Аренсульфонилирование аминов, аренкарбогидразидов и аминокислот: влияние строения реагентов и эффекты среды

Исследование реакционной способности аминов разных классов в аренсульфонилировании в жидкой фазе. Кинетические закономерности реакций в различных растворителях. Получение корреляционных уравнений для расчета константы скоростей изучаемых процессов.

Рубрика Химия
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 27.02.2018
Размер файла 555,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

В реакции N-алкилированных анилинов с 3-НБСХ в пропан-2-оле обнаружен компенсационный эффект. Вычисленная по данным табл. 8 изокинетическая температура составляет 323 15 К (r = 0.990). Полученное изокинетическое соотношение указывает на единый механизм аренсульфонилирования исследованных N-алкилированных анилинов.

Влияние заместителя в бензольном кольце N_изобутиланилина на кинетику его взаимодействия с 3-нитробензолсульфонилхлоридом (НБСХ) удовлетворительно описывается уравнением Гаммета

lgk = (-1.87 0.11) - (1.36 0.11) -, r=0.97, s=0.13, n=8 (13)

где - - постоянная заместителя в анилине, учитывающая эффект сопряжения заместителя с реакционным центром; растворитель - пропан-2-ол; Т = 298 К.

Таблица 8 Кинетические характеристики реакции N-алкилированных анилинов с 3-НБСХ в пропан-2-оле

Алкильный фрагмент

k298102, л . моль-1. с-1

?Н, кДжмоль-1

-?S, Джмоль-1K-1

СH3

7. 03 0.02

22 3

193 12

C2H5

5.02 0.01

24 6

188 22

i-C3H7

0.25 0.01

35 4

178 15

C4H9

3.21 0.02

20 2

207 6

i-C4H9

0.81 0.02

39 4

171 15

(3-CH3)C4H9

1.98 0.03

15 1

226 5

(2-CH3)C5H11

0.86 0.01

14 2

237 8

(2-C2H5)C4H9

0.98 0.01

26 5

197 21

C7H15

1.15 0.01

17 1

226 5

C8H17

1.46 0.02

17 4

223 17

Рис. 3. Зависимости lgk реакций N-алкиланилинов (C6H5NHZg) с 3-НБСХ в пропан-2-оле от стерических констант ЕS0 и ЕS; 298 К

С целью установления влияния структуры ароматического сульфонилхлорида на скорость реакции (12) была изучена кинетика аренсульфонилирования N-метил-, N-этил-, N_бутил-, N-изобутил- и 4-метил-N-изобутил-анилинов монозамещенными бензолсульфонилхлоридами в пропан-2-оле. Показано, что для этих реакционных серий справедливо уравнение Гаммета, чувствительность реакций к структуре аренсульфонилирующего агента ( = 0.8 - 1.1) близка по величине к значению реакции с участием ароматических аминов.

Полученные для реакции (12) кинетические данные позволили провести направленный поиск дескрипторов реакционной способности аминов в данной реакционной серии. Удовлетворительными оказались корреляции между lgk взаимодействия замещенных в бензольном кольце N_изобутиланилинов с 3_НБСХ в пропан-2-оле и вкладом 2pz-орбитали атома азота в ВЗМО амина и заселенностью (2pz) этой АО (14), а также ЕВЗМО N-изобутиланилинов (15)

lgk = (33.65.8) - (17.13.7) C2pz - (15.94.0)2pz , r=0.961, s=0.141, n=8; (14)

lgk = (19.8 2.9) + (2.6 0.3) ЕВЗМО, r=0.944, s=0.169, n=8. (15)

Для реакции аминов C6H4NHZg, имеющих в аминогруппе алкильный радикал нормального строения, с 3-НБСХ в пропан-2-оле получена удовлетворительная корреляция между lgk и величиной относительной заселенности 2pz-орбитали атома азота (16). Согласно литературным данным, этот дескриптор имеет определенный физический смысл: он характеризует перераспределение -электронной плотности в ароматических соединениях при введении заместителей в реакционный центр, непосредственно связанный с бензольным кольцом.

lgk = -(4.30.4) + (3.60.5)2pz (Zg)/2pz(H) , r=0.957, s=0.148, n=6, (16)

где 2pz (Zg) - заселенность 2pz-орбитали атома азота в амине C6H4NHZg, 2pz(H) - заселенность этой АО в анилине.

В разделе 4.4 обсуждаются эффекты сольватации в аренсульфонилировании вторичных жирноароматических аминов. Показано, что в большинстве органических растворителей величины констант скоростей реакции N_метиланилина с БСХ невелики (даже в N,N-ДМФА k =1.3210-1, лмоль-1с-1). Использование в качестве реакционной среды водно-спиртовых систем приводит лишь к небольшому росту констант скоростей аренсульфонилирования N-алкилированных анилинов по сравнению с k в неводных растворителях: добавление воды к спиртам (до Н2О = 60 масс.%) позволяет добиться не более чем пятикратного увеличения константы скорости реакции (табл. 9).

Таблица 9 Значения констант скоростей аренсульфонилирования N-алкилированных анилинов 3-НБСХ в водно-спиртовых растворителях

Н2О, масс.%

k298102 , лмоль-1с-1

Растворитель: вода-этанол

Растворитель: вода-пропан-2-ол

XН2О, м.д.

N_метил-анилин

N_этил-анилин

XН2О, м.д.

