Главная
База знаний "Allbest"
Химия
Кинетические закономерности получения 10-карбоксиметилен-9-акриданона и некоторых его производных циклизацией N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в полифосфорной и концентрированной кислотах
Кинетические закономерности получения 10-карбоксиметилен-9-акриданона и некоторых его производных циклизацией N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в полифосфорной и концентрированной кислотах
Применение акридонов и акридинов в фармакологии и медицине. Получение акридонуксусной кислоты циклизацией N-фенил-N-2-карбоксифенилглицина в среде концентрированной серной кислоты. Сульфокислоты акридона, полифосфорная кислота как реагент для циклизации.
| Рубрика | Химия |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.04.2014 |
| Размер файла | 2,3 M |
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Литературный обзор
- 1.1 Применение акридонов и акридинов в фармакологии и медицине
- 1.2 Синтез 10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 1.2.1 Синтез 10-карбоксиметилен-9-акриданона алкилированием акридона эфирами хлоруксусной кислоты
- 1.2.2 Получение акридонуксусной кислоты циклизацией N-фенил-N-2-карбоксифенилглицина в среде концентрированной серной кислоты
- 1.3 Применение 10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 1.4 Сульфокислоты акридона
- 1.5 Полифосфорная кислота как реагент для циклизации
- 2. Результаты эксперимента и их обсуждение
- 2.1 Синтез N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты
- 2.2 Исследование кинетики циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в ПФК
- 2.3 Изучение термической устойчивости 10-карбоксиметилен-9-акриданона в ПФК
- 2.4 Сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 2.5 Получение сложных эфиров 10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 2.6 Изучение реакций бутиловых эфиров 10-карбоксиметилен-9-акриданонов с N-метил-D-глюкамином
- 2.7 Синтез сложных эфиров 2-сульфо-10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 3. Экспериментальная часть
- 3.1 Фенилглицин
- 3.2 N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота
- 3.3 10-карбоксиметилен-9-акриданон
- 3.4 Термическое разложение 10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 3.5 Термическое разложение 10-карбоксиметилен-9-акриданона в среде полифосфорной кислоты (ПФК)
- 3.6 Эфиры 10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 3.7 Сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона в олеуме
- 3.8 Сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона в концентрированной серной кислоте
- 3.9 Эфиры 2-сульфо-10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 3.10 N-метилглюкамид 10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 3.11 N-метил-D-глюкамид 2-метил-10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 3.12 N-метил-D-глюкамид 2-метокси-10-карбоксиметилен-9-акриданона
- 3.13 Отбор и обработка проб
- Заключение
- Список использованных источников
- Приложения
Введение
В настоящее время 10-карбоксиметилен-9-акриданон (акридонуксусная кислота) и некоторые его производные нашли широкое применение в качестве лекарственных препаратов обладающих рядом ценных свойств, таких как: иммуностимулирующее, противовирусное, противоопухолевое действия. Поэтому поиск новых высокоэффективных веществ в этих рядах соединений, разработка и совершенствование способов их синтеза, создание рецептурных форм, расширение сфер использования этих соединений представляют значительный практический интерес.
При этом бывает важно выявить кинетические закономерности исследуемых реакций, знание которых позволяет получить представление о механизме химического процесса, оптимизировать условия его проведения, установить взаимосвязь строения соединения с его реакционной способностью и т.д.
В связи с изложенным тема дипломной работы "Кинетические закономерности получения 10-карбоксиметилен-9-акриданона и некоторых его производных циклизацией N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в полифосфорной и концентрированной кислотах" является актуальной.
Целью данной работы является определение кинетических закономерностей процесса циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты, процессов термодеструкции 10-карбоксиметилен-9-акриданона в среде полифосфорной кислоты в интересах синтеза производных акридонуксусной кислоты.
Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:
· исследовать термическую устойчивость 10-карбоксиметилен-9-акриданона в среде полифосфорной кислоты;
· выявить закономерности, определяющие скорость образования 10-карбоксиметилен-9-акриданона;
· осуществить сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона;
· синтезировать эфиры сульфированного 10-карбоксиметилен-9-акриданона;
· совместно со специалистами Курского государственного медицинского университета оценить антибактериальную активность синтезированных соединений.
Состав, структура и чистота исходных веществ и продуктов реакции подтверждены с помощью методов тонкослойной хроматографии, ИК-спектротроскопии и хромато-масс-спектрометрии.
Работа выполнена в рамках договоров о научно-техническом содружестве между Институтом биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (ИБФРМ РАН), Саратовским государственным университетом, а также Курским государственным медицинским университетом и ГОУ ВПО Курским государственным техническим университетом. Отдельные разделы работы выполнены в рамках финансируемых НИР (договор №1.173.07 П) с ООО "Полисинтез" г. Белгород и в интересах НТФФ "Полисан" г. Сант-Петербург.
