

, I

1

1

1

О

 

О

0

0

0

со

со

с о

со

со

со

I

I

 

I

I

I

I

___ У

 

у * с ___ у

Гликолево-фталевые смолы бывают мягкие, воскоподобные, твердые и хрупкие; они растворимы в ацетоне, циклогексане, спирто-бензольной смеси. Из них готовят лак, который обладает хорошими диэлектрическими свойствами и значительной водо­ стойкостью. При конденсации терефталевой кислоты с гликолем образуются высокомолекулярные линейные полимеры:

н о а ig—с н 8о ;н " + н о ] о с —< ^ ^ > —соо; н + н 6;сн 2—с н 2о |н +

+ но! о с —

с о о н -1

 

- ► -------СН2—СН2ОСО—

СООСН2—СН2ОСО—

ССЮ-------

В 1947—1948 гг. был получен полигликольтерефталат под на­ званием терилен. Он применяется для получения синтетического волокна*, пленок, пластин, прокладок, трубок и т. п.

Смолы на основе фталевого ангидрида и глицерина. При по­ ликонденсации глицерина и фталевого ангидрида получаются смолы, известные под названием глифтали. Реакция поликон­ денсации идет постепенно. В первой стадии образуются кислые эфиры:

С

С0

 

,СООСН2—СН- -СН2ОН

\о + НО—сн 2

-СН—сн.он

( X 'СООН Ан

ф

I

 

он

 

Во второй стадии кислые эфиры реагируют друг с другом, и в результате получаются полимеры по схеме:

НООС СООСН,—СН(0Н)СН20;'н’+

н6:С0 СООСН,—СН(ОН)СН2ОН

I I

'............

.-.' I

НОСО СООСН2—СН(ОН)СН2—О—СО COOCH2—СН(ОН)СН2ОН + Н20

* Волокно из полигликольтерефталата известно в СССР под названием

лавсан, а в США—дакрон.

233. Фталеины

427

Сначала образуется низкомолекулярная плавкая смола, которая содержит реакционные группы ОН и СООН; постепенно, при дли­ тельном нагревании (150— 180°), смола переходит в неплавкое твердое состояние.

Чистые глицерино-фталевые смолы не применяются, так как они образуют очень хрупкую и нестойкую к воде пленку. Обычно к ним добавляют смоляные и жирные кислоты, тогда получаются эластичные маслорастворимые смолы, обладающие хорошей водостойкостью.

Глифтали широко применяют как электроизоляционный мате­ риал и в виде антикоррозийных атмосферостойких лаков.

233.Фталеины. Фталевый ангидрид под действием водуот-

яимаюших веществ способен вступать в реакцию конденсации с фенолами; в результате образуются вещества, которые назы­ вают фталеинами. Простейшим из фталеинов является фенол­ фталеин.

Фенолфталеин получается нагреванием с серной кислотой смеси фталевого ангидрида и фенола:

фенолфталеин

Фенолфталеин — бесцветное твердое вещество, растворяется в щелочах с образованием солей, окрашенных в малиново-крас­ ный цвет.

Применяется как индикатор в анализе и под названием «.пур­ ген» в медицине как слабительное.

Изменение окраски, при применении фенолфталеина как ин­ дикатора, обусловлено образованием хиноидной группировки связей при взаимодействии фенолфталеина со щелочью:

соок

428 Гл. XVIII. Одноядерные ароматические соединения

Примером фталеинов является также флуоресцеин. Полу­ чается он сплавлением с хлористым цинком смеси фталевого ангидрида и резорцина:

Флуоресцеин растворяется в щелочах, придавая жидкости желтую окраску и желто-зеленую флуоресценцию. Эта флуорес­ ценция еще ясно обнаруживается при содержании одной части флуоресцеина в 40 000 000 частях воды.

Флуоресцеин был применен для изучения путей протекания подземных вод.

Флуоресцеин окрашивает волокна животного происхождения з ярко-желтый цвет.

Производные флуоресцеина, в которых атомы водорода заме­ щены галоидами и другими группами, обладают ценными крася­ щими свойствами.

Простейшим из этих производных является тетрабромфлуоресцеин, или эозин (по-гречески «эос» — утренняя заря):

Эозин окрашивает шелк в красивый желто-розовый цвет, отличающийся прекрасной флуоресценцией.

Различные препараты эозина применяются при микроскопи­ ческих исследованиях в медицине и биологии.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