Файл: Практикум Рекомендовано методическим советом Уральского федерального университета для студентов вуза.pdf

Методика синтеза
Исходные соединения
Анилин
5 мл
Уксусный ангидрид мл
В круглодонную колбу с обратным холодильником вносят исходные вещества, затем колбу помещают в водяную баню и нагревают баню до кипения. После этого через форштосс холодильника приливают 25 мл воды, колбу охлаждают, выпавший осадок фильтруют и перекристаллизовывают из воды. После сушки для полученного ацетанилида определяют температуру плавления.
Вопросы по методике синтеза. Для чего после завершения процесса ацилирования добавляют воду?
Что при этом происходит в реакционной массе. Как проводится очистка твердых соединений при помощи перекристаллизации Требования к растворителю при перекристаллизации. Для чего необходимо использовать активированный уголь. Причина образования маслянистых капель при кристаллизации ацетанилида. Проведение горячего фильтрования. Определение температуры плавления органических соединений. Связана ли температура плавления с чистотой вещества. Методы сушки кристаллических соединений. Техника безопасности при работе с ароматическими аминами, ангидридами карбоновых кислот, огнеопасными и токсичными органическими растворителями

58
6.2. Реакции, протекающие
с участием альдегидов и кетонов. Оксим циклогексанона
Разделы курса Методы синтеза и химические свойства альдегидов и кетонов.
Вопросы по теории. Механизм реакций нуклеофильного присоединения по карбонильной группе. Реакции альдегидов и кетонов с производными, содержащими аминогруппу. Составить уравнение реакции получения оксима циклогексанона,
объяснить ее механизм. Влияние строения альдегидов и кетонов на скорость реакции нуклеофильного присоединения. Практическое использование оксима циклогексанона. Синтез капролактама, механизм перегруппировки Бекмана.
Методы работы перекристаллизация, определение температуры плав- ления.
Методика синтеза
Исходные соединения
Гидрохлорид гидроксиламина моль
Уксуснокислый натрий кристаллический моль
Вода
30 мл
Циклогексанон
0,05 моль
В трехгорлой колбе емкостью 100 мл, снабженной капельной воронкой, мешалкой и термометром, готовят раствор гидрохлорида гидроксиламина и кристаллического уксуснокислого натрия в 30 мл воды. Реакционную массу нагревают до 60 Си при перемешивании добавляют к ней по каплям циклогексанон. После прибавления перемешивают еще полчаса при температуре С, далее охлаждают в ледяной бане и отфильтровывают выпавший оксим. Кристаллизуют из водного этилового спирта (H
2
O : C
2
H
5
OH = 2 : сушат и определяют температуру плавления.
Вопросы по методике синтеза. Какую роль играет уксуснокислый натрий в синтезе оксима цикло- гаксанона?
2. Выразить количества веществ, данные в молях, в граммах. Техника безопасности при работе с низкокипящими растворителями

59
6.2.2. Стирилкетон (дибензилиденацетон)
Разделы курса Химические свойства альдегидов и кетонов.
Вопросы по теории. Механизм реакций альдольного уплотнения (примеры. Роль оснований в этих превращениях. Примеры альдегидов и кетонов, способных вступать в реакции альдольной конденсации. Приведите схемы реакций, протекающих при действии гидроксида калия на уксусный альдегид, пропионовый альдегид и ацетон. Механизм кротоновой конденсации. Условия ее проведения. Примеры практического применения продуктов альдольного уплотнения в промышленности.
Методы работы перекристаллизация из смеси растворителей, определение температуры плавления.
Методика синтеза
Исходные соединения
Бензальдегид
5 мл
Этанол
40 мл
Ацетон
2 мл
Гидроксид натрия г
В круглодонную колбу с широким горлом емкостью 250 мл (или фарфоровый стакан, снабженную механической мешалкой, приливают раствор гидроксида натрия в 50 мл воды и этанол. Колбу помещают на водяную баню и при перемешивании приливают половину приготовленной заранее смеси бензальдегида и ацетона. Через 15 мин вливают вторую половину этой смеси, поддерживая температуру реакционной массы в пределах 20—25 С, после этого реакционную массу перемешивают еще 20 мин. Образовавшийся светло- желтый осадок отфильтровывают, промывают холодной водой на воронке до нейтральной реакции фильтрата и сушат на воздухе. Продукт перекрис- таллизовывают из этанола, сушат и определяют температуру плавления.
Вопросы по методике синтеза. Для чего в реакционную массу добавляют этанол. Правила техники безопасности при работе с гидроксидом натрия и ацетоном. Синтез бензилового спирта и бензойной кислоты
(реакция Канниццаро)
Разделы курса. Химические свойства альдегидов ароматического и алифатического рядов

Вопросы по теории. Механизм реакцииКанниццаро. Как образуется и что собой представляет гидрид-ион? Условия его образования. Для каких альдегидов характерна реакция Канниццаро? Вступают ли алифатические альдегиды в реакцию Канниццаро?
2. Реакция Бородина (механизм. Какие альдегиды способны вступать в реакцию альдольной конденсации. Представьте механизмы реакций, протекающих при действии щелочи на муравьиный, уксусный, пропионовый альдегиды, 2,2-диметилпропаналь.
4. Напишите примеры превращений, позволяющих разделить смесь бензилового спирта и бензойной кислоты.
Методика синтеза
Исходные соединения
Бензальдегид
11 мл
Калия гидроксид г
Готовят раствор 10 г гидроксида калия в 7 мл воды (очки, охлаждают его, переливают в колбу емкостью 250 мл и постепенно, при энергичном перемешивании содержимого колбы, добавляют к нему бензальдегид. Образовавшуюся реакционную массу оставляют в закрытой колбе до следующего лабораторного занятия.
Далее к смеси прибавляют воду до полного растворения выделившихся кристаллов калиевой соли бензойной кислоты (25 мл) и переливают раствор в делительную воронку. Бензиловый спирт экстрагируют диэтиловым эфиром и 10 мл эфира. Органический слой промывают насыщенным раствором бисульфита натрия, далее раствором соды, затем сушат безводным сульфатом натрия. После отгонки эфира (меры противопожарной безопасности при работе с диэтиловым эфиром) бензиловый спирт перегоняют. Водный раствор из делительной воронки после экстракции эфиром подкисляют соляной кислотой, выделяется бензойная кислота. Образовавшийся осадок отфильтровывают, перекристаллизовывают из воды, сушат и определяют температуру плавления.
Вопросы по методике синтеза. Почему диэтиловый эфир экстрагирует только бензиловый спирт (среда щелочная Что будет экстрагироваться, если среда будет кислой. Для чего промывают эфирный экстракт раствором бисульфита натрия. Какой эфир используется для выделения бензилового спирта Его строение, температура кипения, меры предосторожности при работе с ним. Сушка жидких органических соединений. Какие осушители можно применять для сушки спиртов. Отгонка диэтилового эфира. Определение наличия перекисей в диэтиловом эфире и методы их удаления. Перегонка высоко- и низкокипящих жидкостей

