ОРГАНИЧЕСКИЕ ГАЛОГЕНИДЫ. друг и галогениды Противовирусный препарат «Йодантипирин» Медицинские диагностикумы Полупродукты органического синтеза Мономеры. - презентация

1 ОРГАНИЧЕСКИЕ ГАЛОГЕНИДЫ

2 друг и галогениды Противовирусный препарат «Йодантипирин» Медицинские диагностикумы Полупродукты органического синтеза Мономеры для полимеров

3 1. Классификация галогенидов 1.1.Производные с галогеном при насыщенном атоме углерода А. Алкилгалогениды CH 3 Cl, BrCH 2 CH 2 Br Б. Циклоалкилгалогениды В. Соединения с атомом галогена в -положении к кратной связи Аллилгалогениды CH 2 =CHCH 2 Cl, Пропаргилгалогениды HC C-CH 2 Cl Бензилгалогениды ArCH 2 Br

4 1. Классификация галогенидов 1.2. Галогенопроизводные с галогеном при ненасыщенном атоме углерода С (sp 2, sp) А. Соединения с галогеном при кратной связи Б. Соединения с галогеном в ароматическом ядре Арилгалогениды Алкенил-, алкинилгалогениды CH 2 =CHBr, HC CCl

5 1. Классификация галогенидов 1.3. По характеру галогена различают: фториды, хлориды, бромиды, иодиды CH 3 F, CH 3 Cl, CH 3 Br, CH 3 I 1.4. По числу галогенов: 1.4. По числу галогенов: моно-, ди-, три- и полигалогенопроизводные: CH 3 Cl, BrCH 2 CH 2 Br 1.5. По положению галогена 1.5. По положению галогена (Г) в углеродном скелете в зависимости от характера атома углерода, с которым связан галоген, алкилгалогениды делятся на:

6 2. Номенклатура органических галогенидов 2.1. Тривиальная: СН 3 Cl - хлороформ СHI 3 -иодоформ CHBr 3 – бромоформ H 2 C=CСl-CH=CH 2 - хлоропрен 2.2. Рациональная: 2.2. Рациональная: название по углеводородному радикалу, с которым связан галоген ( по типу неорганических солей): NaCl - хлорид натрия CH 3 CH 2 -Cl - этилхлорид (хлористый этил) CH 2 -CH=Cl - винилхлорид (хлористый винил) CH 2 Cl 2 - метиленхлорид C 6 H 5 CH 2 Cl - бензилхлорид (хлористый бензил) C 6 H 5 CHCl 2 - бензилиденхлорид

7 2.3. Номенклатура ИЮПАК Порядок нумерации определяет кратная связь. Галоген и алкины при нумерации равны по значимости. Нумеруют углеводород и к его названию прибавляют название галогена с указанием его положения:

8 3. Оптическая активность органических соединений Тератогенность (способность вызывать аномалии развития)

9 3. Оптическая активность органических соединений Явление оптической активности было открыто в 1815г. Ж. Б. Био Био (Biot) Жан Батист ( – ) Электромагнитные колебания луча обычного света Плоскополяризованный свет – свет, колебания которого совершаются в одной из возможных плоскостей Обнаружить оптическую активность можно с использованием поляриметра Оптически активное вещество вращает плоскость поляризованного света вправо правовращающим Если вращение плоскости поляризации совершается вправо (по часовой стрелке), то вещество является правовращающим (обозначается «+, d»), влеволевовращающим если вращение происходит влево – то левовращающим (обозначается «-, l») Величина вращения Величина вращения – число градусов, на которые поворачивается анализатор поляриметра для получения максимума прохождения света

10 Открытие энантиомерии (зеркальной изомерии) 1848г. Высшая школа г. Париж СOOHCH(OH)CH(OH)COOH Оптически неактивная винная кислота существует в виде двух типов кристаллов, которые являются зеркальными изображениями друг друга Молекулы, несовместимые с их зеркальными изображениями, диссимметричнымихиральными называются диссимметричными, или хиральными Термин "хиральность" (от греческого cheir - рука) означает, что два предмета находятся в таком отношении друг к другу, как левая и правая рука, т.е. представляют собой зеркальные отображения Луи Пастер –

11 Основы стереохимии Основы стереохимии Вант-Гофф Якоб Хенрик ( ) Нобелевская премия по химии 1901г. Атом углерода, связанный с 4-мя различными заместителями называется ассимитрическим атомом углерода, или хиральными центром Соединения, имеющие в структуре хиральный центр, могут существовать в виде двух стереоизомеров, являющихся зеркальными отображениями друг друга: такие стереоизомеры называются оптическими изомерами, или энантиомерами