По материалам исследований опубликовано 2 статьи в Известиях КурскГТУ и 1 находится в печати. Отдельные Результаты работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Материалы и упрочняющие технологии-2007" (Курск-2007), межвузовской "Молодежь и 21 век" (Курск-2008) и ХVIII и ХIХ Российской молодежной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Екатеринбург, 2008 - 2009).
полифосфорная кислота циклизация акридон
1. Литературный обзор
1.1 Применение акридонов и акридинов в фармакологии и медицине
Производные акридина применяются в медицине с 1913 г., когда было обнаружено, что акридиновые соединения обладают бактерицидными свойствами. Однако позднее было показано, что эти соединения обладают высокой токсичностью, их растворы имеют высокую кислотность.
Вначале шире применялся акрифлавин. С 1940 г. наблюдалась тенденция к замене акрифлавина профлавином (2,8-диаминоакридином), который применялся в виде полисульфата, менее токсичного, чем акрифлавин, кроме того, химически однородного и образующего нейтральные растворы. На замену обоим препаратам впоследствии вышел 5-аминоакридин, который по своим клиническим качествам не уступал профлавину и, кроме того, не окрашивал кожу пациента. [1]
По-видимому, хлоргидрат 5-амино-1-метилакридина можно считать лучшим из "всех акридиновых бактерицидных средств". [1]
Физиологические свойства акридиновых антибактериальных препаратов, которые делают их особенно ценными при обработке ран, заключаются в следующем: они прочно удерживаются на обрабатываемой поверхности; сохраняют активность в присутствии сывороточных белков; при обычном разведении (0,1%) не вызывают раздражения тканей; более того, большие количества аминоакридинов употребляются для изготовления таблеток, применяющихся при профилактике и лечении септических заболеваний чувствительных по своей природе полостей рта и носоглотки.[1]
После открытия антибактериальных свойств риванола и противомалярийных свойств акрихина началось особенно широкое применение производных акридина в медицине. Однако биологическая активность препаратов группы акридина оказалась значительно шире. Так риванол, акрицид используют для сорбирования на поверхности активированных углеродных волокон и др. [2]
К настоящему времени достоверно установлено, что акридиновые и акридоновые производные обладают антибактериальной, антипаразитарной, противовирусной и противоопухолевой активностью; их применяют для дезинфекции ран, для борьбы с протозойной инфекцией в крови или кишечнике и в некоторых других случаях в медицине. [1,3-21]
Кроме того, производные акридона и акридина имеют широкое применение в качестве красителей. [22-24] Следует отметить, что многие из этих красителей обладают биологической активностью, что может также представлять интерес для фармацевтической промышленности. [25]
Для синтеза многих препаратов указанного ряда в качестве исходного соединения используют акридон. К таким средствам в частности относится 10-карбоксиметилен-9-акриданон, или акридонуксусная кислота, обладающая значительным иммуностимулирующим действием и достаточно широко применяемая в медицинской практике при лечении ряда заболеваний различной этиологии. [25] К настоящему времени получены многочисленные данные об иммуномодулирующих свойствах 10-карбоксиметилен-9-акриданона. В связи с этим большой практический интерес представляет изучение различных способов получения этого соединения и его производных.
1.2 Синтез 10-карбоксиметилен-9-акриданона
1.2.1 Синтез 10-карбоксиметилен-9-акриданона алкилированием акридона эфирами хлоруксусной кислоты
В настоящее время наиболее отработанным способом получения акридоуксусной кислоты является ее многостадийный синтез по схеме приведенной ниже (уравнения 1 - 5), последней стадией которого является алкилирования полученного акридона эфирами монохлоруксусной кислоты. [26,27] Первая стадия этого процесса - синтез N-фенилантраниловой кислоты по реакции Ульмана из орто-хлорбензойной кислоты и анилина в присутствии поташа и хлорида меди (I) как катализатора (уравнение 1).
(1)
Полученную таким образом N-фенилантраниловую кислоту подвергают циклизации в концентрированной серной кислоте (уравнение 2).
(2)
Акридон алкилируют бутиловым эфиром хлоруксусной кислоты (получаемым по реакции этерификации, уравнение 3) в различных условиях: в среде полярных апротонных растворителей, например, диметилформамида (ДМФА), либо в условиях межфазного катализа (уравнение 4).
(4)
Сложный эфир акридонуксусной кислоты подвергают омылению (уравнение 5) с последующим выделением целевого продукта традиционными способами.
(5)
1.2.2 Получение акридонуксусной кислоты циклизацией N-фенил-N-2-карбоксифенилглицина в среде концентрированной серной кислоты
В ранних работах [28] имеются сведения о возможности осуществления синтеза 10-карбоксиметилен-9-акриданона из N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты при нагревании в среде концентрированной серной кислоты. Этот способ выгодно отличается от обсуждаемых в разделе 1.2.1, поскольку значительно сокращается количество промежуточных стадий (уравнение 6):
(6)
Необходимую для этого N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота можно получать следующими способами.
