Аміди як похідні карбонових кислот та синтез на їх основі

Размещено на http://allbest.ru

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Житомирський державний університет імені Івана Франка

Кафедра хімії

Курсовий проект(робота) на тему:

«Аміди як похідні карбонових кислот та синтез на їх основі.»

Студентки ІІІ курсу 31групи

напряму підготовки 6.040101 Хімія*

додаткова спеціальність 6.040102 Біологія*

Шкуринської Наталії Миколаївни

Керівник асистент кафедри хімії

Листван В. В.

Національна шкала _________________

Кількість балів:________ Оцінка: ECTS __

Житомир 2013

План

Вступ

1. Номенклатура амідів

2. Методи одержання амідів

3. Фізичні властивості амідів

4. Електронна будова

5. Хімічні властивості амідів

6. Синтез на основі амідів

Висновок

Список літератури

Вступ

Аміди - це похідні карбонових кислот, в яких гідроксильна група заміщена на аміногрупу. Амідна група CONR₂ є важливою складовою частиною багатьох біологічно активних сполук. Також вони становлять інтерес для фундаментальних хімічних досліджень, оскільки спряження між неподіленою електронною парою Нітрогену і р-електронами карбонільної групи відображене в характерних фізичних і хімічних властивостей.

Вивчення амідів є досить важливим етапом. Вони є первинними речовинами для отримання багатьох Нітрогеновмісних органічних сполук. З амідів можна одержати карбонові кислоти, альдегіди, нітрили, аміни. Все це детальніше описано у змісті роботи.

1. Номенклатура амідів

Аміди - похідні гідроксикислот (як карбонових, так і мінеральних) R _k E (= O) _l (OH) _m, (l ? 0), формально є продуктами заміщення гідроксильних груп -OH кислотної функції на аміногрупу (незаміщених і заміщених). З'єднання з одним, двома або трьома ацильних заступниками у атома азоту називаються первинними, вторинними і третинними амідами, вторинні аміди іменуються також іміди.

Назви амідів найчастіше утворюють від назв відповідних карбонових кислот і амінів. У багатьох випадках користуються тривіальними назвами кислотних залишків - арилів, в яких суфікс -ил (-іл) замінено на -амід. За замісниковою номенклатурою IUPAC назви амідів складаються із назв кислот заміненою суфікса -ова та слова кислота на суфікс -амід. У назвах заміщених амідів положення замісників, що знаходяться при атомі Нітрогену амідної групи, позначають символом N.

Формамід, амід мурашиної кислоти

Ацетамід, амід оцтової кислоти.

Метиламід оцтової кислоти, N-метилацетамід

Феніламід оцтової кислоти, ацетанілід.

2. Методи одержання амідів

1. Нагрівання амонійних солей карбонових кислот.

2. Взаємодія галоген ангідридів, ангідридів або естерів карбонових кислот з амоніаком.

карбоновий кислота амід

Реакцію ацилювання амоніаку і амінів широко використовують у промисловості й лабораторіях. Процес проводять за кімнатної температури або з охолодженням. Аміди використовуються з високим виходом. Як ацилюючі реагенти використовують доступні бромо- і хлорангідриди.

3. Гідроліз нітрилів.

При гідролізі нітрилів утворюються або аміди (частковий гідроліз), або карбонові кислоти (повний гідроліз) . Для добування амідів гідроліз здійснюють під дією 96% сульфатної кислоти.

5. Піроліз амонійних солей карбонових кислот.

CH₃-CH₂-CH₂-COOH + NH₃>CH₃-CH₂-CH₂-COO^-NH₄⁺

Реакція відбувається при 25^оС.

Карбоксилат-аніон має низьку реакційну здатність у реакціях нуклеофільного заміщення, тому аміди із солей у розчинах не утворюються.

При нагріванні (суха перегонка) амонійні солі карбонових кислот розпадаються до амідів з виділенням води:

СН₃-СH₂-CH₂-COO^-NH₄⁺> СН₃-СH₂-CH₂-CONH₂+H₂O

Реакція проходить при 185^оС. Вона відбувається з тієї причини, що сіля утворена слабкою кислотою і слабкою основою.

6. Реакція переамідування.

Первинні аміди можна одержувати нагріваючи карбонові кислоти з сечовиною (діамідом карбонатної кислоти).