12 Энантиомеры - Энантиомеры - пространственные изомеры, называемые также зеркальными изомерами, оптическими изомерами, оптическими антиподами Энантиомерам присущи одинаковые физические свойства, за исключением направления вращения плоскости поляризованного света. Один изомер вращает луч поляризованного света вправо, а другой- влево. Физические свойства энантиомеров 2-метилбутанола-1 Свойство (+, d)-Изомер (-, l)-Изомер Удельное вращение +5,756° -5,756° Температура кипения 128,9 °С 128,9 °С Плотность 0,8193 0,8193 Показатель преломления 1,4107 1,4107 Энантиомеры имеют одинаковые химические свойства и отличаются лишь реакционной способностью по отношению к оптически активным реагентам Совокупность равных количеств энантиомеров называется рацемической модификацией. Рацемическая модификация оптически неактивна. Рацемат невозможно разделить обычными синтетическими приемами.

13 3. Оптическая активность органических соединений Энантиомерия особенно распространена среди природных биологически активных соединений: α- аминокислоты, углеводы, стероиды и др. При этом, как правило, эти соединения существуют в одной энантиомерной форме (одного из оптических изомеров). Например, почти все природные α- аминокислоты существуют в виде правовращающих l-энантиомеров. Напротив, природные углеводы представлены левовращающими или d-энантиомерами.

14 Прямое галогенирование алканов и гомологов бензола – наиболее распространенный промышленный метод получения галогенопроизводных 4. Методы получения органических галогенидов 4.1. Реакции радикального галогенирования углеводородов

15 4. 2. Реакции присоединения галогенов и галогеноводородов (AdE и AdR )

16 4.3. Замещение гидроксильной группы спиртов Замещение гидроксильной группы на атом галогена в спиртах происходит под действием галогеноводородов, галогенидов фосфора или серы наиболее легко образуют галогениды третичные спирты, (дают наиболее стабильные карбокатионы). Вторичные и особенно первичные спирты реагируют гораздо трудней.

17 4.3. Замещение гидроксильной группы спиртов Для получения бромидов чаще всего используют HBr, которая получается в момент реакции между NaBr и H 2 SO 4 Для замещения гидроксила на хлор чаще всего используют PCl 3, PCl 5, POCl 3, POCl 2, SOCl 2. В этом случае реакция легко идет и с первичными спиртами Порядок активности галогенводородов: HI > HBr > HCl >>HF

18 4.4. Получение дигалоидалканов из карбонильных соединений Эти реакции позволяют получать геминальные дигалоидалканы из альдегидов или кетонов и PCl 5, PBr 5, SF 4

19 В лабораторных условиях вместо хлора, удобно использовать более мягкий хлорирующий агент SO 2 Cl 2 - хлористый сульфурил 4.5. Прямое галогенирование ароматического кольца Бромирование происходит труднее, чем хлорирование

20 Barker I.R.L.,Waters W.A., 1951: I 2 /Ag 2 SO 4 /H 2 SO 4 /H 2 O/100 0 С/>1ч, 60% Тронов Б.В., Новиков А.Н., 1960: I 2 /H 2 SO 4 /HNO 3 /AcOH/CCl 4 / С, 15ч, 61%, Чайковский В.К. и др., 1999: ICl/Ag 2 SO 4 /H 2 SO 4 )/20 0 С/15 мин, 74% Olah G.A et al., 1993: NIS/CF 3 SO 3 H/20 0 С/2ч, 86% Me 4 N + ICl - /Ag 2 SO 4 /H 2 SO 4 /20 0 C/15 мин,96% Суперэлектрофильные иодирующие агенты: 4.5. Прямое галогенирование ароматического кольца Краснокутская Е.А., Филимонов В.Д., Лесина Ю.А., Горлушко Д.А. // ЖОрХ. – – Т. 41, вып С Краснокутская Е.А., М.Е. Трусова, В.Д. Филимонов. // ЖОрХ. – – Т. 41, вып. 12. – С Yusubov M.S., Tveryakova E.N., Krasnokutskaya E.A., Perederyna I.A., Zhdankin V. // Synth. Comm. – – Vol P Иодирование в отсутствие растворителя («Зеленая химия»):