N_этил-анилин

N_бутил-анилин

0

0

-

-

0

5.00±0.01

3.21±0.02

5

0.12

16.40±0.02

11.40±0.60

0.15

-

5.21±0.04

10

0.22

20.00±0.13

15.30±0.20

0.27

10.60±0.03

7.45±0.04

15

0.31

34.05±0.15

21.20±0.60

0.37

-

9.45±0.04

20

0.39

37.50±0.15

28.10±0.20

0.45

16.02±0.01

11.20±0.08

25

-

-

-

0.53

-

13.10±0.25

30

0.52

41.50±0.35

41.20±0.80

0.59

21.50±0.06

15.20±0.25

40

0.63

43.50±0.44

55.70±0.60

-

-

-

50

0.72

53.80±0.60

-

-

-

-

60

0.79

85.50±0.60

-

-

-

-

Расчет выхода продуктов ацилирования аминов и количества 3_нитро-бензолсульфоновой кислоты, образующейся в ходе побочной реакции - гидролиза сульфонилхлорида, показал, что при начальной концентрации реагентов 0.5 мольл-1 системы вода - этанол и вода - пропан-2-ол можно использовать для синтеза целевых продуктов с выходом 95 - 99 %.

Глава 5. Реакционная способность аренкарбогидразидов в реакции с хлорангидридами ароматических сульфоновых кислот. Реакциям ацильного переноса с участием гидразидов ароматических карбоновых кислот в литературе уделено довольно много внимания, однако, аренсульфонилирование этого класса аминосоединений изучено не было. В разделе 5.1 систематизированы представленные в литературе кинетические данные, и обсуждена «аномально» высокая реакционная способность аренкарбогидразидов по сравнению с другими нуклеофилами близкой основности (например, аренаминами) в реакциях ацилирования производными ароматических карбоновых кислот (ангидридами и хлорангидридами), уксусным ангидридом, изоцианатами и хлорформиатами. Усиление нуклеофильных свойств реакционного центра гидразидов (атома азота первичной аминогруппы) под воздействием неподеленной пары электронов смежного с ним атома азота вторичной аминогруппы в литературе принято называть _эффектом. Анализ проявления _эффекта в реакции аренкарбогидразидов с бензолсульфонилхлоридами и родственными им соединениями ранее не проводился.

Раздел 5.2 посвящен рассмотрению влияния структуры реагентов и эффектов среды на скорость аренсульфонилирования гидразидов ароматических карбоновых кислот

где Xi = 4-OCH3, 4-CH3, H, 3-Br, 4-Br, 3-NO2; Yj = 4-CH3, H, 3-NO2, 4-NO2. В качестве среды выбраны различные по природе полярные растворители: циклический эфир, нитрил, спирты нормального и разветвленного строения. На основе кинетических данных рассчитаны отношения константы скорости аренсульфонилирования бензгидразида БСХ к константе скорости реакции анилина с БСХ. Эти величины составили: в н-пентаноле - 0.05, в ацетонитриле - 0.08, в пропан-2-оле - 0.28, в н-бутаноле - 0.69. Таким образом, экспериментально установлено отсутствие -эффекта в случае реакции бензгидразида и его замещенных с аренсульфонилхлоридами, в отличие от реакции бензгидразида с бензоилхлоридом, в которой -эффект четко проявляется. Только при использовании в качестве ацилирующих агентов дисульфонилхлоридов нафталинового ряда (1,5-, 2,6- и 2,7-изомеров) в бинарном растворителе пропан-2-ол - ацетонитрил -эффект проявился в незначительной степени. Отношение констант скоростей реакций с участием бензгидразида к соответствующим k аренсульфонилирования анилина варьировалось в интервале 2-12 в зависимости от состава среды.

Для количественного учета влияния среды и строения реагентов на константу скорости реакции (17) нами был применен рассмотренный выше подход (см. раздел 3.1). В качестве стандартного растворителя был выбран пропан-2-ол. В тренировочную выборку вошли 43 константы скорости реакции (17), объем контрольной выборки составил 10 значений k. Получено уравнение (18)

lgk = - (2.20 0.02) - (0.80 0.15) - + (1.10 0.04) + (1.09 0.03)S - - (1.06 0.18) -S + (0.55 0.29)S; r = 0.989. (18)

Среднее отклонение экспериментальных величин lgk от рассчитанных по уравнению (18) не превышало 0.15 лог. ед., что говорит о хороших прогностических свойствах полученной модели.

Изучена кинетика аренсульфонилирования бензгидразида 3_НБСХ в водных растворах 1,4-диоксана, ацетонитрила и тетрагидрофурана (ТГФ), а также реакция бензгидразида с 4_НБСХ в растворителе вода - пропан_2_ол и вода - ацетонитрил с различным содержанием воды. Установлено, что наибольшее значение k наблюдается в системе вода - ацетонитрил, т. е. данный растворитель является предпочтительным для получения продуктов аренсульфонилирования гидразида бензойной кислоты. С целью определения активационных параметров ацилирования бензгидразида 3-НБСХ в водном ТГФ (Н2О = 10-50 масс.%) реакция исследована в политермических условиях (298 - 318 К). Для данной реакции характерны невысокие значения энергии активации (20 - 23 кДжмоль-1), а изменения энтропии активации по абсолютной величине довольно высоки (-S = 200 - 210 Джмоль-1К-1), что характерно для реакций нуклеофильного замещения, проходящих через сильно упорядоченное переходное состояние. С увеличением содержания водного компонента в бинарном растворителе активационные параметры изменяются мало, в пределах ошибки их определения, что указывает на сохранение механизма рассматриваемой реакции при изменении состава среды.