RCOOH+H₂NCONH₂>RCONH₂+CO₂+NH₃

7. Реакції відновлення:

-відновлення гідразидів з каталізатором Ni

RCONHNH₂>RCONH₂+NH₃

-відновлення гідроксамових кислот з каталізатором воднем

RCONHOR¹>RCONH₂+R¹OH

RCONR¹OH>RCONHR¹+R¹OH

8. Окиснене амінірування альдегідів під дію NiO₂ в NH₃

RCOH>RCONH₂

3. Фізичні властивості амідів

Аміди - це безбарвні кристалічні речовини або рідини, розчинні у воді й органічних розчинниках. Токсичних властивостей не мають. Аміди у молекулах яких наявні зв'язки N - H, асоційовані внаслідок утворення міжмолекулярних водневих зв'язків. Це зумовлює високі температури кипіння.

4. Електронна будова

Реакційна здатність амідів зумовлена наявність в їх структурі амідного угрупування.

За електронною будовою амідна група схожа з карбоксильною. Неподілена електронна пара Нітрогену знаходиться в спряженні з р-електронами карбонільної групи (р, р-спряження). Унаслідок спряження зв'язок С-N стає коротшим, а зв'язко С=О - дещо довшим порівняно з не спряженими сполуками. За рахунок сильного зміщення неподіленої пари електронів атома нітрогену ( +М-ефект) до групи С=О частковий позитивний заряд на атомі Карбону карбонільної групи в амідах менший, ніж у галоген ангідридів та естерів:

5. Хімічні властивості амідів

Завдяки своїй електронній будові аміди карбонових кислот практично не вступають у реакції з нуклеофільними реагентами, і на відміну від амінів є дуже слабкими основами. Солі утворювати не схильні. Аміди, що мають у своїй структурі зв'язок N-H, є слабкими NH-кислотами. Малоактивні речовини, стійкі, в реакції вступають важко.

1) Гідроліз амідів.

Аміди гідролізуються набагато важче, ніж інші функціональні похідні карбонових кислот. У нейтральному середовищі гідроліз проходить дуже повільно. У присутності мінеральних кислот або лугів аміди гідролізуються досить легко. У лужному середовищі аміди перетворюються на сіль карбонової кислоти та амоніак:



У процесі гідролізу в кислому середовищі аміди утворюють карбонові кислоти і амонієві солі. Під дією мінеральної кислоти спочатку утворюється протонова форма аміду, яка потім вступає в реакцію з водою:

2) Дегідратація незаміщених амідів.

При нагріванні із сильними водовіднімаючими засобами, такими, як Р₂О₅, не заміщенні аміди піддаються дегідратації з утворенням нітрилів:

3) Розщеплення амідів за Гофманом.

Незаміщені аміди при взаємодії з натрій гвпобромітом NaOBr піддаються розщепленню з утворенням первинних амінів, які містять на один атом Карбону менше, ніж у вихідному аміді, наприклад:

Цю реакцію відкрив 1881року німецький хімік А. Гофман, тому вона дістала назву «перегрупування Гофмана».

4) Відновлення.

У разі прямого відновлення амідів кислот за допомогою літію алюміногідриду в тетрагідрофурані LiAlH₄ можна одержати аміни з тою самою кількість карбонових атомів з високим виходом.

R¹CONR²>R¹CH₂NR²

Інший напрям відновлення - розщеплення зв'язку C-N і утворення аміну і альдегіду. У цьому випадку як відновник рекомендують застосовувати літій триетоксиалюмінійгідрид.

Размещено на http://allbest.ru

5) Взаємодія з нітратною кислотою.

Взаємодія відбуваться з виділенням вільного азоту та карбонової кислоти.

R-CONH₂+HNO₂>R-COOH+N₂+H₂O

6) Взаємодія зі спиртами. (Алкоголіз)

Реакція відбувається з утворенням амоніаку та естеру.

R-CONH₂+R¹-OH>R-COOR¹+NH₃

6. Синтез на основі амідів

1) Синтез імідів.

N-Моноацильні похідні амідів називаються іміди, які можуть мати ациклічну та циклічну будову.

Найпоширенішими вважаються чотирьох-, п'яти- та шестичленні іміди.

Основним методом синтезу ациклічних імідів, являється обробіток амідів ацилюючими реагентами, в тей час як циклічні аміди отримують циклізацією різних біфункціональних сполук, таких як амідові кислоти, диаміди, динітрили.

Однак, практично всі методи включають утворення зв'язку Карбону карбоксильної групи з Нітрогеном.

Обробіток первинного або вторинного аміда ацилюючим реагентом RCOX Первинним продуктом реакції в нейтральному середовищі являється О-ацилімідат (Б), який дуже рідко можна виділити.