61 6. Перекристаллизация и определение температуры плавления. Техника безопасности при работе с едкими щелочами. Адипиновая кислота
Разделы курса. Методы окисления альдегидов и кетонов. Химические свойства, методы синтеза и способы применения двухосновных кислот.
Вопросы по теории. Методы окисления альдегидов и кетонов. Механизм реакции окисления циклогексанона в адипиновую кислоту. Степень окисления углерода в соединениях на примере этана, метилового спирта, муравьиного альдегида, муравьиной кислоты, углекислоты. Составить уравнение ОВР для окисления циклогексанона перманганатом калия. Промышленные способы получения адипиновой кислоты. Практическое применение адипиновой кислоты. Представьте процесс получения найлона.
7. Промышленные методы синтеза циклогексанона. Напишите механизм реакции циклогексанона с гидроксиламином. Практическое использование образовавшегося продукта. Какое вещество получается в результате сухой перегонки кальциевой соли адипиновой кислоты?
Методы работы перекристаллизация, определение температуры плавления.
Методика синтеза
Исходные соединения
Перманганат калия г
Циклогексанон
5 мл
В конической колбе на 250 мл смешивают циклогексанон с раствором перманганата калия в 125 мл воды, смесь нагревают до 30 Си добавляют мл 10 го раствора гидроксида натрия. Смесь самопроизвольно нагревается (соблюдайте осторожность на стадии окисления, хорошо перемешивайте реакционную массу не допускайте разогрева, возможна бурная реакция с выбросом реакционной массы!).
Когда температура достигает 45 С ( через 15 мин, эту температуру поддерживают в течение 20 мин, используя баню со льдом. Затем после незначительного повышения температура опускается (около 25 мин. После чего колбу нагревают на плитке (асбест) для завершения реакции и коагуляции двуокиси марганца (исчезновения в реакционной среде перманганата).
Наличие перманганата калия определяют нанесением капли реакционной массы на фильтровальную бумагу вокруг пятна двуокиси марганца появляется окрашенное кольцо

Если после 5—10 мин нагревания перманганат остается в реакционной массе, его разрушают добавлением раствора бисульфита натрия (повтор пробы на присутствие перманганата. Смесь фильтруют, осадок двуокиси марганца хорошо промывают теплой водой. Далее фильтрат упаривают до объема мл в фарфоровой чаше на плитке с асбестом (под тягой. Если раствор окрашенный и непрозрачный, то его необходимо предварительно осветлить активированным углем. Горячий раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой до pH 1—2 (кислая реакция по универсальному индикатору, добавляют еще 5 мл кислоты и оставляют кристаллизоваться.
Вопросы по методике синтеза. Для чего к смеси циклогексанона с раствором перманганата добавляют щелочь. Почему после упаривания реакционной массы ее подкисляют концентрированной соляной кислотой. Техника безопасности при работе с перманганатом калия и концентрированной соляной кислотой. Синтезы с помощью
магнийорганических соединений. Бензойная кислота
Разделы курса. Магнийорганические соединения, методы получение и химические свойства. Методы синтеза и химические свойства ароматических карбоновых кислот.
Вопросы по теории. Механизм получения фенилмагнийбромида.
2. Какова роль йода и диэтилового эфира при образовании магнийорганических соединений. Понятие абсолютного растворителя. Напишите реакции фенилмагнийбромида с углекислым газом, метилэтилкетоном, бензальдегидом, окисью этилена, водой, этиловым спиртом. Промышленные методы синтеза бензойной кислоты. Сравните кислотность ароматических и алифатических кислот.
Методы работы перекристаллизация, определение температуры плавления.
Методика синтеза
Исходные соединения
Фенилбромид
16 мл
Диэтиловый эфир абсолютный мл
Магниевая стружка г
Кристаллик йода

В колбу емкостью 250 мл, снабженную обратным холодильником с хлор- кальциевой трубкой, помещают исходные соединения. Если реакция не начинается сразу, то колбу помещают вгорячую воду до начала реакции. После завершения бурного начала реакции процесс поддерживают легким нагреванием на водяной бане.
По окончании реакции колбу охлаждают снаружи водой со льдом. Затем убирают холодильник. Далее при непрерывном охлаждении и встряхивании пропускают через эфирный раствор углекислый газ. Углекислый газ получают в аппарате Киппа, соединенном с двумя промывными склянками сконцентрированной серной кислотой для высушивания CO
2
. Пропускание завершают, когда жидкость в колбе разделится на два слоя верхний — эфир,
нижний — продукт реакции.
В колбу при охлаждении и встряхивании помещают несколько кусочков льда до тех пор, пока нижний слой не превратится в бесцветный осадок.
Колбу присоединяют к обратному холодильнику и через форштосс постепенно прибавляют 20 мл концентрированной соляной кислоты. Перемешивание смеси продолжают до полного растворения осадка. Эфирный раствор, содержащий бензойную кислоту, отделяют, добавляют к нему н раствор гидроксида натрия, встряхивают в делительной воронке. Нижний, водный слой,
содержащий натриевую соль бензойной кислоты, сливают, операцию повторяют раза. К щелочному раствору добавляют н соляную кислоту до кислой реакции по универсальному индикатору, при этом бензойная кислота выпадает в осадок. Выпавшую бензойную кислоту отфильтровывают, пере- кристаллизовывают из воды, сушат, определяют температуру плавления.
Вопросы по методике синтеза. Что такое хлоркальциевая трубка Как и для чего ее применяют. Как определить окончание реакции образования фенилмагнийбромида?
3. Почему при насыщении реакционной массы углекислотой содержимое колбы охлаждают льдом и встряхивают. Как определить конец насыщения углекислотой Состав образующихся в результате реакции слоев в колбе. Почему для разложения полученной смешанной магниевой соли кроме воды добавляют соляную кислоту. В виде какого производного ив какой слой перейдет бензойная кислота при добавлении щелочи. В каком слое (водном или эфирном) находится бензойная кислота в кислой среде. Как из н раствора NaOH выделяют бензойную кислоту. Как установить полноту экстракции бензойной кислоты из эфира. Как установить полноту осаждения бензойной кислоты из щелочного раствора

64
6.4. Реакции электрофильного
ароматического замещения. n-Нитроанилин
Разделы курса. Электрофильное замещение в бензольном кольце. Правило ориентации при реакциях S
E
Ar. Химические свойства аминов.
Вопросы по теории. Механизм реакции нитрования (образования нитроний-катиона,
строение - и комплексов, гибридизация атома углерода при образовании и разрушении комплекса. Ориентирующий эффект заместителей в реакциях S
E
Ar.
3. Почему ацетилирование не приводит к изменению ориентации аминогруппы. Объясните, почему нельзя нитровать неацилированный анилин. Условия удаления ацильной защиты и проведения гидролиза ацетил- аминопроизводных. Механизм реакций. Назовите промежуточные и побочные продукты при получении нитроанилина. Объясните влияние заместителей в ядрена основность аминогруппы. Применение нитроанилина в синтезе азокрасителей.
Методы работы перекристаллизация, определение температуры плавления.
Методика синтеза
Исходные соединения
Ацетанилид
6,8 г
Азотная кислота ( = 1,38 г/мл)
4 мл
Серная кислота (конц мл
Тонко измельченный сухой ацетанилид вносят в 15 мл серной кислоты и перемешивают до тех пор, пока не получится прозрачный вязкий раствор.
Температура при перемешивании не должна подниматься выше 25 С. Раствор охлаждают до 0 Си постепенно прибавляют смесь азотной кислоты и 3 мл серной. Температура вовремя добавления не должна превышать С, чтобы предотвратить образование больших количеств о-нитро- соединения. Реакционную массу оставляют стоять в течение 1 ч, периодически перемешивая. После этого выливают в смесь 17,5 мл воды и 17,5 г толченого льда. При этом выпадает смесь о и n-нитроацетанилида. Через мин осадок отфильтровывают, хорошо промывают горячей водой на фильтре до тех пор, пока фильтрат не станет бесцветным. При этом омыляется только о-нитроацетанилид. Осадок n-нитроацетанилида помещают в круглодонную колбу с обратным холодильником, приливают 35 мл 25 го водного раствора серной кислоты и кипятят реакционную массу до полного растворения осадка в течение получаса. Добавляют активированный уголь для осветления, кипятят 5 мин, проводят горячее фильтрование. Фильтрат охлаждают до комнатной температуры, нейтрализуют 10 м раствором гидроксида натрия. Выпавший осадок отфильтровывают и перекристаллизовыва- ют из большого количества воды.
Вопросы по методике синтеза. По какой причине температура вовремя растворения ацетанилида в серной кислоте не должна превышать 25 С Почему к реакционной массе после завершения нитрования добавляют воду со льдом. Почему орто-изомер гидролизуется легче, чем пара-изомер?
3. Какой объем 10 го гидроксида натрия теоретически необходим для нейтрализации 35 мл 25 й серной кислоты. Сущность метода очистки твердых веществ перекристаллизацией. Требования к подбору растворителя для кристаллизации. Роль активированного угля. Выращивание кристаллов органических соединений. Однородность кристаллов как показатель чистоты. Техника безопасности при работе сконцентрированными азотной и серной кислотами, щелочами, ароматическими нитросоединениями. Сульфаниловая кислота
Разделы курса Реакции электрофильного замещения в ароматических соединениях. Правило ориентации при прохождении реакций S
E
Ar. Химические свойства аминов.
Вопросы по теории см. работу 6.4.1.
1. Механизм реакции сульфирования, типы электрофильных сульфирую- щих реагентов. Обратимость реакции сульфирования, десульфирование. Кинетический и термодинамический контроль сульфирования. Химические свойства сульфокислот и их промышленное применение.
Методы работы перекристаллизация, определение температуры плавления.
Методика синтеза
Исходные соединения
Анилин
9,3 г
Натрия гидроксид г
Серная кислота (конц) 5,5 мл
В фарфоровой чашке осторожно смешивают анилин и серную кислоту.
Полученный осадок растирают, а затем нагревают при температуре 170—190 Сч так, чтобы из пробы реакционной массы не выделялся анилин