Впервые синтез N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты был описан в работе [29], в которой было предложено получать ее взаимодействием N-фенилантраниловой кислоты с формальдегидом и циановодородом (или цианидом щелочного металла). Получаемый таким образом нитрил подвергали омылению, в результате чего получали N,N-дифенилглицин-2-карбоновую кислоту (уравнение 7):
(7)
Получаемая таким образом N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота описана как белое кристаллическое (иглы или вытянутые призмы) вещество с т. пл.165-167 оС (из метанола). Однако выход N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в этом процессе не указан, и это позволяет предполагать, что он не являлся значительным. [29]
Другой способ синтеза N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты, основанный на взаимодействии калиевых солей о-хлорбензойной кислоты и N-фенилглицина в присутствии бронзы и поташа, представлен в работе [28], который нами в дальнейшем и совершенствовался (уравнение 8):
(8)
При анализе представленной в данной работе методики синтеза вызывает сомнение указанный в ней близкий к количественному выход целевого продукта реакции при весьма значительном количестве операций по выделению продукта. Можно предположить, что авторами указан выход в расчете на неочищенное вещество, либо указан выход продукта после перекристаллизации.
Авторами использован ряд операций (в частности, растворение продукта сначала в растворе соды, затем в растворе ацетата натрия, кипячение технического продукта с бензолом), которые можно считать неудобными и нецелесообразными в производственных условиях.
Практически полное воспроизведение указанной методики в работе [26] подтверждает наши предположения, т.к. выход технического продукта по данным этой работы составляет не более 65 %.
Методика получения 10-карбоксиметилен-9-акриданона циклизацией N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в концентрированной серной кислоте в работе [28] также не содержит сведений о выходе целевого вещества, по-видимому, в связи с его низкими значениями.
Таким образом, имеющиеся в литературе сведения в целом показывают принципиальную возможность и перспективность разработки способа получения 10-карбоксиметилен-9-акриданона, основанного на циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты. Основными путями такой разработки могут явиться усовершенствование способа синтеза N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты, а также использование новых циклизующих агентов при наличии информации о кинетических параметрах процесса циклизации. [28,30-41]
1.3 Применение 10-карбоксиметилен-9-акриданона
Широко известно, что производные акридона используются как аналитические регенты [24; 42], действие которых основано на способности соединений данного ряда к флуоресценции и ее подавлении при различных рН и других условиях. В частности, известно применение акридонуксусной кислоты в качестве реагента для анализа сложных смесей аминокарбоновых кислот. [43, 44]
Впервые биологическая (противовирусная) активность акридонуксусной кислоты и ее производных была показана американскими исследователями в 1972г. - натриевая соль акридонуксусной кислоты показала высокий уровень защиты против западного и восточного энцефалита, гриппа и герпеса.
К настоящему времени доказано, что 10-карбоксиметилен-9-акриданон относится к новому классу противовирусных, противоопухолевых и иммуномодулирующих препаратов и представляет собой индуктор эндогенного интерферона. Он обладает целым рядом ценных фармакологических свойств (низкой токсичностью, отсутствием аллергенного, мутагенного и эмбриотоксического действия на организм). Важным фармакологическим свойством акридонуксусной кислоты является отсутствие метаболического расщепления в печени и кумулирования в организме. [45-55]
В данном соединении одновременно сочетаются высокая липофильность, обусловленная плоским гетероароматическим кольцом, и гидрофильность за счет кольцевой кетогруппы и бокового остатка уксусной кислоты у атома азота (формула 9).
(9)
Такое химическое строение акридонуксусной кислоты позволяет предположить наличие у нее высокой биологической активности, обусловленной как возможным влиянием на рецепторный аппарат клетки, так и влиянием на метаболические реакции в организме. [41, 42, 47]
В дальнейшем был синтезирован целый ряд различных соединений - нитро - и галогензамещеных в ароматическом кольце акридонуксусных кислот, а также различных сложных эфиров в качестве потенциальных индукторов эндогенного интерферона. Однако исследования показали, что подавляющее большинство вновь синтезированных замещенных в кольце производных, равно как и замена остатка уксусной кислоты в десятом положении гетероароматического кольца приводит к соединениям с гораздо более высокой токсичностью по сравнению с незамещенной акридонуксусной кислотой. [56]
Наиболее известные и применяемые в медицинской и ветеринарной практике низкомолекулярные индукторы эндогенного интерферона - соли незамещенной акридонуксусной кислоты: натриевая - Камедон и Неовир, с N,N-диметиламиноизопропилглюкозой - анандин; и с N-метилглюкамином - циклоферон. [6,11,31-33,49,56-69] Однако, вряд ли можно согласиться с мнением авторов работы [56] о том, что в данном химическом ряду наиболее эффективным препаратом является сама незамещенная акридонуксусная кислота. Нам представляется, что авторами Ершовым Ф.И., Романоцовым М.Т. и др. рассмотрено лишь ограниченное количество производных данного соединения. Таким образом, нам представляется целесообразным продолжение исследований в рядах производных 10-карбоксиметилен-9-акриданона с целью поиска более эффективных физиологически активных веществ различного назначения, в том числе и на основе принципов микрокапсулирования и доставки биологически-активных веществ к биомишеням на базе наноструктурных образований.