В разделе 5.4 обсуждаются возможности прогнозирования констант скоростей реакции (17) на основе дескрипторов электронной структуры молекул реагентов. Показано, что QSPR-подход позволяет получить модели с хорошими прогностическими свойствами при использовании в качестве дескрипторов коэффициентов при 3s- и 3pz-АО атомов серы в НСМО сульфонилхлоридов и дисульфонилхлоридов рядов бензола и нафталина. Квантовохимические расчеты дают основание полагать, что рассматриваемая реакция является орбитальноконтролируемой и указывают на возможность реализации SN2_механизма как наиболее вероятного.

Глава 6. Исследование кинетических закономерностей N_ацилирования аминокислот аренсульфонилхлоридами в водно-органических средах. Аминокислоты благодаря своей бифункциональной природе занимают особое место в ряду аминов. В N-ацилировании из четырех форм аминокислот принимают участие лишь две непротонированные по аминогруппе - анионная и нейтральная. Экспериментальное изучение аминолиза с участием аминокислот затруднено в связи с высокими скоростями этих реакций (по сравнению со скоростью ацилирования ароматических или жирноароматических аминов), плохой растворимостью аминокислот в большинстве органических растворителей, а также в связи с гидролизом и сольволизом ацилирующих агентов в воде и водно-органических средах. Особую трудность представляют кинетические исследования ацилирования аминокислот в средах, близких к нейтральной, т. к. в этом случае необходимо знать концентрации реакционноспособных форм аминокислот в растворителе данного состава. Поэтому надежные кинетические данные могут быть получены только в тех водно-органических средах, в которых изучена термодинамика диссоциации аминокислот. В связи с этим в разделе 6.1 обсуждаются представленные в литературе данные по термодинамике диссоциации _аминокислот в водно-органических растворителях и их реакционной способности в N_ацилировании бензоилхлоридом и сложными эфирами ароматических карбоновых кислот.

В разделах 6.2 и 6.3 представлены результаты исследования реакционной способности аминобензойных кислот (АБК) и алифатических б_аминокислот (Gly, DL__Ala, DL-Val, DL-Leu, L-Ile) в аренсульфонилировании 3_ и 4_НБСХ в водно-органических системах: водном 1,4-диоксане и водном пропан-2-оле. Известно, что по своим физико-химическим параметрам эти среды близки цитозолю и поэтому могут рассматриваться в качестве модельных для живых систем.

В реакции АБК с НБСХ в растворителе вода - пропан-2-ол концентрация сульфонилхлорида изменяется в ходе четырех процессов: ацилирования молекулярной и анионной форм АБК, гидролиза и алкоголиза. Первые три потока учитывались в расчете k, а алкоголизом НБСХ мы пренебрегали, т. к. степень превращения хлорангидрида в этой реакции не превышает 1 - 3 %. Установлено, что по реакционной способности в аренсульфонилировании 3_ и 4_НБСХ в системе вода - пропан-2-ол аминобензойные кислоты располагаются в ряд: o-АБК < n-АБК < м_АБК. Экспериментально полученные значения k сопоставлены с рассчитанными по уравнению (5), обнаружено хорошее согласие между этими величинами.

Изучена кинетика аренсульфонилирования глицина 3-НБСХ в системах вода - 1,4-диоксан и вода - пропан-2-ол в широком диапазоне составов растворителей. Расчет долей анионной и молекулярной форм Gly в условиях эксперимента (рН 6) показал, что доля анионной формы глицина в изученных водно-органических системах с содержанием воды более 30 масс.% превышает долю молекулярной формы в 10 - 100 раз. Согласно литературным данным для сходных реакций реакционная способность анионной формы Gly существенно выше нейтральной. Поэтому в аренсульфонилировании поток с участием молекулярной формы аминокислоты не учитывался (табл. 10).

Таблица 10 Кинетические характеристики реакции глицина с 3-НБСХ в растворителях вода - 1,4-диоксан и вода - пропан-2-ол; 298 К

Н2О, масс. %

Х2*, м.д.

рН

k - ** 10-3, л.моль-1с-1

Н2О, масс. %

Х2, м.д.

рН

k - 10-3, л.моль-1с-1

Растворитель: вода - пропан-2-ол

Растворитель: вода - 1,4-диоксан

39.8

0.31

5.97

0.80 0.19

29.9

0.32

6.41

4.98 0.35

50.1

0.23

5.87

2.78 0.52

40.0

0.24

6.10

3.35 0.20

60.2

0.17

5.75

4.87 0.50

55.0

0.15

6.07

2.03 0.14

70.1

0.11

5.58

12.37 0.88

80.2

0.07

5.40

32.37 1.74

* Х2 - мольная доля органического компонента растворителя.

** k - - константа скорости аренсульфонилирования анионной формы Gly.

Установлено, что с ростом доли воды в растворителях константа скорости k - изменяется монотонно: в водном диоксане уменьшается, а в системе вода -пропан-2-ол увеличивается. Такой характер зависимости объяснен особенностями сольватации глицина в изученных бинарных системах с привлечением имеющихся в литературе данных термохимических исследований этих процессов, а также результатов выполненных нами расчетов энергетических характеристик сольватокомплексов глицина с молекулами воды и 1,4_диоксана (Diox). Квантовохимическое моделирование комплексов Gly(H2O)n, Gly(Diox)n (n=1,2) и H2OGlyDiox в супермолекулярном приближении (HF/6-31G*) показало, что наиболее устойчивыми являются системы с двумя молекулами растворителя, в которых аминогруппа Gly выступает в качестве Н-донора, а атом кислорода карбонильный группы в качестве Н_акцептора (рис. 4). Рассчитанные величины длин водородных связей rOH < 2.2 Е, что указывает на сильные специфические взаимодействия между молекулой глицина и молекулами воды и 1,4-диоксана.

