ВУЗ: Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Химия
Добавлен: 09.02.2019
Просмотров: 14950
Скачиваний: 28
Синтез некоторых производных угольной кислоты и их свойства
Производные угольной кислоты, содержащие гидроксильную группу
неустойчивы и разлагаются с выделением углекислого газа.
HO-C-OH
O
NH
2
-C-OH
O
CO
2
+ H
2
O
CO
2
+ NH
3
Cl-C-OH
O
C
2
H
5
O-C-OH
O
CO
2
+ HCl
CO
2
+ C
2
H
5
OH
Фосген (дихлорангидрид угольной кислоты)
Cl-C-Cl
O
CO + Cl
2
УФ
или
акт. С / 200
0
C
Фосген – газ, относящийся к удушливым отравляющим веществам. Вступает в
обычные реакции хлорангидридов.
Cl-C-Cl
O
NH
2
-C-NH
2
O
Cl-C-OH
O
C
2
H
5
O-C-Cl
O
CO
2
+ HCl
H
2
O
NH
3
изб.
C
2
H
5
OH
NH
3
C
2
H
5
OH
C
2
H
5
O-C-OC
2
H
5
O
C
2
H
5
O-C-NH
2
O
карбамид
диэтилкарбонат
этилкарбамат
+
NH
4
Cl
Уретаны - хорошо кристаллизующиеся устойчивые соединения,
применяются в качестве успокаивающих, снотворных и жаропонижающих
средств (здесь и далее названия лекарственных препаратов будут
подчеркиваться)
CH
3
NH
2
-C-OC
2
H
5
O
NH
2
-C
⎯O⎯C-CH
2
CH
3
O
C
6
H
5
NH-C-OC
2
H
5
O
CH
3
уретан, этилкарбамат
апонал,
трет-пентилкарбамат
эйфорин ,
N-фенилэтилкарбамат
жаропонижающее действие
успокаивающее
и снотворное действие
успокаивающее
и снотворное действие
Мочевина (диамид угольной кислоты, карбамид)
163
NH
2
-C-NH
2
O
CO
2
+ 2 NH
3
карбамид
+ H
2
O
150
0
C
450атм.
Мочевина – белое кристаллическое вещество (т.пл. 133
0
С),
растворима в воде. Мочевина – это диамид, обладающий слабыми основными и
нуклеофильными свойствами.
1. Осно́вные свойства
Мочевина обладает слабыми осно́вными свойствами, в отличие от амидов
карбоновых кислот. Причиной является наличие двух аминогрупп и
образование при действии кислот карбкатиона, стабилизированного
делокализацией электронной плотности. Ниже приведено описание строения
мочевины и ее соли методом резонанса.
NH
2
-C-NH
2
O
NH
2
=C
⎯NH
2
O
NH
2
⎯C=NH
2
O
NH
2
⎯C⎯NH
2
O
NH
2
-C-NH
2
O
NH
2
-C
⎯NH
2
OH
NH
2
⎯C⎯NH
2
OH
H NO
3
NH
2
=C
⎯NH
2
OH
NH
2
-C
⎯NH
2
OH
NH
2
-C
=NH
2
OH
NO
3
2. Свойства мочевины как диамида угольной кислоты
а) Гидролиз
NH
2
-C-NH
2
O
H
2
O
NaOH
H
2
O
HCl
NH
4
Cl + CO
2
NH
3
+ Na
2
CO
3
б) Реакции с HNO
2
и Br
2
/NaOH (перегруппировка Гофмана, см. тему
“Амиды карбоновых кислот”)
164
HO-C-OH
O
NH
2
-C-NH
2
O
Br
2
NaOH
H
2
O + CO
2
N
2
+ Na
2
CO
3
+ NaBr
HNO
2
-N
2
в) Конденсация с NH
3
( из (NH
4
)
2
CO
3
), образование гуанидина
NH
2
-C-NH
2
O
+ H
2
O
(NH
4
)
2
CO
3
NH
2
-C-NH
2
NH
гуанидин
Гуанидин – однокислотное основание, сравнимое по силе с NaOH (KOH).
NH
2
-C-NH
2
NH
H
NH
2
-C-NH
2
NH
2
NH
2
=C-NH
2
NH
2
и т.д.
Нитраты и перхлораты гуанидина являются взрывчатыми веществами и входят
в состав ракетного топлива.
3. Нуклеофильные свойства
а) Ацилирование, образование уреидов
CH
3
-C-NH-C-NH
2
O
+ CH
3
-C
O
NH
2
-C-NH
2
O
Cl
O
+ HCl
ацетилкарбамид, ацетилмочевина (уреид)
CH
3
-CH-CH-C-NH-C-NH
2
CH
3
Br
O
O
бромурал, успокаювающее и снотворное средство,
входит в состав валокардина
б) Ацилирование малоновым эфиром
+
O=C
NH-H
NH-H
C
2
H
5
O-C
CH
2
C
2
H
5
O-C
O
O
-2 C
2
H
5
OH
C
N
C
C
N
O
O
O
H
H
малонилмочевина
барбитуровая кислота
Барбитуровая кислота является СН-кислотой, рКа
∼ 10, титруется как
одноосновная кислота.
Для барбитуровой кислоты характерна кето-енольная и лактим-лактамная
таутомерия.
165
C
N
C
CH
2
C
N
O
O
O
H
H
C
N
C
CH
C
N
OH
OH
HO
лактам
кетон
лактим
енол
166
Барбитураты – производные барбитуровой кислоты, являются снотворными
препаратами.
+
O=C
NH
2
NH
2
C
2
H
5
O-C
C
C
2
H
5
O-C
O
O
-2 C
2
H
5
OH
C
N
C
C
C
N
O
O
O
H
H
R
R
/
R
R
/
t
0
(Получение диалкилпроизводных малонового эфира изложено в теме
“Малоновая кислота”.)
а) Снотворные длительного действия:
R=R
’
= -C
2
H
5
барбитал (веронал)
R= -C
2
H
5
, R
’
= -C
6
H
5
фенобарбитал (люминал)
б) Снотворные средней продолжительности действия:
R= -C
2
H
5
R
/
= -CH
2
-CH
2
-CH-CH
3
CH
3
R= -C
2
H
5
R
/
= -CH-CH
2
-CH
2
-CH
3
CH
3
барбамил
этанаминал
в) Снотворные кратковременного действия:
R= -CH
3
R
/
=
гексенал
При передозировке барбитуратов наступает угнетение дыхания с
летальным исходом.
4. Поведение при нагревании
NH
2
-C-NH
2
O
+ NH
2
-C-NH
2
O
NH
2
-C-NH-C-NH
2
O
O
биурет
t
0
C
-NH
3
Биурет дает фиолетовое окрашивание с Cu(OH)
2
, это реакция является
качественной на содержание в соединении амидной группировки –NH-C(O).
166