Химическая технология органических веществ. Учебное пособие

Алкилирование ароматических аминов спиртами проводят в присутствии минеральных кислот, из которых чаще всего используют серную и соляную. Серную кислоту обычно загружают из расчета 0,05 - 0,3 моля на 1 моль амина. Соляную кислоту добавляют в большом количестве – до 1 моля на 1 моль амина. Каталитическая роль кислоты заключается в том, что она протонирует спирт, в результате чего образуется активный алкоксониевый ион Alk+H2, который легко дегидрируется, давая карбениевый катион, вступающий в реакцию с ароматическим амином:

AlkOH + H+ AlkO+H2

RNH2 + Alk+ RN+H2Alk RNHAlk + H+

Спирт для алкилирования берется в избытке.

Диметиламин получают при нагревании 3,2 моля метилового спирта и 0,1 моля серной кислоты на каждый моль анилина при температуре 205 – 215 °C и давлении около 3 МПа в течение 6 часов:

Метилирование первичных и вторичных аминов действием формальдегида и муравьиной кислоты является общей реакцией (метилирование по Эйшвайлеру - Кларку).

71

Ароматические амины метилируются лишь при наличии орто- или пара- заместителей, препятствующих конденсации формальдегида по углеродному атому ароматического ядра.

С помощью формальдегида можно связать две молекулы субстрата через метиленовую группу:

Для алкилирования гидроксогруппы могут быть использованы спирты, алкильные эфиры серной кислоты и сульфокислот, алкилгалогениды, непредельные соединения.

Диметилсульфат используют в качестве метилирующего средства при синтезе метиловых эфиров гидрохинона, мета- крезола, орто-нитро-пара-крезола и др.:

72

Галогеналкилы находят широкое применение в качестве алкилирующих агентов. Например, метилирование гидрохинона проходит при нагревании водного раствора его динатриевого производного с хлористым метилом при температуре 100°С и давлении 2 МПа:

При получении димедрола, бензгидрол алкилируют ß- диметиламино-этилхлоридом при 80 °С в щелочной среде:

Несколько реже используются для О-алкилирования непредельные соединения. Например, при получении ß-этоксипропионитрила (для витамина В1) используют акрилонитрил:

Таким образом, алкилирование является методом построения углеводородного скелета молекулы (С-, N-, O- алкилирование), что имеет большое значение как для органического синтеза в целом, так и в частном порядке для получения лекарственных веществ и витаминов.

73

2.8. Процесс ацилирования

Ацильная группа может вводиться в молекулу органического вещества как с целью временной защиты какой-либо химически лабильной группы (чаще всего –NH2), так и с целью изменения углеродного скелета молекулы и придания веществу новых свойств.

По механизму и способам осуществления реакции ацилирования родственны реакциям алкилирования. Также как и алкилирование, ацилирование относится к реакциям электрофильного замещения. Активным реагентом в этой реакции является катион RCO+, который значительно более стабилен, чем алкилкатион. Органические кислоты в среде минеральных кислот превращаются в ионы ацилия практически полностью:

Кинетичекие исследования показывают, что наиболее вероятным реагентом является не свободный ацилий-катион, а биполярный комплекс. Кроме того, следует иметь в виду, что образующийся при ацилировании кетон образует комплексное соединение с кислотой Льюиса и таким образом извлекается из сферы реакции:

Поэтому ацилирование по Фриделю-Крафтсу всегда проводят в присутствии значительного количества (не менее 1 моля на моль) кислоты Льюиса.

В аналогичных условиях ацилируются циклоалканы и алкены. В отличие от алкилирования при проведении реакций ацилирования перегруппировок не наблюдается, однако при разветвленном радикале может отщепляться –С=О, и тогда происходит не ацилирование, а алкилирование:

74

В качестве ацилирующих агентов применяются сами кислоты, их ангидриды, хлорангидриды, а в некоторых случаях – также эфиры и амиды кислот. Реакция ацилирования аминов карбоновыми кислотами является обратимой:

Для сдвига равновесия вправо в случае ацилирования аминов кислотой целесообразно применять избыток кислоты или выводить образующуюся воду из сферы реакции (например, отгонять или связывать водоотнимающими средствами).

Ацетилирование широко применяется в химикофармацевтической промышленности как для получения лекарственных препаратов, так и для синтеза промежуточных продуктов. Так, ацетанилид C6H6NHCOCH3 долгое время применялся в качестве жаропонижающего средства под названием «антифербин». Большое значение до недавнего времени имел лекарственный препарат фенацетин, который получали ацетилированием nара-фенетидина.

Ацилирование гидроксигруппы проводится несколько реже, чем ацилирование аминогруппы. В качестве ацилирующих агентов применяются те же вещества, что и при ацилировании аминогруппы. Поскольку реакция с гидроксисоединениями идет менее энергично, для связывания выделяющейся воды или хлористого водорода применяют соответствующие реагенты.

76

В ряде случаев при ацилировании кислотой для связывания выделяющейся воды применяют треххлористый фосфор PCl3 или хлорокись фосфора POCl3. Возможно, что в присутствии этих реагентов реакция протекает через стадию образования хлорангидрида кислоты. В качестве примера можно привести получение салола:

Салол

OH

салол

Ацилирование, т.е. введение в молекулу органического соединения ацильного остатка (-С=О), является одним из наиболее распространенных процессов в синтезе лекарственных веществ и витаминов.

77

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Синяшин, О. Г. Органическая химия : учеб. пособие / О.Г. Синяшин, П.А. Гуревич, Е.Л. Гаврилова. – М. : Университет.

кн., 2016. — 298 с.

2.Бурангулова, Р. Н. Органическая химия. Ациклические углеводороды : учеб. пособие / Р.Н. Бурангулова, Р.Ф. Каримова, М.А. Петрова — Казань : Изд-во КНИТУ, 2016 .— 108 с.

3.Травень, В. Ф. Органическая химия / В. Ф. Травень — Лаборатория знаний, 2015.

4.Практикум по органической химии: / В. И. Теренин [и др.]; под ред. Н. С. Зефирова .— М.: Лаборатория знаний, 2015.— 568 с.

5.Максанова, Л.А. Лабораторный практикум по органической химии / Л.А. Максанова, О.Ж. Аюрова. — M: Колос С, 2013

6.П.А. Гуревич, Л.Ф. Саттарова Органическая химия: учебное пособие / П.А. Гуревич. – Казань: Изд-во КГТУ, 2010.

7.Галкина, И.В. Основы химии биологически активных веществ: учебное пособие / И.В. Галкина. – Казань: Изд-во КГУ, 2009.

78

79

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

Тамара Николаевна Собачкина Евгений Сергеевич Петров Юлия Борисовна Баранова Галина Владимировна Андреева Наталия Владимировна Кудрина Азалия Альбертовна Мухаметзянова

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Ответственный за выпуск проф. Р. З. Гильманова

Издательство Казанского национального исследовательского технологического университета

Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального исследовательского технологического университета

420015, Казань, К. Маркса, 68

80