1.4 Сульфокислоты акридона
Из литературных источников известно множество способов получения сульфированных производных акридона. [68] Некоторые сульфокислоты могут быть получены циклизацией дифениламина (уравнение 10):
(10)
Также известно, что такие кислоты могут быть получены взаимодействием фенилантраниловой кислоты с большим избытком H2SO4 [69], а также взаимодействием акридонов с большим количеством (5 - 10 кратным избытком по массе) серной кислоты. Аналогично была получена 6-нитроакридон-2-сульфокислота. [70]
Такие сульфокислоты могут быть превращены в хлорангидриды, эфиры и амиды стандартными способами.9-акриданон-2-сольфоновая кислота обладает флуоресцентными свойствами.
Эти кислоты могут быть подвергнуты десульфированию кипячением с 30 % H2SO4 в течение 3 часов.
Найдено, что акридон-2-сульфокислота обладает бактерицидной активностью в отношении ряда фитопатогенных микроорганизмов. [71; 72]
Таким образом, акридонсульфокислоты, являющиеся побочными продуктами реакции получения соответствующего акридона в концентрированной серной кислоте, могут иметь практическое значение как антимикробные препараты и средства защиты растений. Причем исследуемые соединения не обладают токсическим действием, поэтому их концентрация может быть увеличена в два и более раз, следовательно, таким образом можно повысить и их антимикробную активность
1.5 Полифосфорная кислота как реагент для циклизации
Смесь полифосфорных кислот, обычно называемая просто "полифосфорной кислотой" (ПФК), до настоящего времени продолжают исследовать и применять в области органического синтеза в таких реакциях, как этерификация, циклизация, перегруппировки, гидролиз, конденсация, и т.д. [73-85]
Общий вид полифосфорной кислоты может быть представлен следующим образом (формула 11):
(11)
Принято классифицировать ПФК по процентному содержанию фосфорного ангидрида и воды, из которых готовят смесь, и обычно указывается только процентное содержание Р2О5. В состав смеси при процентном содержании ангидрида до 85%, кроме пирофосфорной и ортофосфорной кислот, входят только линейные полифосфорные кислоты. А при более высоком содержании Р2О5 в смесях содержатся также соединения трехмерной структуры и циклические соединения. [86]
Эффективность ПФК как химического реагента в органической химии обусловлена сочетанием различных свойств смеси. В ПФК хорошо растворяются органические соединения различных типов, следовательно, она имеет ряд преимуществ перед очень близким к ней по многим свойствам фосфорным ангидридом. Вода, образующаяся при взаимодействии с ПФК, связывается ангидридными группами с образованием новых кислотных групп. Удаление ее таким образом может играть существенную роль для сохранения эффективной кислотности реакционной смеси по мере выделения воды при реакции, т.к. вода является более сильным основанием, чем многие органические соединения, вступающие в реакцию под действием ПФК. Как дегидратирующий агент ПФК действует гораздо мягче, чем фосфорный ангидрид. В связи с этим местный перегрев реакционной смеси, содержащей ПФК, происходит редко.
Вместо ПФК можно применять другие кислотные катализаторы или дегидратирующие агенты. Но во многих случаях все же лучше применять ПФК, т.к. при этом достигается увеличение выходов, реакции легко осуществимы и отсутствуют нежелательные побочные реакции.
ПФК часто применяют вместо таких гораздо более сильных реагентов, как хлористый алюминий или концентрированная серная кислота. К преимуществам ПФК по сравнению с концентрированной серной кислотой относится то, что ПФК не обладает заметным окислительным действием и лишь в незначительной степени проявляет склонность к замещению атомов водорода в ароматическом ядре или не проявляет ее вообще. [82,86]
Исходя из перечисленных свойств, нам представлялось целесообразным исследовать возможность использования ПФК для циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты, а также изучить кинетические особенности этих реакций, термическую стабильность изучаемых веществ, в том числе и с целью синтеза их производных.
2. Результаты эксперимента и их обсуждение
2.1 Синтез N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты
Получение N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты осуществлялось нами реакцией о-ХБК и фенилглицина при использовании поташа в качестве акцептора хлороводорода и хлорида меди (I) в качестве катализатора в бутаноле, содержащем не более 20 % растворенной воды по схеме (уравнение 12)
(12)
Синтез исходного фенилглицина осуществляли по схеме (уравнение 13):
(13)
Качество полученного нами фенилглицина полностью соответствовало литературным данным (Тпл=124 - 126 єС). [87] ИК-спектр полученного фенилглицина приведен в приложении А.
Замена воды бутанолом в реакции (уравнение 12) позволила снизить пенообразование реакционной массы и исключить ряд вспомогательных операций при выделении целевого продукта (экстракция бензолом, обработка ацетатом натрия и т.д.). При этом достигался стабильный выход целевого вещества не ниже 75 %.
