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

книги / Органическая химия.-1

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
29.1 Mб
Скачать

получения чистого мононитросоединения необходимо применять более разбав­ ленную азотную кислоту и строго соблюдать температурные условия реакции:

NO2

NO2NO2

NO2

1

1

1

1

А Л

1

I

/

 

Р -Нитропроизводные (по Зандмейеру):

П П —

М

и

A A

\ / \ s

' V ’V

'

y V

 

 

 

NOj

мало доступны. Их получают из аминосоединений

/'V S - N H j + HCl HNO.

/V S - N îC l

CUNO,

/V S - N O a

 

4

 

J

+N-

Нитронафталины — кристаллические

вещества.

амины.

В технике имеет

При восстановлении они дают соответствующие

большое значение восстановление а-нитронафталина

до а-нафтиламина:

 

N02

 

N H 2

 

 

 

.1

 

,

1

 

 

 

Сульфокислоты.

Сульфокислоты нафталина имеют большое значение как

m -

 

.

 

 

промежуточные вещества в синтезе нафтолов. Получаются они прямым сульфи­ рованием нафталина. Как уже отмечалось, та или иная кислота образуется в за­ висимости от условий реакции (от температуры).

Обе моносульфокислоты — тела кристаллические,

растворимые в воде.

При щелочном плавлении солей сульфокислот получаются с хорошими

выходами нафтолы, например:

 

плавление

—ONa

+2NaOH

+Na2S08+H 20

р-нафтолят

При дальнейшем сульфировании вторая сульфогруппа вступает в незаме­ щенное кольцо, причем получается смесь 2 ,6- и 2,7-дисульфокислот.

При нитровании моносульфокислот нйтрогруппа также идет в незамещен­ ное кольцо:

S03H

SOsH NOJSOJH

шI

CD ■ Ш

NOa

Нафтолы. Нафтолы могут быть получены всеми обычными м дами получения фенолов. В технике они почти исключительно чаются сплавлением с щелочами сульфокислот. а-Нафтол може также получен из нафтиламина гидролизом (H. Н. Ворожцов).

Оба нафтола —кристаллические вещества. (3-Нафтол имеет

высокую температуру плавления. Оба вещества трудно растворяются в воде, дают окрашивание с хлорным железом.

Гидроксильная группа проявляет фенольный характер. Нафтолы растворяются в едких щелочах. Однако эта группа более склонна к реакциям обмена, чем в фенолах.

Реакции замещения нафтолов идут сначала в том же ядре, где на?- ходится оксигруппа. При галогенировании, нитровании и сульфиро­ вании а-нафтола получаются 4-производные. Следующий заместитель вступает в оставшееся свободным орто-положение, например:

ОН ОН

^ \ / Ч

 

% / \ S) + H N O 8

+ н 2о

4-ннтро-о-нафтол, 4-нитро- нафталенол

ОН

.а Л

/ 50-»

+ H 2SO 4-

+ н 2о

 

NOs

4-нитро-1 -окси-2-наф- талиисульфокислота

Иначе обстоит дело в случае (3-нафтола. Вступление нового замес­ тителя здесь идет только в a -положение. Следующий заместитель на­ правляется в другое ядро, несмотря на то, что в первом ядре остается свободным ор/яо-положение. Этот заместитель во втором ядре вступает

вположение 6, которое играет роль пара-положения по отношению

коксигруппе:

 

 

 

Вг

 

A

/ V

OH

у / Ч - о н

+ НВг

 

 

+Вг2

U \ /

" Ч / \ ^

 

 

 

 

 

а*бром>(3«нафтол

 

 

Вг

 

Вг

 

f Y

Y

0H

f Y^î

-OH

+ HBr

1,6-дибром-Р-нафтол

При сульфировании в мягких условиях получается сульфокислота с сульфогруппой в положении 1, которая при нагревании перегруп­ пировывается в 2-окси-8-нафталинсульфокислоту, а при более высо­ кой температуре в 2-окси-6-нафталинсульфокислоту. При дальней-

шем сульфировании в более жестких условиях получаются две при­ меняющиеся в производстве красителей рксидисульфокислоты (G- и R-сульфокислоты):

S03H

Л / Ч / 0Н- iTr

H03S / ^ / \ /

S03H

Л А - о н

G-кислота

R-кислота

Эфиры нафтолов обладают приятным запахом. Метиловый эфир 0-нафтола применяется в парфюмерии.