при растворении в щелочи. Затем горячую реакционную массу измельчают и переносят в колбу Эрленмейера см раствором гидроксида натрия,
приготовленным из 4 г щелочи. Смесь кипятят с активированным углем мин, проводят горячее фильтрование и подкисляют соляной кислотой до рН = 3. Выпавший после охлаждения продукт перекристаллизовывают из воды.
Вопросы по методике синтеза. Поясните метод анализа пробы реакционной массы. Определите количество соляной кислоты, необходимое для нейтрализации щелочи. Техника безопасности при работе сконцентрированными кислотами,
едкими щелочами, ароматическими аминами. Реакции восстановления нитросоединений
до аминов. Анилин
Разделы курса. Методы получения и химические свойства ароматических аминов. Промышленное применение.
Вопросы по теории. Способы восстановления нитробензола. Частичное восстановление мета- динитробензола. Применяемые в промышленности методы восстановления. Механизм реакции восстановления нитросоединений в кислой среде
(представьте уравнение ОВР).
3. Промежуточные продукты восстановления нитросоединений в кислой и щелочной средах. Применение анилина. Химические свойства анилина (солеобразование, ацетилирование, взаимодействие с азотистой кислотой и др, влияние заместителей в ароматическом цикле на основность. Реакции S
E
Ar в ароматических аминах.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Стадия 2. Циклизация (синтез изатина по Зандмейеру). В 10,1 мл концентрированной серной кислоты, нагретой до 60 С, вносят порциями в течение 40—60 мин 2,7 г (0,0135 моль) N-(3,4-дифторфенил)-2-(гидро- ксимино)ацетамида с такой скоростью, чтобы температура не поднималась выше 65 С. При этом цвет раствора изменяется от коричневого до темно- фиолетового. По окончании добавления смесь выдерживают еще 10—15 мин при 70—75 С, затем охлаждают до комнатной температуры (22—25 Си выливают в 320 мл ледяной воды. При этом 5,6-дифторизатин выпадает в виде красных хлопьев, которые отфильтровывают, промывают ледяной водой до отсутствия кислой реакции и высушивают.
Вопросы по методике синтеза. Почему нельзя добавлять сразу весь сульфат натрия вводу. От какой примеси отделяют N-(3,4-дифторфенил)-2-(гидроксимино)- ацетамида при перекристаллизации из воды. Почему требуется постепенное добавление реагента в серную кислоту на второй стадии. Почему для промывки конечного продукта используют ледяную воду. Синтез 6,7-дифтор-2-метилхинолин-
4-карбоновой кислоты
Схема синтеза

Разделы курса Бензоаннелированные производные пятичленных гетероароматических соединений, бензоаннелированные производные шестичленных гетероароматических соединений.
Вопросы по теории. Механизм реакции изатина с карбонильными соединениями в щелочной среде. Различие в реакционной способности двух карбонильных групп в изатине. Электрофильное замещение, протекающее по бензокольцу изатина. Алкилирование по атому азота в присутствии основания.
Методы работы проведение реакции при нагревании, нейтрализация.
Методика синтеза
Исходные соединения
5,6-Дифторизатин
2,25 г
Гидроксид калия г
Ацетон
18 мл
К 2,25 г (12,3 ммоль) дифторизатина добавляют раствор 5,5 г (98 ммоль)
гидроксида калия в 11 мл воды, перемешивают при температуре 25 Св течение мин, после чего смесь приобретает зеленый цвет и загустевает. К содержимому колбы добавляют 18 мл ацетона и нагревают 6 ч при температуре С. После охлаждения реакционной массы проводят нейтрализацию до рН 5—6 добавлением 10 й соляной кислоты, выпавший осадок отфильт- ровывают.
Вопросы по методике синтеза. Почему нельзя допускать превышения установленной температуры при взаимодействии дифторизатина с гидроксидом калия. Техника безопасности при работе со щелочью. Синтез 2,3-диметилиндола
Схема синтеза H
2
HCl
– NH
4
Cl
H
3
C
O
CH
3
CH
3
COOH

Разделы курса Бензоаннелированные производные пятичленных гетероароматических соединений.
Вопросы по теории. Механизм реакции Фишера, зависимость структуры продукта от природы исходных арилгидразина и кетона. Реакции электрофильного замещения в индоле. Другие методы построения индольного кольца. Механизм образования гидразона при кислотном катализе. Биологически важные соединения индольного ряда.
Методы работы проведение реакции при нагревании, экстракция, сушка жидкости, перегонка низкокипящих жидкостей.
Методика синтеза
Исходные соединения
Метилэтилкетон
4,5 г
Фенилгидразин солянокислый г
Ледяная уксусная кислота мл я соляная кислота мл
Диэтиловый эфир мл й раствор гидроксида натрия 40 мл
В двугорлую колбу с обратным холодильником и термометром помещают г метилэтилкетона, 25 мл ледяной уксусной кислоты и 7,5 г солянокислого фенилгидразина и нагревают до 90 С. Через 15—20 мин смесь разогревается сама и вскипает. После того как самопроизвольное вскипание прекращается, нагревают еще 30 мин при 90 С. Смесь охлаждают, выливают на лед (75 г, отфильтровывают, осадок промывают на фильтре 125 мл воды, растворяют в 75 мл эфира. Эфирный раствор промывают 20 мл й соляной кислотой, двумя порциями по 20 мл 5 го гидроксида натрия и двумя порциями воды по 20 мл. Эфирный экстракт высушивают безводным сульфатом натрия, эфир отгоняют.
Вопросы по методике синтеза. На какой стадии синтеза продукт отделяют от образовавшегося хлорида аммония. Техника безопасности при отгонке диэтилового эфира. Для чего используют промывку раствором соляной кислоты, затем раствором гидроксида натрия