21 Этот метод широко используют в лабораторной практике, он подчас более универсален, чем прямое галогенирование 4.6. Косвенный метод введения галогена в ароматическое кольцо через соли диазония Не выделяя диазониевую соль, можно проводить ее замещение на различные галогены по реакции Зандмейера (действие галогенидов на соли диазония в присутствии солей Cu)

22 4.7. Косвенный метод введения галогена в ароматическое кольцо через соли диазония Фтор легко ввести в кольцо через реакцию Шимана Хлористоводородная соль диазония перево- дится в тетрафторборидную, а последняя при нагревании до ~ C разлагается до соответствующего фторбензола

23 Новые методы диазотирования-иодирования ароматических и гетероциклических аминов 30 мин, 90% 30 мин, 84% 60 мин, 75% Krasnokutskaya E.A., Semenischeva N.I., Filimonov V.D., Knochel P. // Synthesis – – P

24 Синтез ароматических полииодидов

25 72 % 68 %83% 75 % 87 % 67 % 41 %63 % 76 % 70% 81% 40 % Первый пример иодо-дезаминирования ароматических аминов без растворителя Gorluschko D.A., Filimonov V.D., Krasnokutskaya E.A., Semenischeva N.I., Go B.S., Hwang H.Yu., Cha E.H., Chi Ki-Whan. Tetr. Lett., 2008, 49, P Filimonov V.D., Semenischeva N.I., Krasnokutskaya E.A., Tretyakov A.N., Hwang H.Yu., Chi Ki-Whan. Synthesis, 2008, 2, P

26 5. Физические свойства органических галогенидов Галогенопроизводные углеводородов - бесцветные газы или жидкости со своеобразным запахом; в воде практически нерастворимы и в большинстве случаев тяжелее ее. При введении в молекулу углеводородов атомов галогена вместе с увеличением молекулярного веса, увеличиваются t o кип, t o пл, d. Эти константы возрастают при переходе от фторпроизводных к иодпроизводным, от моногалогенидов к полигалогенидам. При переходе к полигалогенидам снижаются горючесть, воспламеняемость органических галогенидов. Например, ССl 4 - применяется для тушения пожаров.

27 Это типичные процессы электрофильного замещения ароматического ядра (S E реакции) В лабораторных условиях вместо хлора, удобно использовать более мягкий хлорирующий агент SO 2 Cl 2 - хлористый сульфурил 4.3. Прямое галогенирование ароматического кольца

28 Бромирование происходит труднее, чем хлорирование Благодаря меньшей электро- отрицательности иода сравни- тельно с хлором или бромом, его активность при иодировании очень мала. Иодирование аренов обычно требует специальных условий и осуществляется в присутствии окислителей (Н 2 О 2, НIO 3, ICl, HNO 3 и др.) Метод иодирования в серно-азотной смеси разработан на кафедре орга- нической химии ТПУ в 50-е годы и носит имя авторов -метод Тронова-Новикова.

29 Этот метод широко используют в лабораторной практике, он подчас более универсален, чем прямое галогенирование Аминогруппа легко, в мягких условиях переводится в диазониевую группу 4.4. Косвенный метод введения галогена в ароматическое кольцо через соли диазония

30 Новые методы диазотирования-иодирования ароматических и гетероциклических аминов 30 мин, 90% 30 мин, 84% 60 мин, 75% Krasnokutskaya E.A., Semenischeva N.I., Filimonov V.D., Knochel P. // Synthesis – – P

31 Синтез ароматических полииодидов

32 72 % 68 %83% 75 % 87 % 67 % 41 %63 % 76 % 70% 81% 40 % Первый пример иодо-дезаминирования ароматических аминов без растворителя Gorluschko D.A., Filimonov V.D., Krasnokutskaya E.A., Semenischeva N.I., Go B.S., Hwang H.Yu., Cha E.H., Chi Ki-Whan. Iodination of aryl amines in a water-paste form via stable aryl diazoinium tosylates. Tetr. Lett., 2008, 49, P

33 4.4. Косвенный метод введения галогена в ароматическое кольцо через соли диазония Не выделяя диазониевую соль, можно проводить ее замещение на различные галогены по реакции Зандмейера (действие галогенидов на соли диазония в присутствии солей Cu) Для замещения же диазониевой группы на иод достаточно использовать только KI

34 4.4. Косвенный метод введения галогена в ароматическое кольцо через соли диазония Фтор легко ввести в кольцо через реакцию Шимана Хлористоводородная соль диазония перево- дится в тетрафторборидную, а последняя при нагревании до ~ C разлагается до соответствующего фторбензола