Динитро-а-нафтол применяется как желтый краситель. Он легко получа­ ется нитрованием а -нафтола:

ОН

HNOa

N0 3

NOa

Из диоксипроизводных нафталина наибольший интерес представляет L8 - диокси-3 ,6 -нафталиндисульфокислота или хромотроповая кислота. Синтез ее

осуществляется по схеме

07

 

\ Х \ / х / лизГ

 

олеум

пуSO^H

HNO,

 

 

 

165°С

\^

 

 

 

 

О:l ' y

[H]

HOoS,

so3H

X X

NàOH

 

 

 

 

 

180°C

SO3 H NO2

 

SO3 H

NHa

 

H08S,

S08H

 

Хромотроповая кислота применяется для приготовления различных азо­ красителей, дающих на ткани лаки с солями металлов. Азокраситель, Получен­ ный сочетанием диазотированного анилина с хромотроповой кислотой, окраши­ вает ткань в красный цвет по алюминиевой протраве, в фиолетовый — по хро­ мовой протраве.

Нафтиламины. а-Нафтиламин получается восстановлением а-нит- ронафталина. р-Нафтиламин также может быть получен восстановле­ нием p-нитронафталина, но практически этот способ никогда не при­ меняется, так как Р-нитронафталин крайне трудно доступен. р-Наф- тиламин получают с хорошим выходом из р-нафтола нагреванием с сульфитом аммония и аммиаком в автоклаве при 150° С.

 

Н

Н

н н

ОН

\

/

NH3

 

H so r

 

 

 

 

r

ï i

s

-H SO J"

vxн SO;

н

SO-

 

 

 

'

' «

\ /

,

H

H

 

 

\

/

 

NHo

/ Nj / Nj=NH

/ N / V - NH, - H s o r

 

 

Ч so;<1

X

H

so-

^ /Y4 ^

 

\ /

u s o r

/ \

Предполагаемый промежуточный продукт может быть изолирован в процессе реакции или получен из нафтиламина действием сульфита натрия. Реакция обмена обратима. Из нафтиламина может быть по­ лучен тем же путем нафтол.

Нафтиламины — кристаллические вещества. а-Нафтиламин обла­ дает фекальным запахом, Р-нафтиламин лишен запаха. Обладает кан­ церогенными свойствами (стр. 517). В воде нафтиламины плохо раст­ воримы, хорошо растворяются в кислотах, образуя соли.

В химическом отношении нафтиламины аналогичны анилину и от­ личаются только большей подвижностью аминогруппы.

Реакции замещения у нафтиламинов идут в том кольце, в котором находится аминогруппа.

а-Нафтиламин галогенируется, нитруется и сульфируется с обра­ зованием 4- и затем 2,4-производных.

При сульфировании а-нафтиламина получается н а ф т и о н о - в а я кислота (4-аминонафталинсульфокислота).

При ее азосочетании с бш7-диазотированным бензидином получает­ ся дис-азокраситель — конго красный

N H 2

Y

NHS N H 2

^ \ / V - N = N — ^

V-<^

У— N = N — J\ / \

+2H+

H

 

----

 

 

 

 

y s /

 

SO„H

 

S03H

 

Конго красный — дешевый

субстантивный краситель. Он также

применяется в качестве индикатора: в кислой среде он синего цвета,

а в щелочной — красного.

 

1. Затем получается 1,6-

(З-Нафтиламин бромируется в положение

дибромпроизводное:

Вг

Вг

 

^ \ / V N H 2

( A / 4 - NHÜ

J^ Y 'V - NH,

 

UJ ~-UJ

При сульфировании олеумом аминогруппа превращается в аммо­ нийную, которая затрудняет вступление заместителей в то же ядро. Поэтому продуктами сульфирования (3-нафтиламина в этих условиях являются три сульфоаминокислоты:

H O s SITT*- J lJ

Чч_мия

H08S—

 

'

 

 

s o 3H

 

 

 

U

6-амино-2-нафталин-

б-амино-2,4-нафталин-

6-амино-1, 3, 5-нафталин-

сульфокислота

дисульфокислота

 

трисульфокислота

Все эти кислоты применяются в синтезе красителей. Большое зна­ чение в той же области имеет так называемая Н-кислота. Это соедине­ ние имеет и фенольную и аминную группы.