79
7.6. Синтез индола
Схема синтеза+ HO H
– H
2
O
K, Разделы курса Бензоаннелированные производные пятичленных гетероароматических соединений.
Вопросы по теории. Строение индола. Механизм циклизации формил-о-толуидина в присутствии сильного основания. Методы синтеза индола синтез Рейсерта и Лемгрубера—Бачо.
Методы работы проведение реакции в инертной среде, перегонка низкокипящих жидкостей, перегонка при пониженном давлении.
Методика синтеза
Исходные соединения
t-Бутанол
60 мл
N-Формил-о-толуидин
6,8 г
Металлический калий г
Трехгорлую круглодонную колбу емкостью 0,5 л снабжают обратным холодильником и стеклянной трубкой для ввода газа, которую присоединяют к баллону с азотом. Третье горло колбы закрыто пробкой. Верхнюю часть холодильника соединяют с ловушкой, которая состоит из двух колб для отсасывания емкостью по 50 мл, соединенных последовательно. Первая колба пуста, вторая содержит 10 мл парафинового масла, причем вводная трубка в этой колбе оканчивается несколько ниже поверхности масла.
В реакционную колбу помещают бутиловый спирт (60 мл) и вытесняют из нее воздух сухим азотом. Затем к спирту прибавляют по частям металлический калий (2,9 г. Смесь нагревают на водяной бане до тех пор, пока не растворится весь калий, после чего прибавляют N-формил-о-толуидин
(6,8 г) и переводят его в раствор. Обратный холодильник меняют на обращенный вниз, в качестве приемника применяют колбу для отсасывания.
Приемник предохраняют от доступа воздуха, соединяя его с ловушкой, которая применялась вначале процесса. Реакционную колбу погружают в металлическую баню и избыток спирта отгоняют. Остаток нагревают около мин до 350—360 С (при этом выделяются горючие газы, затем ему дают охладиться в токе азота. Остаток разлагают, прибавляя к нему 30 мл воды

и смесь перегоняют с водяным паром, чтобы отделить индол. Дистиллят экстрагируют последовательно 30 и 10 мл эфира и соединенные вместе эфирные вытяжки взбалтывают с холодным разбавленным раствором 5 й соляной кислоты для удаления остатков о-толуидина. Эфирные вытяжки промывают 10 мл воды, затем 10 мл 5 го раствора соды и сушат над 2 г сернокислого натрия. Эфир отгоняют и остаток перегоняют в вакууме. Индол переходит при 142—144 С (27 мм рт. ст) (128 С (10 мм рт. ст С (5 мм рт. ст) в виде бледно-желтого масла, которое затвердевает,
а затем плавится при 52—53 С. Затвердевший индол перекристаллизовы- вают из смеси 10 мл петролейного и 1 мл диэтилового эфиров.
Вопросы по методике синтеза. Каким образом вводят газ в органическую реакцию. Как проводят перегонку при пониженном давлении. Как выбирают экстрагент. Техника безопасности при работе с диэтиловым эфиром. Сущность метода перекристаллизации, правила проведения, выбор растворителя для перекристаллизации. Синтез 3,5-диметилпиразола
Схема синтеза H
2
-N H
2
 Разделы курса. Азолы.
Вопросы по теории. Строение амфотерных гетероциклов. Методы получения пиразола и имидазола, оксазола и изоксазола. Применение дикарбонильных соединений в синтезе пятичленных гетероциклов. Реакции электрофильного замещения в пиразоле, имидазоле, оксазоле, изоксазоле. Взаимодействие пиразола, имидазола и других пятичленных гетероциклов с алкилирующими агентами.
Методы работы проведение реакции при охлаждении, экстракция, отгонка низкокипящих жидкостей

Методика синтеза
Исходные соединения
Сернокислый гидразин 6,5 г й раствор NaOH 40 мл
Ацетилацетон
5 г
Диэтиловый эфир мл
В трехгорлой литровой колбе, снабженной капельной воронкой, термометром и мешалкой (не допускать герметичности прибора, готовят раствор сернокислого гидразина (6,5 г) в 40 мл 10 го раствора NaOH и, помещая колбу в баню со льдом, охлаждают его до 15 С. Поддерживая эту температуру, к раствору в течение 30 мин прибавляют по каплям ацетилацетон (5 г),
после чего смесь перемешивают при 15 С еще 1 ч. Затем прибавляют мл воды для растворения осадка неорганических солей и переносят влит- ровую делительную воронку, экстрагируя образовавшийся пиразол один раз 13 мл эфира, а затем еще четыре раза порциями по 5 мл. Эфирные вытяжки объединяют, промывают насыщенным раствором NaCl и сушат безводным поташом. После отгонки эфира получают 3,5-диметилпиразол в виде белых или слегка желтоватых кристаллов.
Вопросы по методике синтеза. Прибор для органического синтеза, работа с капельной воронкой. С какой целью перед выделением 3,5-диметилпиразола в реакционную массу добавляют воду. Как проводится экстракция 3,5-диметилпиразола?
4. Какой осушитель применяют для 3,5-диметилпиразола?
5. Как провести отгонку эфира. Синтез диэтилового эфира 2,6-диметил-
4-фенилпиридин-2,6-дикарбоновой кислоты
Схема синтеза
Разделы курса Шестичленные гетероароматические соединения с одним гетероатомом.
Вопросы по теории. Строение дефицитных гетероциклов. Химические свойства пиридина, EtOH
N
H
Ph
COOEt
CH
3
EtOOC
H
3
C
HNO
3
N
Ph
COOEt
CH
3
EtOOC
H
3
C
Ph
O
H

82 3. Синтез пиридина по Ганчу: механизм, зависимость строения пиридина от природы исходных реагентов. Влияние природы и положения заместителей на основность пиридина.
Методы работы проведение реакции при нагревании, фильтрация,
экстракция, перегонка низкокипящих жидкостей.
Методика синтеза
Исходные соединения
Бензальдегид
2,12 г
Этиловый эфир ацетоуксусной кислоты г
Водный раствор аммиака (25 %)
1,7 мл
Азотная кислота мл
Этиловый спирт мл
Диэтиловый эфир мл
Стадия 1. В колбу последовательно помещают 25 мл этилового спирта г бензальдегида, 5,21 г этилового эфира ацетоуксусной кислоты и при легком ручном перемешивании прикапывают 1,7 мл 25 го раствора аммиака. Колбу закрывают обратным холодильником и кипятят в течение ч. Затем содержимое колбы охлаждают и переносят в стакан со 100 мл ледяной воды. Полученную суспензию оставляют в холодильнике на 30 мин,
после чего выпавший осадок отфильтровывают и сушат в сушильном шкафу при 35 Св течение ночи. Высушенный продукт взвешивают и рассчитывают выход.
Стадия 2. ВНИМАНИЕ ДАННЫЙ СИНТЕЗ ПРОВОДЯТ ПОД ТЯГОЙ!
ВЫДЕЛЯЮТСЯ НИТРОЗНЫЕ ГАЗЫ Полученный дигидропиридин переносят в колбу, содержащую 40 мл 20 го раствора азотной кислоты, и кипятят с обратным холодильником в течение 1 ч. Затем раствор охлаждают и нейтрализуют добавлением твердого карбоната натрия до прекращения выделения углекислого газа. Продукт трижды экстрагируют диэтиловым эфиром по 20 мл. Объединенные фракции сушат сульфатом натрия (5 г, отгоняют эфир. Остаток растворяют в 5 мл спирта, после чего высаживают 5 мл воды и отфильтровывают. Продукт сушат в сушильном шкафу при 35 Св течение 8 ч и определяют выход.
Вопросы по методике синтеза. Техника безопасности при работе с раствором аммиака и азотной кислотой. Почему для нейтрализации на последней стадии нельзя использовать раствор щелочи. Особенности проведения экстракции диэтиловым эфиром