ДEк = -30.6 кДж?моль-1 ДEк = -80.4 кДж?моль-1 ДEк = -54.7 кДжмоль-1

Рис. 4. Структура сольватокомплексов глицина с молекулами воды и 1,4-диоксана (ДEк - энергия образования комплекса, рассчитанная как разность полной энергии комплекса (Etotal) и полных энергий образующих его изолированных молекул)

Исследования кинетики аренсульфонилирования алифатических -ами-нокислот 3-НБСХ в системе вода - 1,4-диоксан с содержанием воды 30, 40 и 55 масс.% показали, что по реакционной способности они располагаются в ряд Gly > DL-Val > L-Ile > DL_Leu > DL__Ala. Важным фактором, определяющим реакционную способность -аминокислот в ацилировании, является их основность. Причиной снижения скорости аренсульфонилирования аланина по сравнению с другими аминокислотами, по нашему мнению, служат стерические препятствия, создаваемые метильной группой в -положении к аминогруппе, при образовании переходного состояния.

В разделе 6.4 проведено квантовохимическое моделирование механизма газофазного аренсульфонилирования глицина хлорангидридом бензолсульфокислоты. Проанализировано три возможных направления атаки (фронтальное, аксиальное и тыловое) молекулы глицина, которая в указанной реакции является нуклеофилом, на реакционный центр - сульфонилхлоридную группу (см. рис. 5) в супермолекулярном приближении. При реализации фронтальной атаки (А1) нуклеофил атакует со стороны атома хлора, под углом 90° к связи S-Cаром сульфонилхлорида, в случае аксиальной (А2) - атом азота молекулы аминокислоты лежит на оси связи S-Cаром, при тыловой атаке (А3) угол NSCаром составляет 90°, т. е. глицин подходит к сульфонилхлориду со стороны, противоположной атому хлора.

А1 А2 А3

Рис. 5. Стартовые конфигурации молекул реагентов для расчета возможных направлений атаки нуклеофила (А1 - фронтального, А2 - аксиального, А3 - тылового)

Рассчитаны двухмерные потенциальные кривые и трехмерные ППЭ, при построении которых варьировали соответственно одну или две внутренние координаты системы, наиболее изменяющиеся в процессе реакции. На основании результатов анализа рассчитанных ППЭ определялось положение стационарной точки, соответствующей переходному состоянию реакции, и затем проводилась оптимизация геометрии полученной структуры. В ходе предварительных вычислений было установлено, что только при использовании в качестве координаты реакции r(S-N) и NSCаром на потенциальных кривых и ППЭ отсутствуют разрывы, связанные с изменением других внутренних координат системы. При проведении расчетов фиксировались угол атаки и r(S-N), а все остальные геометрические параметры системы полностью оптимизировались. Величину r(S-N) изменяли в пределах 1.6-- - 4.5 Е с шагом 0.1 Е, угол атаки варьировался в интервале 90 - 270° с шагом 10°. Расчеты двумерных кривых включали не менее 30 точек, а трехмерной ППЭ - не менее 300 точек. Анализ потенциальных кривых показал, что тыловое и аксиальное направления атаки нуклеофила являются маловероятными.

Для точного установления маршрута реакции нами были проведены расчеты фрагмента трехмерной ППЭ. При этом в качестве координаты реакции использовали r(S-N) и угол атаки (СAr SN), изменяющийся от 90 до 180. Полученная ППЭ в двух проекциях представлена на рис. 6.

Рис. 6. Фрагмент поверхности потенциальной энергии аренсульфонилирования глицина бензолсульфонилхлоридом. (Направление атаки нуклеофила изменяется от фронтального до аксиального)

Установлено, что образование переходного состояния реакции может происходить при угле атаки нуклеофила около 100, что соответствует фронтальной атаке. Длина связи N-S в конечном продукте составляет 1.8 Е. При увеличении угла атаки в аксиальном направлении по мере сближения реагентов наблюдается непрерывный рост потенциальной энергии системы, не ведущий к образованию продуктов.

Рис. 7. Структура переходного состояния реакции глицина с хлорангидридом бензолсульфокислоты

Следовательно, наиболее вероятным направлением атаки в изучаемом газофазном процессе является фронтальное, при этом в переходном состоянии (рис. 7) r(N-S) ? 2.2 Е . Таким образом, квантовохимическое моделирование механизма аренсульфонилирования глицина БСХ в газовой фазе дает основание полагать, что данная реакция протекает по классическому SN2 механизму без образования интермедиатов с единственным переходным состоянием, имеющим конфигурацию, близкую к тетрагональной пирамиде.

Глава 7. Экспериментальная часть. Приведены методики очистки реагентов, растворителей и вспомогательных веществ, а также описаны методы исследования скоростей реакций и расчета кинетических характеристик.

Основными методами кинетического исследования аренсульфонилирования аминов производными ароматических сульфоновых кислот в индивидуальных и смешанных растворителях являлись спектрофотометрия (л = 242 и 400 нм) и кондуктометрия. Погрешности в определении констант скоростей, как правило, не превышали 2 - 3 %. Эффективные величины энтальпии (?Н) и энтропии активации (?S) реакций рассчитывали путем регрессионной обработки температурных зависимостей констант скоростей по уравнению Эйринга.