Синтез Н-кислоты проводится по схеме

s—î ^ j / S - S O s H NaOH H03s—/YVSO3 H

Другие производные нафталина. В последнее время в технике получили некоторое применение в качестве веществ, влияющих на изменение вязкости масла с понижением температуры, гомологи нафталина с большими радикалами, 2,6-дибутилнафталин-4-сульфокислота под названием некаль ВХ широко применяется в качестве эмульгатора в производстве синтетического каучука, а также для смачивания и мытья текстильных материалов в промышленности. При ледяном крашении имеют применение производные оксикислот нафта­ лина йод названием азотолов, например анилиды р-оксинафтойной кислоты:

-ОН

—CONHAr

Некоторые химические вещества, находящиеся в растениях, ускоряют рост клеток. Они называются ауксинами. Многие синтетические соединения имеют аналогичные свойства и используются садоводами для облегчения укоренения черенков и в плодоводстве для предупреждения преждевременного образования почек и опадания фруктов. Наиболее широко применяется для этих целейа-наф­ тилуксусная кислота, которая легко может быть получена хлорметилированием нафталина, превращением в нитрил и гидролизом последнего в кислоту:

 

 

СН2-С 1

 

СН2—CN

 

 

L>ri2'-'wUrT

/ \ / Ч

СНгО+НС1

/ \ / Ч

NaCN

Л

| р |

j » .

p

 

Q

 

 

 

 

 

Ч / Ч ^

 

Ч / Ч /

 

Ч / Ч /

 

• v

 

 

 

Г

 

 

 

 

а-

нафтнлуксусная

 

 

трех н а ф т о х и н о н о в

 

кислота

Возможно существование

 

 

 

 

 

 

 

/^ Ч /^ Ч _о

 

 

 

 

 

 

 

0= 1

1

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

а-нафтохиноы

Р-нафтохинон

аифй-нафтохинон

 

 

 

а-Нафтохинон— желтые

кристаллы,

получается

при окислении нафтали­

на, 1,4-диокси- и

1-амино-4«оксинафталинов хромовой

смесью.

 

 

Р-Нафтохинон — красные иглы, получаются окислением 1,2-аминоокеинаф-

талина.

 

 

 

кристаллы,

получается

окислением

ажфы-Нафтохинон — желто-красные

2,6-диоксинафталина.

 

 

 

 

 

 

 

Производные а-нафтохинона являются одним из видов природных краси­

телей. Так, например, в шелухе грецких орехов содержится

юглон (I). Крася­

щим веществом бациллы туберкулеза является фтиокол (II). Искусственно при­ готовляют такие красители, как, например, производное нафтохинона нафтазарин (III); он красит по хромовой протраве в очень стойкий черный цвет:

ОН О

О

 

 

 

I

il

у и

 

 

 

/ \ /

\

у^Ч / Ч

Г Ц

 

 

шо

а р

ni

 

 

I

н

 

 

Производным нафтохинона является антигеморрагический (способствую­

щий свертыванию крови) витамин Кь*

 

 

 

О

 

 

 

 

 

j 4 / 4 |- C H 3

 

CH,

WСН

СН,

СН,

! ^ J x J - C H 2-C H = C -(C H a)3--C!:н(сн2)з - с н - г (СН2)8 - с н

II

 

 

 

 

СН,

о

 

 

 

 

 

Синтетическим аналогом витамина Ki является 2-метилнафтохинон-1,4, ко­ торый под названием метйнон (витамин К8) широко применяется в медицине.

Он легко получается синтетически непосредственным окислением 2-метилнафта- лина:

 

 

О

00

 

II

~ UJ

—СНз [О]

А / \ - с н э

h

или диеновым синтезом из толухинона (стр. 465).

4.Антрацен

Наращиванием еще одного кольца из нафталина может быть полу­ чено два изомерных углеводорода — а н т р а ц е н и ф е н а н т - р е н.

Они имеют одинаковый состав и отличаются строением. В молеку­ ле антрацена бензольные циклы конденсированы линейно, в молекуле фенантрена — ангулярно (под углом).

В

антрацене положения 1, 4, 5, 8 называются а; 2, 3, 6, 7 — 0

и 9,

10 — у или [г мезо (среднее положение):

Способы получения. 1. Антрацен в технике выделяется из фракции каменноугольного дегтя, кипящей при 300—350° С, известной как антраценовое, или зеленое, масло. Содержание антрацена составляет 0,25—1,0% (стр. 358).