83
7.9. Синтез хиноксалина
Схема синтеза
NH
2
NH
2
N
N
H
O
O
H
NaHSO
3
Разделы курса Шестичленные гетероциклы с двумя и более гетеро- атомами.
Вопросы по теории. Строение пиридазина, пиримидина, пиразина и их бензоаннелирован- ных производных. Методы получения циннолина, хиназолина и хиноксалина.
3. Химические свойства хиноксалина и его изомеров (циннолина, хина- золина).
4. Применение производных хиноксалина.
Методы работы проведение реакции при нагревании, экстракция, сушка жидкости, отгонка низкокипящей жидкости.
Методика синтеза
Исходные соединения
Глиоксаль (30 й водный раствор мл
Гидросульфит натрия г
о-Фенилендиамин
10,8 г
Карбонат натрия г
Диэтиловый эфир мл
Для получения аддукта глиоксаля с гидросульфитом натрия 30 й водный раствор глиоксаля (18 мл) прибавляют к раствору гидросульфита натрия (20,9 г) в 100 мл воды. Смесь нагревают до 70 С, после чего ее приливают к раствору о-фенилендиамина (10,8 г) в 150 мл горячей воды,
выдерживают 15 мин, охлаждают до комнатной температуры и подщелачивают раствором карбоната натрия (45 г в 100 мл воды. Продукт реакции экстрагируют эфиром (3  50 мл. Объединенные эфирные вытяжки сушат сульфатом магния и после отгонки эфира остаток (он иногда закристалли- зовывается) перегоняют в вакууме. Хиноксалин гонится в виде почти бесцветной жидкости с Т
кип
109—111 С (12 мм рт. ст, которая затвердевает при охлаждении с образованием напоминающих лед кристаллов.
Вопросы по методике синтеза. Чем подщелачивают реакционную смесь перед экстракцией. Как проводят экстракцию хиноксалина?

84 3. Какой осушитель используют для эфирного экстракта хиноксалина?
4. Как проводят отгонку экстрагента. Как перегоняют хиноксалин при пониженном давлении. Синтез пиразин-2,3-дикарбоновой кислоты
Схема синтеза
N
N
N
N
HOOC
HOOC
KMnO
4
Разделы курса. Шестичленные гетероциклы с двумя и более гетеро- атомами.
Вопросы по теории. Методы получения пиразина. Реакции нуклеофильного замещения в пиразине. Окисление хинолина, хиноксалина и других бензоаннелированных ге- тероциклов.
Методы работы окисление, фильтрация, перекристаллизация.
Методика синтеза
Исходные соединения
Хиноксалин
7,25 г
Перманганат калия г (конц мл
В трехгорлой круглодонной литровой колбе, снабженной мешалкой,
капельной воронкой и обратным холодильником, суспендируют хиноксалин
(7,25 г) в 200 мл воды. Суспензию нагревают до 90 Си при хорошем перемешивании прикапывают теплый раствор перманганата калия (52,5 г)
в 450 мл воды. Скорость добавления перманганата регулируют таким образом, чтобы смесь все время кипела. После прибавления окислителя, на что требуется около 45 мин, смесь перемешивают еще 15 мин, затем слегка охлаждают и фильтруют через воронку Бюхнера. Двуокись марганца на фильтре тщательно промывают горячей водой (100 мл, объединенные водные фильтраты упаривают до объема 150 мл (при выпаривании фильтрата удобно пользоваться ротационным испарителем. Раствор осторожно подкисляют
(при подкислении выделяется много углекислого газа и происходит значительное вспенивание) концентрированной НС (27,5 мл) и упаривают досуха.
Остаток растирают и оставляют на ночь сушиться на воздухе.
Для отделения неорганических примесей полученный продукт кипятят мин в колбе с обратным холодильником со 100 мл ацетона и 8 мл воды

Охлаждают до комнатной температуры, фильтруют, осадок на фильтре промывают ацетоном (25 мл. Объединенные фильтраты досуха выпаривают,
получая сырой продукт в виде коричневой массы.
Пиразин-2,3-дикарбоновую кислоту очищают перекристаллизацией из воды (1,5 мл наг технического продукта) с применением активированного угля. Получают светло-коричневые кристаллы, которые сушат несколько часов при 110 °С.
Вопросы по методике синтеза. Как отделяют продукт от неорганических примесей. Типы мешалок, прибор для органического синтеза с мешалкой. Как провести экстракцию пиразин-2,3-дикарбоновой кислоты из реакционной смеси. Техника безопасности при работе с перманганатом калия. Как провести перекристаллизацию пиразин-2,3-дикарбоновой кислоты. Синтез 2-бромпиридина
Схема синтеза, Разделы курса. Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом.
Вопросы по теории. Реакции нуклеофильного замещения в пиридине. Диазотирование гетероароматических аминов. Какие меры предпринимают, чтобы свести к минимуму конкурирующую реакцию гидролиза катиона пиридил-2-диазония?
Методы работы проведение реакции при пониженной температуре,
экстракция, отгонка низкокипящих жидкостей.
Методика синтеза
Исходные соединения
2-Аминопиридин
15 г
Бромистоводородная кислота (48 я мл
Бром
24 мл
Нитрит натрия г г
В трехгорлую полулитровую колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой и термометром, помещают 79 мл 48 й бромистоводородной

кислоты. Колбу охлаждают на бане со льдом и солью до 10 Си в течение мин прибавляют кее содержимому 2-аминопиридин (15 г. Затем, поддерживая температуру ниже 0 С, прикапывают 24 мл брома (при прибавлении первой половины брома реакционная смесь густеет в результате образования желто-оранжевого пербромида; первую половину брома прибавляют в течение 20 мин, вторую — в течение 10 мин. После этого в течение ч при той же температуре прибавляют раствор нитрита натрия (27,5 г)
в 40 мл воды. По окончании добавления нитрита натрия содержимое колбы перемешивают еще 30 мин, затем прибавляют к нему раствор 60 г (1,5 моль в 60 мл воды с такой скоростью, чтобы температура не поднималась выше 20—25 С (при прибавлении щелочи окраска смеси темнеет, затем становится светло-желтой). Почти бесцветную реакционную массу экстрагируют тремя порциями эфира по 30 мл. Вытяжку сушат 1 ч над 10 г твердого КОН, эфир отгоняют и продукт реакции перегоняют в вакууме, применяя елочный дефлегматор высотой 15 см.
Вопросы по методике синтеза. Техника безопасности при работе с нитритом натрия и бромом. Как добавляют бром к реакционной массе. Как проводят экстракцию 2-бромпиридина?
4. Как осуществляют сушку 2-бромпиридина?
5. Как проводят перегонку продукта под вакуумом с применением елочного дефлегматора. Синтез мезо-тетрафенилпорфирина
Схема синтеза 4 Разделы курса. Пятичленные гетероароматические соединения с одним гетероатомом.
Вопросы по теории. Конденсация пиррола с альдегидами. Фенилпорфиногены и полипиррилметаны.
3. Ароматические свойства порфиринов и методы их получения