Расчеты структурных, энергетических и электронных характеристик всех молекул и молекулярных комплексов проводились в приближении ограниченного метода Хартри-Фока. Для проведения компьютерного моделирования полуэмпирическими и аb initio-методами использовали программный пакет HyperСhem 7.52. Построение моделей молекул осуществлялось с учетом имеющихся в литературе данных о геометрических характеристиках наиболее устойчивых конформеров. Оптимизация геометрии проводилась без наложения ограничений по типу симметрии. Использовался алгоритм Polak-Ribiere при норме RMS градиента 0.001 в случае расчетов полуэмпирическими методами (АМ1, PM3) и 0.01 в случае ab initio-расчетов. Расчеты ab initio проводились в базисах 6_31G* (сольватокомплексы) и 6-31G** (индивидуальные молекулы). Принадлежность структур истинным минимумам ППЭ подтверждали вибрационным анализом по отсутствию отрицательных частот в колебательном спектре.

ИТОГИ РАБОТЫ

В результате выполненных нами систематических исследований кинетических закономерностей аренсульфонилирования аминов разных классов в полярных растворителях различной природы и состава развиты представления, сложившиеся в органической химии по проблеме реакционной способности аминов и функциональных производных ароматических сульфоновых кислот.

1. Проведены комплексные исследования реакционной способности ароматических аминов в сульфонилировании хлорангидридами аренсульфоновых кислот в индивидуальных и смешанных органических растворителях, включающих двух-, трех- и четырехкомпонентные системы. Для прогнозирования константы скорости k (лмоль-1с-1) данной реакции предложено трехпараметровое корреляционное уравнение, в котором наряду с традиционными дескрипторами межмолекулярных взаимодействий (константами заместителей Гаммета) используется эмпирический параметр растворителя S, учитывающий сольватацию функциональных групп реагентов. Количество констант скоростей аренсульфонилирования ароматических аминов, которые можно рассчитать по корреляционному уравнению, составляет десятки тысяч. Существенным достоинством уравнения является его применимость для прогнозирования кинетики рассматриваемой реакции в многокомпонентных растворителях, а также для расчета констант скоростей первых стадий поликонденсации ароматических диаминов и дисульфонилхлоридов.

2. На основе методологии QSPR и экспериментального изучения кинетики ацилирования ароматических, вторичных жирноароматических аминов и аренкарбогидразидов хлорангидридами аренсульфоновых кислот (рядов бензола и нафталина) доказана возможность прогнозирования кинетических параметров данных реакций с использованием дескрипторов межмолекулярных взаимодействий (констант заместителей Гаммета, эмпирического параметра растворителя S) и дескрипторов электронной структуры молекул реагентов (энергии граничных МО, коэффициентов при АО в ВЗМО амина и НСМО сульфонилхлорида, заселенности АО и др.). Показано, что полученные QSPR-модели обладают хорошими прогностическими свойствами и позволяют предсказывать константы скоростей реакций, диапазон изменения которых составляет от трех до пяти порядков.

3. Установлено, что на скорость аминолиза функциональных производных ароматических сульфоновых кислот оказывает существенное влияние специфическая сольватация реагентов (и в первую очередь - аминов) и переходного состояния, в то время как универсальные взаимодействия с молекулами растворителя играют заметно меньшую роль. На основе представлений об образовании сольватокомплексов амина состава 1:1 и 1:2 получены количественные соотношения между скоростью ацилирования аренаминов и аренкарбогидразидов хлорангидридами ароматических сульфоновых кислот и составом смешанного растворителя. Погрешности предсказания k по этим уравнениям не превышают 2 - 4 %.

4. Показано, что водно-органические системы могут с успехом применяться для синтеза продуктов аренсульфонилирования ароматических, жирно-ароматических аминов и аренкарбогидразидов, т. к. с ростом содержания воды в растворителях до 30 - 50 масс.% константы скоростей реакций увеличиваются в среднем в 10 - 100 раз, а выход целевого продукта достигает 95 - 99 %.

5. Впервые исследована реакционная способность двуядерных мостиковых дисульфонилхлоридов в реакции с анилином, а также реакционная способность хлорангидридов и дихлорангидридов нафталиновых сульфо- и дисульфокислот в аминолизе с участием анилина и бензгидразида. Установлено, что скорости реакций с участием этих ацилирующих агентов существенно выше, чем в случае бензолсульфонилхлорида.

6. Доказана возможность совмещения синтеза ряда N_алкилированных анилинов методом гидрогенизационного аминирования соответствующих альдегидов анилином в присутствии катализатора Pd/C в мягких условиях с получением их сульфонильных производных. Проведенное нами каталитическое гидроаминирование изомасляного альдегида монозамещенными в бензольном кольце анилинами позволило получить набор соответствующих N_изобутиланилинов и изучить их реакционную способность в аренсульфонилировании.

7. Впервые проведено систематическое изучение кинетики аренсульфонилирования жирноароматических аминов хлорангидридами ароматических сульфоновых кислот, экспериментально установлен и объяснен факт более низкой реакционной способности вторичных алкилариламинов по сравнению с первичными ароматическими аминами.

8. Исследована реакционная способность алифатических _аминокислот в аренсульфонилировании 3-нитробензолсульфонилхлоридом в растворителях вода - 1,4-диоксан и вода - пропан-2-ол. Сравнительный анализ кинетических характеристик данной реакционной серии и ацилирования _аминокислот бензоилхлоридом в водном диоксане показал, что при бензоилировании анионных форм аминокислот значения констант скоростей бимолекулярных реакций в 100 раз выше, чем в случае аренсульфонилирования.