Важно подчеркнуть, что выделение N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты из водного раствора ее калиевой соли после осветления активированным углем производилось нами путем прибавления раствора соли к раствору хлороводородной кислоты при интенсивном перемешивании (особенно при добавлении первых порций раствора соли.). При этом целевая N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота выделяется в виде кристаллической массы белого или желтоватого цвета. Изменение порядка смешения указанных реагентов приводит к выделению N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в виде коричневого масла, которое может кристаллизоваться в течение весьма продолжительного времени (от 30 мин до нескольких часов). При этом продукт образуется в виде кристаллической желто-коричневой массы, содержащей дополнительные примеси, обнаруживаемые методом ТСХ. Температуры плавления образцов также различаются. Структура N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты подтверждена методом ИК-спектроскопии. Синтезированная нами N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота использовалась для синтеза 10-карбоксиметилен-9-акриданона и кинетических исследований.
2.2 Исследование кинетики циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в ПФК
С целью синтеза 10-карбоксиметилен-9-акриданона из N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты нами была осуществлена ее циклизация. В качестве циклизующего агента (на основе проведенного анализа литературных данных) нами выбрана полифосфорная кислота (с содержанием P2O5 80±0,5%).
Циклизацию проводили используя как перекристаллизованную, так и техническую N,N-дифенилглицин-2-карбоновую кислоту в среде ПФК при соотношении N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота: ПФК 1: 4 по массе (уравнение 14). Такое соотношение является оптимальным при используемой полифосфорной кислоты (с содержанием P2O5 80±0,5%). [88]
(14)
При комнатной температуре исходное вещество плохо растворялось, смесь была вязкой, перемешивалась с трудом, но при нагревании вязкость снижалась, а N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота растворялась. Реакцию циклизации проводили при различных температурных режимах: 70єС, 80єС, 90єС и 100єС. Об окончании реакции судили по результатам тонкослойной хроматографии.
В результате реакции была получена акридонуксусная кислота с выходом от 89 до 99% от теоретически возможного. Состав и структура полученного соединения подтверждены методами ИК-спектроскопии (см. приложение А). В ИК-спектре N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты присутствуют полосы поглощения соответствующие колебаниям ОН, СН-связей (область 2500 - 3500), колебаниям С=О карбоксильной группы связанной с ароматическим ядром (1700 см-1), колебаниям С=О карбоксильной группы алифатического остатка (1720 см-1), а также колебаниям С=С связей ароматических ядер (1600 - 1700 см-1).
Для изучения кинетики расходования исходной N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты по ходу процесса отбирали пробы через определенные интервалы времени по методике, описанной в разделе 3.12.
Полученные пробы анализировали по методике описанной в разделе 3.12 при помощи видеоденситометра "Сорбфил". Кинетические кривые расходования N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты при различных температурах проведения процесса циклизации представлены на рисунке 1.
А Б
Рисунок 1 - А - Кинетические кривые расходования N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты при ее циклизации в ПФК (А) и их анаморфозы (Б): 1 - при 70 єС; 2 - при 80 єС, 3 - при 90 єС; 4 - при 100 єС, Б - Анаморфозы.1-при 70 єС, 2-при 80 єС, 3-при 90 єС, 4-при 100 єС.
По полученным кинетическим кривым были рассчитаны константы скоростей реакции согласно следующим рассуждениям.
Как видно из рисунка кинетические кривые для изучаемых реакций могут быть описаны кинетическим уравнением для реакции первого порядка, следовательно уравнение анаморфозы имеет вид:
lnC0/C=kф, (15)
где С0 - исходная концентрация N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты, С - текущая концентрация N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты. С учетом того, что б=С/С0, получаем
ln (1/б) = kф (16).
Таким образом, в координатах ln (1/б) от ф получаем прямую линию, тангенс угла наклона которой равен константе скорости (рисунок Б).
Значение рассчитанных констант скорости приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Константы скорости реакции циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в ПФК при различных температурах
|
t, єС |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
|
Константа скорости (с-1) |
0,0004004 |
0,0006058 |
0,0011561 |
0,0028621 |
Энергию активации определяли графическим способом, для этого строили график зависимости ln (k) от 1/R (t+273). Данные для построения графика представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Исходные данные для расчета энергии активации циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в ПФК
|
t, єС |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
|
1/R (t+273) |
0,000351 |
0,000341 |
0,0003315 |
0,000323 |
|
|
ln (k) |
-7,82305 |
-7,40896 |
-6,762703 |
-5,8562 |
Согласно уравнению Аррениуса:
k = Ae-Ea/RT (17)
Прологарифмировав это уравнение, получаем уравнение зависимости ln (k) от 1/R (t+273), которое описывается прямой линией.
ln (k) = ln (A) - Ea/RT (18)
Следовательно, в координатах ln (k) от 1/RT тангенс угла наклона прямой будет равен энергии активации процесса.
Зависимость ln (k) от 1/R (t+273) при циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты ПФК представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Зависимость ln (k) от 1/R (t+273) при циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в ПФК; для расчета энергии активации.