2. Синтетически он может быть получен реакцией Фриделя— Крафтса:

P

СНВг2

А1ВГ,

+ 4НВТ

 

 

СНВг,

I I I

к /

+ I

 

 

 

 

 

Получение антрацена в этом случае связано с разрывом С—С-свя- зи исходного соединения. "

3.Используется также реакция Фиттига:

4.Антрацен может быть получен из фталевого ангидрида и бен­ зола с последующим восстановлением антрахинона:

А1С1Э

ТОкислота

ггп

 

H 2S O 4

 

[Н]

 

 

 

---------

 

ч

 

 

 

с о о н

 

 

 

о-бензоилбензойная

антрахинон

 

ГГ П

Физические и химические свойства. Антрацен — кристаллическое

вещество с т. пл. 2139С.

Все три кольца

лежат в одной плоскости.

В х и м и ч е с к о м

о т н о ш е н и и

для антрацена характерна

еще большая непредельность, чем для нафталина. Наиболее активны

вего молекуле мезо-положения.

1.Антрацен легко присоединяет в 9, 10-положения водород, бром,

малеиновый ангидрид:

Продукт присоединения брома легко теряет бромистый водород и дает 9-бромантрацен. Продукт присоединения малеинового ангид­ рида при нагревании разлагается на компоненты.

2. При действии окислителей антрацен дает антрахинон:

СО

Воздействию кислорода подвергаются те же 9-й и 10-й углеродные атомы.

Активность положений 9 и 10 связана с тем, что эти положения находятся под влиянием двух бензольных ядер.

А н т р а х и н о н . Наиболее важным ближайшим производным антрацена является антрахинон. Антрахинон получают либо окислением антрацена хромовой смесью, хромовым ангидридом и другими окислителями, либо циклизацией бензоилбензойной кисло­ ты, которая в свою очередь получается из бензола и фталевого ангид­ рида (стр. 479). Циклизацию ведут с помощью серной кислоты:

Антрахиноны с различными положениями заместителей могут быть также получены реакцией Дильса—Альдера из нафтохинона или бензоилакриловой кислоты и соответствующего 1,3-алкадиена:

СО /ÇHo

/V -

со

СН

/ V 4 CH + CeHe------ ►

 

:оон

 

с н 2 со

 

Антрахинон — желтое кристаллическое вещество с т. пл. 285° С. Термически весьма устойчив.

Вследствие присутствия дезактивирующих карбонильных групп антрахинон трудно вступает в реакцию замещения с электрофильными реагентами.

1. Галогенирование осуществляется с трудом. Непосредственное галогени-

рование можно

провести только в олеуме в присутствии катализатора

(иод)

2. Реакция

Фриделя— Крафтса не идет.

 

3; Антрахинон реагирует с серной

кислотой очень медленно даже

при

250 С, однако

с 25»—40% -ным олеумом

при 140° С он образует 0-антрахинон

сульфокислоту.

 

 

 

Продуктом сульфирования антрахинона в присутствии ртути (М. А. Ильин­ ский) является антрахинон-1 -сульфокислота и 1 ,5 - и 1 ,8-дисульфокислоты. Такое изменение ориентации объясняется тем, что. сперва происходит меркурирование в положение 1 , а затем меркурсульфатная группа замещается суль-

фогруппой:

 

 

О

О HgS04H

О SOoH

4 .

При действии щелочей антрахиноны расщепляются с образованием бен­

зойной

кислоты или ее замещенных. Эта реакция позволяет определять строе­

ние замещенных антрахинонов:

5. Окислительные свойства у антрахинона менее выражены, чем у нафта-

хинона и особенно бензохинона.

6 . 9 , 1 0 -Диоксиантрацен (9, 1 0 -антрацендиол) при окислении воздухом или кислородом превращается в антрахинон; одновременно образуется перекйсь водорода. На основании этой реакции осуществляется промышленное получе­ ние перекиси водорода с использованием более растворимого 2 -этилантрахи-

нонэ.

Этилантрахинон восстанавливают в присутствии никелевого катализатора в бензольном растворе до 2 -этил-9 , 1 0 -антрацендиола, образовавшуюся при окис­ лении последнего перекись водорода отмывают водой» я 2 -этилантрахинон снова

восстанавливают и возвращают в производственный цикл5

 

О

ОН

 

 

■СгНв

О ,

 

 

воздух

о

ОН

 

о

и