9. Квантовохимическое моделирование реакции глицина с бензолсульфонилхлоридом в газовой фазе показало, что реакция протекает путем фронтальной атаки молекулой глицина сульфонильного центра по классическому SN2-механизму без образования интермедиатов с единственным переходным состоянием.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ

1. Кинетика реакций ацильного переноса / Л. В. Курицын, Т. П. Кустова, А. И. Садовников, Н. В. Калинина, М. В. Клюев; под ред. Л. В. Курицына. - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2006. - 260 с.: ил. (монография)

2. Кустова, Т. П. Стратегия выбора среды для N-ацилирования аминов / Т. П. Кустова // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). - 2006. - Т. L, № 3. - С. 156-166 (обзор).

3. Курицын, Л. В. Кинетика ацилирования п-толуидина монозамещенными бензолсульфохлоридами в бинарных органических растворителях / Л. В. Курицын, Т. П. Кустова // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 1991. - Т. 34, вып. 5. - С. 33-36.

4. Кустова, Т. П. Кинетика ацилирования анилина сульфохлоридами нафталинового ряда в растворителе изопропанол - метилэтилкетон / Т. П. Кустова, Л. В. Курицын, С. А. Зданович // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 1994. - Т. 37, вып. 10-12. - С. 137-140.

5. Курицын, Л. В. Кинетический метод анализа примеси гидразина в арилгидразидах / Л. В. Курицын, Т. П. Кустова, Е. Г. Потемина // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 1995. - Т. 38, вып. 4-5. - С. 13-15.

6. Курицын, Л. В. Кинетика ацилирования анилина арилдисульфохлоридами в ацетонитриле / Л. В. Курицын, Т. П. Кустова, Ю. А. Москвичев, А. В. Никифоров // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 1996. - Т. 39, вып. 4-5. - С. 183-184.

7. Кустова, Т. П. Влияние воды на кинетику ацилирования анилина 4_нитро-бензолсульфохлоридом в изопропаноле / Л. В. Курицын, Т. П. Кустова, М. А. Круглова // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 1997. - Т. 40, вып. 4. - С. 65-67.

8. Кустова, Т. П. Кинетика ацилирования анилина 4-нитробензолсульфохло-ридом в водно-органических средах / Л. В. Курицын, Т. П. Кустова, А. О. Седова // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 1998. - Т. 41, вып. 1. - С. 44-46.

9. Курицын, Л. В. Реакционная способность двухядерных мостиковых дисульфохлоридов в реакции с анилином в ацетонитриле / Л. В. Курицын, Т. П. Кустова, Ю. А. Москвичев, С. Э. Новиков // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 1998. Т. 41. Вып. 2. С. 51-53.

10. Кустова, Т. П. Совместное влияние строения реагентов и среды на кинетику ацилирования ариламинов хлорангидридами ароматических сульфокислот / Т. П. Кустова, Л. В. Курицын // Журн. общей химии. - 1998. -Т. 68, вып. 4. - С. 642-644.

11. Кустова, Т. П. Влияние водно-органического растворителя на кинетику ацилирования арилгидразидов хлорангидридами ароматических сульфокислот / Т. П. Кустова, Л. В. Курицын // Журн. общей химии. - 1999. - Т. 69, вып. 2. - С. 291-293.

12. Кустова, Т. П. Каталитическое влияние диметилсульфоксида и гексаметилфосфотриамида на кинетику ацилирования анилина 3-нитробензол-сульфохлоридом / Т. П. Кустова, Л. В. Курицын // Журн. общей химии. - 1999. - Т. 69, вып. 2. - С. 294-295.

13. Кустова, Т. П. Реакционная способность ангидрида п_толуолсульфо-кислоты в реакции с ариламинами в органических растворителях / Т. П. Кустова, Л. В. Курицын // Журн. общей химии. - 2000. - Т. 70, вып. 3. - С. 491-492.

14. Кустова, Т. П. Кинетика арилсульфонилирования аренкарбогидразидов 4_нитробензолсульфохлоридом в органических средах / Т. П. Кустова, Л. В. Курицын // Журн. общей химии. - 2000. - Т. 70, вып. 3. - С. 493-494.

15. Стерликова, И. О. Квантово-химический подход к анализу реакционной способности N-изобутиланилина и его замещенных в арилсульфонилировании / И. О. Стерликова, Т. П. Кустова, Т. Г. Волкова, М. В. Клюев // Вестник ИвГУ. Сер. Биология. Химия. Физика. Математика. - 2000. - Вып. 3. - С. 54-57.

16. Кустова, Т. П. Кинетика арилсульфонилирования аминобензойных кислот м- и п-нитробензолсульфохлоридами в системе вода - 2-пропанол / Т. П. Кустова, Л. В. Курицын, Л. Н. Хрипкова // Журн. общей химии. - 2001. - Т. 71, вып. 4. - С. 668-671.

17. Кустова, Т. П. Влияние растворителя на кинетику арилсульфонилирования аренкарбогидразидов хлорангидридами ароматических сульфокислот / Т. П. Кустова // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете: теория, методология, практика: сб. статей. - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2001. - С. 188-189.

18. Стерликова, И. О. Гидрогенизационное аминирование изобутаналя некоторыми ароматическими аминами на Pd/C / И. О. Стерликова, М. В. Клюев, Т. П. Кустова // Современные проблемы биологии, химии, экологии и экологического образования: сб. статей. - Ярославль, 2001. -С. 325-327.