Таким образом, для реакции циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в ПФК энергия активации составила 70 кДж/моль.
2.3 Изучение термической устойчивости 10-карбоксиметилен-9-акриданона в ПФК
Известно, что 10-карбоксиметилен-9-акриданон способен разлагаться при плавлении с образованием преимущественно N-метилакридона, который сублимируется из реакционной массы и конденсируется в виде желтых игл на холодной поверхности (19), по схеме. [28]
(19)
Действительно, в масс-спектре полученного таким образом соединения (рисунок 3) нами зарегистрирован пик молекулярного иона (М+, m/z) 209, что соответствует брутто-составу С14Н11NO и подтверждает образование N-метилакридона.
Рисунок 3 - Масс-спектр продукта, полученного при термическом разложении 10-карбоксиметилен-9-акриданона в отсутствие ПФК
Однако, такой процесс протекает при высокой температуре (выше 240°С). Образование 10-карбоксиметилен-9-акриданона в ПФК происходит при более низких температурах. Тем не менее, при проведении реакции циклизации N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты важно знать, при каких условиях и с какой скоростью образовавшийся 10-карбоксиметилен-9-акриданон в ПФК начнет подвергаться разложению.
Можно было ожидать, что при нагревании растворов 10-карбоксиметилен-9-акриданона в ПФК также будет получаться N-метилакридон. С целью изучения термической устойчивости 10-карбоксиметилен-9-акриданона в ПФК использовали растворы с соотношением 10-карбоксиметилен-9-акриданон: ПФК 1: 10 и 1: 4.
Нами показано, что 10-карбоксиметилен-9-акриданон не разрушается в ПФК при нагревании до 150 оС. Повышение температуры выше 150 оС приводит к выделению пузырьков газа, а реакционная масса начинает заметно темнеть. Установлено, что основным продуктом реакции является акридон (уравнение 20). [89, 90, 91, 92]
(20)
В масс-спектре полученного продукта реакции (рисунок 4) зарегистрирован пик молекулярного иона (М+, m/z) 195, что соответствует брутто-составу С13Н9NO и что подтверждает образование акридона. Пики ионов 50, 74, 75, 77, 153, 167 (рисунок 3), а также пик 181 (рисунок 3) являются типичными для структуры акридина. [93]
Рисунок 4 - Масс-спектр продукта, полученного при разложении 10-карбоксиметилен-9-акриданона в ПФК
При анализе реакционной смеси методом ТСХ помимо акридона обнаружены продукты реакции неустановленной структуры, не обладающие голубой флуоресценцией, в отличие от производных акридина. Как и следовало ожидать, с повышением температуры скорость разложения 10-карбоксиметилен-9-акриданона возрастает. Увеличение содержания 10-карбоксиметилен-9-акриданона в растворе ПФК сопровождается снижением скорости разложения (рисунок 5).
Рисунок 5 - Степень расходования акридонуксусной кислоты при нагревании в ПФК при 190 єС при соотношении акридонуксусной кислоты: ПФК 1: 4 (1) и 1: 10 (2) по массе.
При соотношении 10-карбоксиметилен-9-акриданон: ПФК 1: 10 константа скорости разложения 10-карбоксиметилен-9-акриданона изменяется от 6,03 10-5 мин - 1 при 180 єС до 25,48 10-5 мин - 1 при 200 єС.
Проведенный на основе этих данных расчет энергии активации показал, что при соотношении 10-карбоксиметилен-9-акриданон: ПФК 1: 4 энергия активации процесса пиролиза составила 83 кДж/моль, при соотношении 10-карбоксиметилен-9-акриданон: ПФК 1: 10 энергия активации процесса пиролиза составила 128 кДж/моль.
Таким образом, можно сделать заключение о том, что циклизация N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты при относительно невысоких температурах (ниже 150 єС) преимущественно протекает с образованием 10-карбоксиметилен-9-акриданона, который в этих условиях является веществом весьма стабильным, что позволяет обеспечить его высокие выходы.
При повышении температуры реакционной массы заметней начинает проявляться термическая деструкция продукта реакции, сопровождающаяся образованием акридона. [89, 90, 91, 92] Эти результаты могут быть использованы при выработке рекомендаций для организации промышленного производства 10-карбоксиметилен-9-акриданона с использованием в качестве реагента и растворителя ПФК.
2.4 Сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона
Известно, что сульфопроизводные акридона обладают антимикробной активностью. [94,95] Поэтому представляло интерес осуществить сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона, оценить его антибактериальную активность, а также определить кинетические параметры этого процесса. Можно ожидать, что по аналогии с процессом сульфирования акридона [95] сульфирование 10 - карбоксиметилен-9-акриданона в среде высококонцентрированной серной кислоты будет протекать по схеме (21):
(21)
Чистоту исходных соединения и продуктов реакции проверяли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ). Кинетические исследования проводили с использованием видеоденситометра "Сорбфил", обработку хроматограмм проводили по программе "Сорбфил 1.8". Для анализа применяли высокоэффективные пластины "Сорбфил" ПТСХ-П-В-УФ. В качестве элюента использовали предварительно подобранный состав подвижной фазы.