Використання сильнихсильних основ, таких як NaH, чи реактиви Гріньяра активує реакцію між амідами та складними ефірами або хлорангідридами карбонових кислот



Ці реакції дають змогу отримати іміди з дуже високим виходом.

2)Реакція Гофмана.

Ця реакція полягає в тому що при повільному додаванні 10% їдкого КОН до розчину ацеаміду і додаванні 0,5 моль Br₂ утворюється N-метил-N-ацетил сечовина (реакція 1). Гофман зрозумів що ця реакція відбувається в декілька стадій і почав вивчати їх (реакція 2-7).

Реакцію Гофмана можна проводити і без виділення проміжних продуктів.

3) Синтез сахарина.

В якості вихідної речовини використовується толуол, який підвергають сульфохлоруванню. Із суміші о- і п-сульфохлоридів виділяють орто-ізомер (39), який в реакції з аміаком дає о-толуенсульфамід (40). Його окиснюють у відповідну кислоту (41) із якої при внутрішньомолекулярній дегідратації утворюється сахарин (42).

Сахарин (42) являє собою сильну кислоту, тому частіше використовують натрієву сіль сахарину (43), яка кристалізується з двома молекулами води.

Висновок

В даному курсовому проекті було розглянуто такий клас сполук як Аміди. Було встановлено що найефективнішими методами одержання Амідів є: гідроліз нітрилів, нагрівання амонійних солей карбонових кислот, відновлення гідразинів, нагрівання карбонових кислот з сечовиною і т. д. Було виявлено що аміди реагують з нітратною кислотою, зі спиртами, аміди можуть гідролізуватися, розщеплюватися.

Також на основі амідів можна проводити синтез. Це є досить важливим, оскільки можна здобути такі речовини, як іміди, сахарин і т. д.

Список літератури

1. Астахов О. І. Косьяненко Г. І. Хімія., Вища школа, К. - 1973. - 242с.

2. Басов В. П. Родіонов В. М. Юрченко О. Г. Хімія: Навчальний посібник для самопідготовки до іспитів/ К.: - «Каравелла» / Л.: - «Новий світ - 2000», 2002. - 280с.

3. Басов В. П. Юрченко О. Г. Хімія: Навчальний посібник для самопідготовки до екзамену/ К.: - «Каравелла» / Л.: - «Новий світ - 2000», 2001. - 132с.

4. Бобрівник Л.Д. та ін..Органічна хімія: Підручник для студ. Вищ. Навч. Закл. / Л. Д. Бобрівник, В. М. Руденко, Г. О. Лезенко. - К.; Ірпінь: ВТФ «Перун», 2002. - 544с.

5. Головко Л. Б. Конспект из хімії. I курс професійно-технічних закладів освіти. /Тернопіль: Підручники і посібники, 2001.-31с.

6. Домбровський А. П. Лукашова Н. І. Лукашов С. М. Хімія 10-11: Органічна хімія: Пробн. підр. Для 10-11кл. серед. загальоосв. шк. - К.: Освіта, 1995. - 144с.

7. Ластухін Ю. О. Воронов С. А. Органічна хімія. Підручник для вищих навчальних закладів. - Львів: Центр Європи, 2006, - 846с.

8. Луис Физер, Мери Физер. Органическая химия. Углубленный курс. Т. 1. - М.:Химия, 1970.-688с.

9. Моррисон Р. Бойд Р. Органическая химия. Перевод с английского канд. Хим. Наук В. М. Демьянович и доктора хим. Наук В. А. Смита. Под редакцией профессора И. К. Коробицькой. Издательство «Мир» Москва 1974.

10. Общая орнаническая химия./ Под ред. Д. Бартона и У. Д. Оглиса. Т. 4. Карбоновые кислоты и их производные. Соединения фосфора./ Под ред. О. И. Созерленда. - Пер. с англ./ Под ред. Н. К. Кочеткова. - М.: Химия, 1983.- 728с., ил.

11. Черних В. П. та ін.. Органічна хімія: Підруч. Для студ. вищ. навч. закл. I-II рівнів акредитації та учнів загальноосвітніх шкіл з ласами поглибленого вивчення хімії./ В. П. Черних, І. С. Гриценко, Н. М. Єлисеєва; За ред. В. П. Черних. - Х.: Вид-во НФаУ; Оригінал, 2004. - 464с.: іл.

12. Чирва В. Я. Ярмолюк С. М. Толкачова Н. В. Землякова О. Є. Органічна хімія: Підручник. - Львів: БаК, 2009. - 996с.

Размещено на Allbest.ru

...