19. Сундеева, Н. А. Влияние растворителя вода - ацетонитрил на кинетику арилсульфонилирования бензгидразида 4-нитробензолсульфохлоридом / Н. А. Сундеева, Т. П. Кустова // Современные проблемы биологии, химии, экологии и экологического образования: сб. статей. - Ярославль, 2001. - С. 339-340.

20. Сундеева, Н. А. Влияние содержания воды в системе вода -- ацетонитрил на кинетику арилсульфонилирования бензгидразида / Н. А. Сундеева, Т. П. Кустова // Вестник молодых ученых ИвГУ. - 2001. - Вып. 1. - С. 120-122.

21. Кустова, Т. П. Синтез замещенных в бензольном кольце N-изобутилани-линов и их реакционная способность в арилсульфонилировании / Т. П. Кустова, И. О. Стерликова, М. В. Клюев // Журн. общей химии. - 2002. - Т. 72, вып. 8. - С. 1330-1332.

22. Кустова, Т. П. Арилсульфонилирование N-изобутиланилина и его производных: эксперимент и квантово-химические расчеты / Т. П. Кустова, И. О. Стерликова, М. В. Клюев // Изв. АН. Сер. Химическая. - 2002. - Т. 51, № 12. - С. 2000-2003.

23. Кустова, Т. П. Экспериментальное и теоретическое исследование реакционной способности дисульфохлоридов нафталинового ряда в реакции с анилином / Т. П. Кустова, Н. А. Сундеева // Журн. общей химии. - 2003. -Т. 73, вып. 1. - С. 130-132.

24. Кустова, Т. П. Влияние среды и строения реагентов на кинетику арилсульфонилирования аренкарбогидразидов хлорангидридами ароматических сульфокислот / Т. П. Кустова, Н. В. Репина, Н. А. Сундеева // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 2003. - Т. 46, вып. 6. - С. 146-148.

25. Кустова, Т. П. Влияние водно-органических растворителей на кинетику арилсульфонилирования бензгидразида 3-нитробензолсульфохлоридом / Т. П. Кустова, Н. А. Сундеева // Журн. общей химии. - 2004. - Т. 74, вып. 4. - С. 664-668.

26. Кустова, Т. П. Влияние состава растворителя вода - 2-пропанол на кинетику арилсульфонилирования алкилариламинов хлорангидридом 3_нитробензолсульфокислоты / Т. П. Кустова, И. О. Стерликова // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете: ИвГУ-2005: сб. статей. - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2005. - С. 33-34.

27. Кустова, Т. П. Влияние растворителя на кинетику арилсульфонилирования N-алкилированных анилинов в системе вода - пропан-2-ол / Т. П. Кустова, И. О. Стерликова // Изв. АН. Сер. Химическая. - 2006. - Т. 55, № 6. - С. 937-939.

28. Кустова, Т. П. Кинетика арилсульфонилирования аминов хлорангидридами ароматических сульфокислот в органических и водно-органических растворителях / Т. П. Кустова // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете: ИвГУ - 2006: сб. статей. - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2006. - Ч. 1. - С. 101-106.

29. Кустова, Т. П. Кинетика арилсульфонилирования глицина в системе вода - пропан-2-ол / Т. П. Кустова, Л. Б. Кочетова, Н. В. Калинина // Журн. общей химии. - 2007. - Т. 77, вып. 6. - С. 951-954.

30. Кустова, Т. П. Кинетика арилсульфонилирования вторичных жирноароматических аминов в водно-спиртовых растворителях / Т. П. Кустова // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 2007. - Т. 50, вып. 9. - С. 46-49.

31. Кустова, Т. П. Арилсульфонилирование глицина, аланина и пролина: кинетический эксперимент и квантово-химический расчет / Т. П. Кустова, Л. Б. Кочетова, Н. В. Калинина // Квантовохимические расчеты: структура и реакционная способность органических и неорганических молекул: III школа-семинар, Иваново, 14 марта 2007 г.: сб. статей. - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2007. - С. 113-116.

32. Кустова, Т. П. Арилсульфонилирование _аминокислот: QSAR и компьютерное моделирование механизма реакции / Т. П. Кустова, Л. Б. Кочетова, Н. Г. Щеглова // Психофармакология и биологическая наркология. - 2007. - Т. 7. - Ч. 1. - С. 1759.

33. Щеглова, Н. Г. Кинетика арилсульфонилирования глицина 3-нитробензол-сульфонилхлоридом в системах вода - диоксан и вода - пропан-2-ол: сравнительный анализ / Н. Г. Щеглова, Т. П. Кустова // Вестник молодых ученых ИвГУ. - 2007. - Вып. 7. - С. 96-97.

34. Кустова, Т. П. Влияние природы и состава водно-органических растворителей на скорость арилсульфонилирования глицина / Т. П. Кустова, Н. Г. Щеглова, Л. Б. Кочетова, Н. В. Калинина // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технол. - 2008. - Т. 51, вып. 6. - С. 26-30.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Методы синтеза и химические свойства аминов. Изомерия в ряду алифатических аминов и восстановление нитросоединений. Получение первичных, вторичных ароматических аминов. Получение третичных аминов. Реагенты и оборудование и синтез бензальанилина.

    курсовая работа [627,8 K], добавлен 02.11.2008

  • Сущность, понятие и характеристика аминов. Их основные свойства и реакции. Характеристика реакций получения аминов, их восстановления и окисления. Методы получения аминов. Аммонолиз гелоленуглеводородов, описание их основных свойств и реакций соединений.