Поскольку ранее нами было показано, что 10-карбоксиметилен-9-акриданон не устойчив при нагревании в кислой среде и подвергается деструкции, сначала сульфирование акридонуксусной кислоты осуществили действием 20 % -ного олеума при соотношении 2 мл олеума на 1 г 10-карбоксиметилен-9-акриданона. Исходное вещество небольшими порциями прибавляли к олеуму при перемешивании, не допуская разогревания реакционной массы выше 30 єС.
После обработки реакционной массы был выделен единственный продукт реакции с выходом 67 %. Структура полученного соединения подтверждена методом ИК-спектроскопии (приложение А).
Полоса в области 3430 см-1 соответствует валентным колебаниям групп - ОН (сульфо - и карбоксильной групп), полосы в области 2900-2850 см-1 - СН; полоса в области 1738 см-1 - С=О карбоксильной группы, область 1621 см-1 соответствует колебаниям С=О акридонового кольца, полосы в области 1607-1540 см-1 соответствуют колебаниям С-С связей ароматических ядер. Группа полос в области 1470-1000 см-1 соответствует валентным колебаниям групп S=О, а также деформационным колебаниям связей С-С, С-Н и др. Полученное соединение представляет собой ярко-желтое мелкокристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сильно разбавленные (менее 1 мг на 1 л воды) водные растворы его имеют выраженную голубую флуоресценцию.
Изучено также и сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона концентрированной (93,4±0,5 %) серной кислотой. Реакцию вели при мольном соотношении исходных реагентов 10-карбоксиметилен-9-акриданон: концентрированная серная кислота 1: 9 и при температурах 140 єС, 150 єС, 160 єС.
Найдено, что сульфирование серной кислотой по сравнению с олеумом требует более жестких условий реакции. Сульфирование при 140 єС протекает лишь за 7 часов, продукт реакции, выделяемый при этом, по данным ИК-спектроскопии и ТСХ, идентичен продукту, полученному в олеуме.
Повышение температуры реакционной массы до 150, а затем до 160 єС сопровождалось сокращением продолжительности процесса до 4-х и 2-х часов соответственно. При этом полученные продукты с повышением температуры в реакционной смеси приобретали все более выраженный оранжевый оттенок. Выход продукта составил 61-65 %.
Кинетические кривые расходования 10-карбоксиметилен-9-акриданона при его сульфировании в концентрированной серной кислоте представлены на рисунке 6. Как видно из рисунка 6, в изученных условиях ход реакции соответствует кинетическому уравнению реакции первого порядка. Методом количественной ТСХ с денситометрией по разработанной нами методике [97] были определены константы скорости реакций при различных температурах и рассчитана энергия активации процесса, составившая 81 кДж/моль.
Рисунок 6 - примеры кривых расходования исходного 10-карбоксиметилен-9-акриданона при его сульфировании при 140 єС (1), 150 єС (2), 160 єС (3).
Дальнейшее повышение температуры реакционной массы сопровождалось деструкцией исходного соединения: помимо сульфопроизводного 10-карбоксиметилен-9-акриданона в продукте так же обнаружена примесь, идентифицированная нами методом ТСХ как N-метилакридон (продукт декарбоксилирования 10-карбоксиметилен-9-акриданона), а сам продукт реакции приобретал выраженный коричневый цвет, что свидетельствует о его загрязнении смолистыми примесями.
Микробиологические исследования показали наличие бактерицидной активности полученного соединения по отношению к тест-штаммам микроорганизмов (приложение Б). При этом можно отметить, что введение сульфогруппы приводит к повышению антимикробной активности исследуемого соединения.
2.5 Получение сложных эфиров 10-карбоксиметилен-9-акриданона
Реакцией этерификации 10-карбоксиметилен-9-акриданона в избытке соответствующего спирта в присутствии концентрированной серной кислоты в качестве катализатора были синтезированы этиловый, изопропиловый, бутиловый, пентиловый, изопентиловый и октиловый эфиры. Чистота полученных продуктов подтверждена методом ТСХ, а структура - методами ИК-спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии (приложения А).
Как видно из рисунков представленных в приложениях А, в ИК-спектрах полученных эфиров наблюдается сдвиг полосы поглощения, соответствующей колебаниям С=О-группы, от 1725 (соответствует свободной группе СООН) до 1740-1750 см-1 (соответствует сложноэфирной группе), что хорошо согласуется с литературными данными. [93]
Следует отметить, что с наименьшим выходом не более (30 %) получается изопропиловый эфир 10-карбоксиметилен-9-акриданона. Таким образом, изопропиловый спирт может быть рекомендован в качестве растворителя, например, для промывки или перекристаллизации различных производных 10-карбоксиметилен-9-акриданона.