Методы работы синтез в инертной среде, колоночная хроматография.
Методика синтеза
Исходные соединения
Бензальдегид
1,53 мл
Пиррол
1,04 мл
Хлоранил
2,77 г М раствора эфирата трехфтористого бора 0,4 мл
В двухлитровую трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником и трубкой для подвода газа, помещают 1 л дихлорметана (промышленный дихлорметан следует предварительно очистить для этого его последовательно промывают 10 й серной кислотой, 10 й щелочью, водой,
сушат поташом и перегоняют, собирая фракцию с Т
кип
39,8—40,1 С. Колбу в течение 10 мин продувают азотом, затем вносят 1,53 мл бензальдегида и 1,04 мл пиррола. Смесь перемешивают 10 мин магнитной мешалкой, пропуская через нее слабый ток азота, после чего прибавляют 0,4 мл (0,001 моль М раствора эфирата трехфтористого бора в дихлорметане (для приготовления раствора эфирата трехфтористого бора такой концентрации 1,23 мл свежеперегнанного BF
3
 Et
2
O (Т
кип
125—126 С) разбавляют дихлорметаном до объема 4 мл. Окраска смеси сразу становится розовой и вскоре углубляется до красно-фиолетовой. Реакционную колбу закрывают от комнатного света плотной тканью и перемешивают при комнатной температуре 1 ч, продолжая пропускать азот. После этого в один прием прибавляют хлоранил
(2,77 г) и нагревают смесь 1 ч на водяной бане (температура воды в бане С) без перемешивания, нос затемнением и пропусканием азота. Затем реакционную смесь упаривают на ротационном испарителе до объема 50 мл и остаток выливают в фарфоровую чашку на тщательно перемешанную смесь 10 г силикагеля (40/100 меш) и 2,5 г ВаСО
3
(тонко измельченный порошок).
Полученную пасту оставляют на ночь сушиться на воздухе. После высушивания она представляет собой темно-серый порошок. Его помещают наверх хроматографической колонки, заполненной смесью, состоящей из 90 % силикагеля (40/100 меш) и 10 % тонкоизмельченного карбоната бария (толщина колонки 2,8 см, высота слоя наполнителя 40 см. Колонку элюируют смесью дихлорметан-гексан (3 : 1), вымывая всю фиолетовую зону
(перед фиолетовой зоной следует собрать и отбросить небольшой (20 мл)
бесцветный предгон). После полного вымывания мезо-тетрафенилпорфири- на в хроматографической колонке остаются весьма обширная травянисто- зеленая зона, а также небольшая черно-коричневая зона на старте, на что идет 800 мл элюента. Красно-фиолетовый элюат упаривают до объема 30—40 мл. Выпавшие фиолетовые кристаллы отфильтровывают, промывают гексаном. Выход сырого продукта 1,22 г (52,5 %). Поданным тонкослойной хроматографии (силикагель, петролейный эфир, 1 : 1), полученный продукт (R
f
0,29) содержит лишь незначительную примесь с R
f
Ее можно отделить перекристаллизацией вещества из смеси дихлорметана с метанолом.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Вопросы по методике синтеза. Как провести синтез мезо-тетрафенилпорфирина в атмосфере азота. Как приготовить раствор эфирата трехфтористого бора. Как подготовить дихлорметан для синтеза мезо-тетрафенилпорфирина?
4. Проведение колоночной жидкостной хроматографии для окончательной очистки продукта. Упаривание реакционной смеси на ротационном испарителе. Синтез хинолина
Схема синтеза, FeSO
4
, Разделы курса Бензоаннелированные производные шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом.
Вопросы по теории. Механизм реакции Скраупа, взаимосвязь заместителей ванилине, непредельном альдегиде и структуры образующегося хинолина. Какую роль играет нитробензол в реакции Скраупа?
3. Химические свойства хинолина электрофильное и нуклеофильное замещение, окисление и гидрирование. Основные свойства, образование солей.
Методы работы проведение реакции при нагревании, перегонка с водяным паром, экстракция, перегонка низкокипящих жидкостей, перегонка высококипящих жидкостей.
Методика синтеза
Исходные соединения
Анилин
23 мл
Нитробензол
15 мл
Глицерин
68—70 мл
Сернокислое железо г
Серная кислота (конц мл

В полулитровую круглодонную колбу вносят исходные вещества в следующем порядке сернокислое железо (8 г, глицерин (68—70 мл, анилин мл) и нитробензол (15 мл. Порциями добавляют концентрированную серную кислоту (43 мл, смесь тщательно перемешивают и, соединив колбу с обратным воздушным холодильником, нагревают на воздушной или песчаной бане до кипения (при этом начинается реакция, затем нагревание прекращают, и реакция идет самопроизвольно. Как только жидкость перестанет кипеть, начинают нагревание и кипятят реакционную смесь 2,5 ч.
После этого смеси дают охладиться до 100 С, переливают в большую колбу и отгоняют с паром непрореагировавший нитробензол. В колбу осторожно приливают 130 мл 30 го раствора едкого натра до щелочной реакции на фенолфталеин и продолжают перегонку с водяным паром. При этом перегоняется хинолин вместе с непрореагировавшим анилином. Дистиллят подкисляют 28 мл концентрированной серной кислоты, охлаждают до 5 Си приливают 10 й раствор нитрита натрия до синего пятна на йодкрахмаль- ную бумагу.
Реакционную массу нагревают на водяной бане до прекращения выделения пузырьков. Раствор подщелачивают концентрированным раствором едкого натра и ведут перегонку с водяным паром. Дистиллят насыщают поваренной солью, экстрагируют эфиром и сушат эфирные вытяжки едким натром. Отгоняют эфир и перегоняют хинолин.
Вопросы по методике синтеза. Почему исходные реагенты вносятся в указанном порядке. Почему при первой перегонке с водяным паром отгоняется только нитробензол. Для чего добавляется в перегонную колбу щелочь. Что происходит при добавлении к подкисленному дистилляту нитрита натрия и для чего это делается. Что представляет собой йодкрахмальная бумага Как она используется при определении конца реакции диазотирования. Пузырьки какого газа выделяются при нагревании колбы на водяной бане. Какой эфир применяется для экстракции и почему. Какова температура кипения чистого хинолина На какой установке проводится его перегонка. Техника безопасности при работе с диэтиловым эфиром

90
8. ОБЩИЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ
«ХИМИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ. Синтез стрептоцида
Схема синтеза OSO
2
Cl
HN
O
CH
3
S
O
O
Cl
NH
3
HN
O
CH
3
S
O
O
NH
2
H
2
SO
4 20 Разделы курса. Сульфаниламидные препараты.
Вопросы по теории. Схема синтеза сульфаниламидов, основанная на реакции сульфохлорирования и замещения атома хлора на амино- или гетериламиногруппу.
2. Другие подходы к синтезу сульфаниламидов (циклоконденсация интермедиатов, содержащих при SO
2
остаток тиомочевины или гуанидина с 1,2- или 1,3-диэлектрофильными реагентами нуклеофильное замещение галогена в гетероядре на сульфаниламидную группу. Почему нельзя проводить реакцию хлорсульфирования с анилином при получении стрептоцида. Механизм бактериостатического действия сульфаниламидов.
Методы работы проведение реакции при нагревании, охлаждении,
высаживание, перекристаллизация.
Методика синтеза
Исходные соединения
Ацетанилид
9 г
Хлорсульфоновая кислота мл й водный раствор аммиака мл я серная кислота мл
Стадия 1. Получение пара-ацетиламинобензолсульфохлорида. Хлор- сульфоновую кислоту (30 мл) осторожно выливают в сухой фарфоровый стакан с отогнутыми краями, закрепленный в кольце и опущенный в смесь воды со льдом. В хлорсульфоновую кислоту при помешивании стеклянной