    лекция [157,0 K], добавлен 03.02.2009

  • Номенклатура аминов, их физические и химические свойства. Промышленные и лабораторные способы получения аминов. Классификация аминокислот и белковых веществ. Строение белковых молекул. Катализ биохимических реакций с участием ферментов (энзимов).

    реферат [54,1 K], добавлен 01.05.2011

  • Изучение строения и свойств аминов как органических соединений, являющихся производными аммиака. Номенклатура аминов и замена атомов водорода углеводородными радикалами. Синтез, анализ, химические реакции аминов и их взаимодействие с азотистой кислотой.

    презентация [1,2 M], добавлен 02.08.2015

  • По рациональной номенклатуре амины - это алкил или ариламины. Алкилирование алкилгалогенидами и окисление третичных аминов. Ацилирование и действие сульфонилхлоридов, замещение ароматических аминов в кольцо. Взаимодействие аминов с азотистой кислотой.

    реферат [109,5 K], добавлен 03.02.2009

  • Методы получения ароматических аминов: первичные, вторичные, третичные. Физические и химические свойства ароматических аминов. Галогенирование анилина свободными галогенами. Гидрирование анилина в присутствии никеля. Отдельные представители аминов.

    реферат [278,6 K], добавлен 05.10.2011

  • Понятие аминов, их сущность и особенности, общая формула и основные химические свойства. Классификация аминов на ароматические и алифатические, их отличительные черты. Особенности алифатических аминов, способы их получения и характерные реакции.

    реферат [147,0 K], добавлен 21.02.2009

  • Номенклатура, классификация, химические свойства аминов. Основные и кислотные свойства, реакции ацилирования и алкилирования. Взаимодействие аминов с азотистой кислотой. Восстановление азотсодержащих органических соединений, перегруппировка Гофмана.

    курсовая работа [608,4 K], добавлен 25.10.2014

  • Основные, химические и кислотные свойства аминов. Взаимодействие их с азотистой кислотой. Ацилирование и алкилирование по Фриделю-Крафтсу. Восстановление азотсодержащих органических соединений. Акридон: номенклатура, получение, свойства и применение.

    курсовая работа [694,1 K], добавлен 29.10.2014

  • Понятие поверхности потенциальной энергии системы. Динамика химического акта. Путь химической реакции. Индексы реакционной способности. Реакции замещения сопряженных ароматических и гетероциклических соединений. Правила построения корреляционных диаграмм.

    презентация [396,1 K], добавлен 22.10.2013

  • Применение дифениламина. Амины. Ацилирование и алкилирование аминов. Образование производных мочевины. Алкилирование первичных и вторичных аминов. Расщепление и окисление аминов. Синтез на основе анилина и анилиновой соли. Синтез из хлорбензола и анилина.

    курсовая работа [471,2 K], добавлен 17.01.2009

  • Физико-химические свойства аминокислот. Получение аминокислот в ходе гидролиза белков или как результат химических реакций. Ряд веществ, способных выполнять некоторые биологические функции аминокислот. Способность аминокислоты к поликонденсации.

    презентация [454,9 K], добавлен 22.05.2012

  • Изучение метода синтеза соединений с простой эфирной связью, меркаптанов и аминов. Исследование реакций бимолекулярного нуклеофильного замещения. Анализ условий синтеза меркаптанов из хлорпроизводных. Технология жидкофазного синтеза. Реакционные узлы.

    презентация [137,2 K], добавлен 23.10.2014

  • Природа и внутреннее строение ферментов. Рассмотрение кинетических закономерностей односубстратных ферментативных реакций, осложненных ингибированием. Исследование кинетики реакции окисления сукцината натрия в фумарат натрия под действием сукционимидазы.

    курсовая работа [407,3 K], добавлен 13.10.2011

  • Стадии взаимодействия газообразных реагентов на поверхности твердого катализатора. Соотношение скоростей химической реакции и диффузии на примере необратимой реакции. Расчет адиабатических реакторов для реакций, протекающих в кинетической области.

    презентация [428,6 K], добавлен 17.03.2014

  • Моно-, ди- и оксокарбоновые кислоты, гидроксикислоты: номенклатура, изомерия, систематические и тривиальные названия, способы получения, физические и химические свойства, виды реакций. Функциональные производные, их общая формула, ацилирующая способность.

    презентация [1,2 M], добавлен 22.12.2014

  • Методика расчета молярной массы эквивалентов воды при реакции с металлическим натрием, а также с оксидом натрия. Уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида цинка. Составление молекулярного и ионно-молекулярного уравнения заданных реакций.

    контрольная работа [110,9 K], добавлен 05.06.2011

  • Разработка удобных однореакторных методов синтеза 4-замещенных 1,2,3-дитиазолов на основе реакций этаноноксимов с монохлоридом серы, исследование их реакционной способности, создание гетероциклических систем для препаративного и прикладного использования.

    диссертация [5,7 M], добавлен 06.09.2009

  • Кинетические изотопные эффекты: различие в скоростях разрыва (образования) химических связей. Анализ изменений селективности процесса от концентраций реагентов. Анализ узлов сопряжения, интермедиаты. Введение CuCl2 для получения информации о реакциях.

    реферат [68,6 K], добавлен 28.01.2009

  • Химические свойства и получение в промышленности изопропилового спирта, его применение. Расчет теоретического и практического материального баланса, термодинамический анализ реакций. Расчет изменения энтропии, константы равновесия, теплоты сгорания.

    курсовая работа [265,6 K], добавлен 08.03.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.