палочкой вносят небольшими порциями ацетанилид (9 г. Температура реакционной массы не должна превышать 20—25 С, ее регулируют скоростью прибавления ацетанилида. По окончании прибавления ацетанилида баню медленно нагревают до тех пор, пока температура реакционной массы станет равной 65—70 С. При этой температуре содержимое стакана выдерживают в течение 30 мин, после чего охлаждают до комнатной температуры и выливают осторожно, медленно, тонкой струйкой в фарфоровую чашку наг толченого льда. При этом необходимо энергично перемешивать лед,
а в случае его исчезновения добавить еще. Выделившийся осадок отфильтровывают и промывают 3—4 раза холодной водой. На этой стадии работу прекращать нельзя, необходимо провести следующую.
Стадия 2. Получение пара-ацетиламинобензолсульфамида. Полученную влажную пасту пара-ацетиламинобензолсульфохлорида вносят постепенно частями в стакан, содержащий 75 мл 25 го раствора аммиака,
при перемешивании стеклянной палочкой. Затем смесь оставляют стоять в течение 30 мин, периодически перемешивают. Осадок отфильтровывают и промывают 2—3 раза холодной водой.
Стадия 3. Получение пара-аминобензолсульфамида (стрептоцида).
В круглодонной колбе емкостью 250 мл с обратным холодильником нагревают до слабого кипения 20 ю серную кислоту (80 мл. Затем убирают холодильники вносят частями п-ацетиламинобензолсульфамид в виде влажной (или сухой) пасты. После растворения осадка смесь кипятят с холодильником в течение 30 мин. Охлаждают до 10—15 Си при непрерывном помешивании и охлаждении нейтрализуют 25 м раствором аммиака до рН 6 (контроль по универсальному индикатору. Выделившийся стрептоцид отфильтровывают, промывают 1 раз очень небольшим количеством холодной воды и перекристаллизовывают из воды. Определяют температуру плавления стрептоцида (после его сушки).
Вопросы по методике синтеза. Почему используется избыток хлорсульфоновой кислоты. Почему реакционная масса после нагревания ацетанилида с хлор- сульфоновой кислотой выливается осторожно на лед таким образом, чтобы температура была низкая. Почему нельзя оставлять влажный сульфохлорид до следующего дня работы. Почему избыток аммиака при выделении стрептоцида ведет к потере продукта. Какие меры предосторожности нужно предпринимать при работе с хлорсульфоновой кислотой, см раствором аммиака

92
8.2. Синтез изониазида
Схема синтеза  H
2
O
N
O
NHN Разделы курса. Биологически активные вещества – производные пиридина.
Вопросы по теории. Приведите примеры противотуберкулезных средств с различными механизмами действия. Амфотерность пиридинкарбоновых кислот. Механизм превращения хлорангидрида в сложный эфир, сложного эфира в гидразид.
Методы работы проведение реакции при нагревании, перегонка при пониженном давлении, перекристаллизация.
Методика синтеза
Исходные соединения
Изоникотиновая кислота г
Тионилхлорид
5 г
Этанол б/в
2,8 г й раствор гидроксида натрия мл
Гидразингидрат
1,791 г й раствор соды мл
Стадия 1. Получение гидрохлорида изоникотиноилхлорида. Тионил- хлорид (5 г, 42 ммоль) в течение 30 мин приливают кг ммоль)
изоникотиновой кислоты. Температура при этом повышается до 60—70 Си изоникотиновая кислота переходит в раствор. Реакционную массу нагревают ч при 74—76 С, затем избыток тионилхлорида отгоняют в вакууме мм рт. ст. Полученный гидрохлорид никотиноилхлорида без выделения используется наследующей стадии.
Стадия 2. Получение этилового эфира изоникотиновой кислоты Безводный этанол (2,8 г) добавляют при температуре не выше 75—80 С к продукту, полученному на предыдущей стадии. Реакционную массу кипятят 1 ч,
охлаждают до 15—20 С, добавляют 5 г льда и нейтрализуют 20 м раствором едкого натра ( 3 мл) до исчезновения кислой реакции (контроль по универсальному индикатору, при этом температуру реакционной массы поддерживают не выше 20 С. Затем прибавляют в течение 1 ч 8 мл

93 20 го раствора соды до рН 10—11, водно-щелочной раствор экстрагируют дихлорэтаном (3  15 мл. Экстракт сушат над сульфатом натрия, отгоняют растворитель, затем перегоняют этиловый эфир изоникотиновой кислоты в вакууме (120—122 С при 20 мм рт. ст.).
Стадия 3. Получение гидразида изоникотиновой кислоты Кг ммоль) этилового эфира изоникотиновой кислоты в течение 10 мин при 15—20 Си перемешивании приливают 1,791 г (30,06 ммоль) 85 го гидразингидрата. Температура массы при этом повышается до 60—70 °С.
Реакционную массу оставляют нач, добавляют 2 мл этанола, нагревают до разжижения и сливают для кристаллизации. Выпавший изониазид отфильтровывают, промывают 1,5 мл этанола и высушивают. Из спиртового раствора выделяют дополнительное количество продукта. Весь изониазид перекристаллизовывают из воды с применением активированного угля.
Вопросы по методике синтеза. Установка для перегонки при пониженном давлении. Почему на второй стадии только вначале нейтрализации используют гидроксид натрия, а затем — соду. Перекристаллизация с применением активированного угля. Синтез фтивазида [(4-гидрокси-3-метоксибензилиден)-
изоникотиновой кислоты гидразида]
Схема синтеза
N
O
NHNH
2
N
H
N
O
N
OH
OMe
+
O
OH
OMe
Разделы курса. Биологически активные вещества – производные пиридина.
Вопросы по теории. Механизм взаимодействия гидразида с карбонильными соединениями. Противотуберкулезные средства — производные изониазида.
Методы работы проведение реакции при нагревании, перекристаллизация.
Методика синтеза
Исходные соединения
В ариан т 1
Изониазид
1,37 г
Ванилин
1,52 г
Этанол
30 мл

Вариант 2
Изониазид
3,77 г
Ванилин
4,17 г
Вода
118 мл
Вариант 1. Синтез в этаноле К раствору 1,37 г (10 ммоль) гидрази- да изоникотиновой кислоты в 30 мл этанола добавляют 1,52 г (10 ммоль)
ванилина, кипятят с обратным холодильником в течение 3 ч, затем реакционную массу охлаждают, желтый осадок отфильтровывают и перекристал- лизовывают из этанола. Выход 1,84 г (68 %); Т
пл
238—240 °С.
Вариант 2. Синтез вводе. К нагретому до 50 С раствору 4,17 г ммоль) ванилина в 83 мл воды приливают в течение 15—20 мин нагретый до 50 С раствор 3,77 г (26,6 ммоль) изониазида в 20 мл воды. Реакционную массу выдерживают 3 ч при 60 С, затем охлаждают до 20 Сот- фильтровывают фтивазид, промывают 15 мл нагретой до 70 Своды и сушат при 60 °С.
Вопросы по методике синтеза. Как отделить фтивазид от непрореагировавших изониазида и ванилина. Почему фтивазид имеет желтую окраску, в то время как изониазид бесцветный. Синтез барбитала
Схема синтеза
O
O
OEt
EtO
Et
Et
NH
2
H
2
N
O
HN
N
H
Et
Et
O
O
O
EtONa
Разделы курса Биологически активные вещества – производные диа- зинов.
Вопросы по теории. Механизм циклоконденсации малонового эфира с мочевиной при катализе этилатом натрия. Биологически активные вещества — производные пиримидина.
Методы работы работа с металлическим натрием, проведение реакции при нагревании, отгонка, фильтрация, нейтрализация

Методика синтеза
Исходные соединения
Диэтилмалоновый эфир мл
Мочевина
4,4 г
Металлический натрий г
Абсолютный этанол мл
Вода
53 мл
Синтез проводится в трехгорлой колбе, снабженной термометром и обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, на магнитной мешалке.
В колбу загружают 34,5 мл абсолютного этанола и 2,54 г металлического натрия (маленькими порциями, поддерживая равномерное кипение смеси при 73—80 С, до полного растворения металла. К охлажденному до 40 °С
раствору прибавляют 11,9 мл диэтилмалонового эфира. Массу перемешивают в течение 30 мин при 40 С, прибавляют 4,4 г мочевины, смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 1 ч. Отгоняют этиловый спирт,
остаток растворяют в 53 мл воды, раствор фильтруют, отстаивают 30 мин,
отделяют от слоя органических примесей, охлаждают до 10—15 С, подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 4—4,5 и перемешивают ч. Осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и высушивают.
Вопросы по методике синтеза. Техника безопасности при работе с металлическим натрием. Почему важно поддерживать рН 4—4,5 при выделении продукта. Синтез фурацилина
Схема синтеза
Разделы курса Биологически активные вещества — производные фурана.
Вопросы по теории. Лекарственные препараты нитрофуранового ряда. Механизм взаимодействия альдегида с семикарбазидом. Почему для нитрования фурфурола целесообразно использовать смесь азотной кислоты и уксусного ангидрида. Направления реакции электрофильного замещения в пятичленных гетероароматических соединениях с одним гетероатомом H
2
H
2
SO
4

Методы работы проведение реакции при нагревании, фильтрация с активированным углем.
Методика синтеза
Исходные соединения
5-Нитро-2-фуральдегида диацетат 1,55 г
Семикарбазид
0,66 г
Вода
24,2 мл я серная кислота г
Стадия 1. Получение 5-нитрофурфурола. К нагретой до кипения смеси мл воды и 1,08 г (10,4 ммоль) 94 й серной кислоты добавляют г (5,7 ммоль) 5-нитро-2-фуральдегида диацетата. Кипятят 10 мин, добавляют мл воды и снова кипятят при 94—95 С до полного растворения образовавшегося 5-нитрофурфурола, раствор обрабатывают углем и фильтруют.
Стадия 2. Получение семикарбазона 5-нитрофурфурола. К горячему отфильтрованному раствору, полученному на предыдущей стадии, при перемешивании тонкой струйкой в течение 45 мин добавляют профильтрованный раствор 0,66 г (5,86 ммоль) семикарбазида в 8 мл воды, при этом выпадают кристаллы фурацилина. Реакционную массу охлаждают до 18—20 Си через 2 ч отфильтровывают продукт, отмывают от сульфат-иона 13—15 мл воды и сушат при 60—70 °С.
Вопросы по методике синтеза. От какого сульфата отмывают продукт в конце синтеза. Насколько различаются по растворимости вводе фурацилин и семикарбазид. Синтез дибазола
Схема синтеза H
2
N Разделы курса. Биологически активные вещества — производные азолов.
Вопросы по теории. Почему циклоконденсация о-фенилендиамина с карбоновой кислотой протекает при повышенной температуре. Биологически активные вещества — производные бензимидазола С

Методы работы проведение реакции при нагревании, фильтрация,
перекристаллизация.
Методика синтеза
Исходные соединения
о-Фенилендиамин
2,295 г
Фенилуксусная кислота г я соляная кислота г
Вода
5,6 мл
Смешивают 2,295 г (20,8 ммоль) о-фенилендиамина и 2,89 г (20,8 ммоль)
фенилуксусной кислоты и нагревают до 140 С, при этом смесь расплавляется. Температуру повышают до 190 Си перемешивают 3 ч с постепенным повышением температуры до 200 С. Массу охлаждают до 110—120 С, приливают мл воды и 3,2 г 27,5 й соляной кислоты. Смесь нагревают до 96 Си перемешивают до полного растворения плава (1 ч. Из водного раствора при перемешивании и охлаждении до 20 С выпадает гидрохлорид
2-бензил-бензимидазола, который отфильтровывают и перекристаллизовы- вают из воды.
Вопросы по методике синтеза. На какой бане следует проводить синтез для поддержания необходимой температуры. Перекристаллизация принцип, этапы, выбор подходящего растворителя. Синтез меркаптопурина
Схема синтеза
HN
N
O
N
H
N
P
2
S
5
N
N
SH
N
H
N
C
5
H
5
N
Разделы курса. Биологически активные вещества — производные пуринов.
Вопросы по теории. Лекарственные препараты-антиметаболиты, применяемые в качестве противоопухолевых средств. Механизм реакции тионирования.
3. Реакционная способность 2,6,8-трихлорпурина, синтез аденина и гуанина. Построение пурина по Траубе и Фишеру.

Методы работы проведение реакции при нагревании, перекристаллизация.
Методика синтеза
Исходные соединения
Гипоксантин
0,29 г
Пентасульфид фосфора г
Пиридин б/в
5,7 г
Соляная кислота мл
Вода
35 мл
Смесь 0,29 г (2,13 ммоль) гипоксантина, 5,7 г безводного пиридина и 0,696 г (3,13 ммоль) пентасульфида фосфора кипятят 3 ч. Затем отгоняют пиридин в вакууме (200—300 мм рт. ст) и при температуре 70—80 °С.
К охлажденному до комнатной температуры остатку приливают 6 мл воды и после 10—12 ч нагревают 4 ч при 80 С. Отфильтровывают технический меркаптопурин, промывают водой, затем смешивают с нагретым до 90 °С
раствором 0,87 мл соляной кислоты в 29 мл воды. Смесь кипятят до полного растворения продукта (40—60 мини мин после добавления активированного угля. После фильтрации раствор нейтрализуют аммиачной водой до рН 4, охлаждают до 10 Си повторно очищают перекристаллизацией с углем из 45 мл воды, подкисленной соляной кислотой до рН Вопросы по методике синтеза. Почему для очистки меркаптопурина используют кислую среду. Как очищают продукт от комплекса пиридина с пентасульфидом фосфора

99
9. ОБЩИЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ
«ТОНКИЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ. Синтез йодбензола
Схема синтеза+ NaNO
2
+ H
2
SO
4
+ Разделы курса Углеродные группы и функциональные производные,
принципы создания углеродных структур.
Вопросы по теории. Механизм образования диазосоединений. Основные реакции диазониевых солей сочетание, восстановление,
реакции с выделением молекулы азота. Сини антидиазотаты. Устойчивость и применение. Относительная устойчивость диазониевых солей. Нитрозирующие агенты и сравнение нитрозирующих частиц. Побочные продукты реакции Зандмайера.
Методы работы диазотирование, перегонка с паром, перегонка высоко- кипящих жидкостей.
Методика синтеза
Исходные соединения
Серная кислота (d = 1,84)
11 мл
Анилин
9,9 мл
Нитрит натрия мл
Йодид калия г
Гидроксид натрия 10 %
32 мл
Вода
110 мл
В стакан, снабженный термометром и якорем магнитной мешалки, загружают мл анилина, 11 мл серной кислоты в 65 мл воды. При перемешивании смесь охлаждают до –2 Си добавляют порциями охлажденные во льду 7,7 г нитрита натрия в 30 мл воды таким образом, чтобы температура реакционной массы находилась в интервале –2...0 С. После добавления всего нитрита смесь перемешивают в течение 7 мини добавляют

небольшие порции мочевины до прекращения выделения газа. Далее осторожно прибавляют раствор 29 г йодида калия в 45 мл воды и оставляют смесь при этой же температуре в течение 15 мин. Смесь переливают вкруг- лодонную колбу с обратным холодильником и нагревают на водяной бане до прекращения выделения азота. Смесь подщелачивают 32 мл 10 го раствора гидроксида натрия и отгоняют йодбензол из этой же колбы с водяным паром. Образовавшуюся смесь разделяют на делительной воронке, сушат хлоридом кальция и перегоняют при температуре паров 189—190
°С.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10