Максимальные выходы эфиров (85 - 90 %) имеют место в случае использования бутанола-1 и пентанола-1. При получении октилового эфира наблюдается снижение выхода, что связано с образованием диоктилового эфира, который хорошо растворяет целевой продукт, но с трудом удаляется из реакционной массы даже при вакууме 7 мм рт. ст.
(22)
Масс-спектр бутилового эфира представлен на рисунке приложения А, в нем присутствует пик молекулярного иона (M+,m/z) 310, что соответствует брутто-формуле С19Н19NO3, и служит дополнительным подтверждением структуры синтезированного нами 10-карбоксиметилен-9-акриданона.
Синтезированные эфиры 10-карбоксиметилен-9-акриданона были использованы нами для получения других производных этого соединения.
В частности, взаимодействием этилового эфира 10-карбоксиметилен-9-акриданона с избытком полиэтиленгликоля-400 (ПЭГ-400) и эквимольным количеством ПЭГ-6000 при катализе этанолятом натрия, были получены соответствующие полиэтиленгликоливые эфиры 10-карбоксиметилен-9-акриданона. В хроматограмма указанных эфиров отсутствуют пятна соответствующие исходному 10-карбоксиметилен-9-акриданону и продуктам его термической диструкции. Эфиры ПЭГ-400 и ПЭГ-6000 образует при растворении в воде устойчивую ультрамикрогетерогенные (наноразмерные) дисперсные системы, в отличие от исходного этилового эфира, который в воде не растворим.
2.6 Изучение реакций бутиловых эфиров 10-карбоксиметилен-9-акриданонов с N-метил-D-глюкамином
С целью поиска новых физиологически активных веществ в ряду 10-карбоксиметилен-9-акриданона нами исследованы реакции бутиловых эфиров 2-метокси-, 2-метил - и незамещенного 10-карбоксиметилен-9-акриданонов с N-метил-D-глюкамином (уравнение 23):
(23)
Обнаружено, что при кипячении раствора эквимольных количеств бутилового эфира 10-карбоксиметилен-9-акриданона и N-метил-D-глюкамина в бутаноле-1 образуется N-метил-D-глюкамид 10-карбоксиметилен-9-акриданона, который значительно хуже растворяется в бутиловом спирте и выпадает из реакционной смеси в виде бледно-желтых игольчатых кристаллов.
В аналогичных условиях были получены N-метил-D-глюкамиды 2-метил - и 2-метокси-10-карбоксиметилен-9-акриданонов.
Чистота полученных соединений подтверждена методом ТСХ, а структура методом ИК-спектроскопии (приложения А). Как видно из ИК-спектров (приложения А), полоса поглощения в области 1740 см-1, соответствующая колебаниям сложноэфирной группы в исходном эфире, в продукте реакции сдвигается в область 1640 см-1 (амидная группа), что соответствует литературным данным. [93]
Для синтезированных соединений обнаружена антимикробная активность (приложение Б).
2.7 Синтез сложных эфиров 2-сульфо-10-карбоксиметилен-9-акриданона
Представляло интерес получить эфиры сульфированного 10-карбоксиметилен-9-акриданона, от которых, помимо выраженной поверхностной активности, можно было бы ожидать более высокой антимикробной активности по сравнению с исходным соединением.
Нагреванием сульфированного 10-карбоксиметилен-9-акриданона в избытке соответствующего спирта были синтезированы бутиловый, октиловый и дециловый эфиры (уравнение 24):
(24)
Чистота полученных соединений также подтверждена методом ТСХ, а структура - методом ИК-спектроскопии (приложение А). Хорошо видно, что этерификация карбоксильной группы сопровождается сдвигом полосы поглощения, соответсвующей валентным колебаниям группы С=О на 9 см-1 - от 1738 см-1 в свободной кислоте до 1747 см-1 в сложном эфире, что хорошо согласуется с литературными данными. [93]
По своему строению эти вещества являются анионогенными поверхностноактивными веществами. Что и подтверждается на практике при проверке высказанного нами выше предположения. Эти их свойства могут быть использованы в практических целях. Например, в качестве добавки в моющие средства для придания им антибактериальных свойств.
Микробиологические исследования полученных эфиров показали наличие у них умеренной бактерицидной активности по отношению к тест-штаммам микроорганизмов (приложение Б), однако, эта активность выражена в меньшей степени по сравнению с исходным соединением. Тем не менее, полученные эфиры могут представлять практический интерес в качестве веществ, сочетающих свойства поверхностно-активного соединения и антимикробного препарата.
3. Экспериментальная часть
Исходные вещества перед проведением реакций подвергали анализу физико-химическими и химическими методами. Очистка растворителей, и приготовление растворов производились непосредственно перед началом проведения эксперимента.
В данной дипломной работе строение исходных, промежуточных и конечных продуктов реакций подтверждали с помощью метода тонкослойной хроматографии, ИК-спектроскопии (ИК-Фурье спектрометр типа IR-200, фирма Nicolet, таблетки в КBr), и хромато-масс-спектрометрии (хромато-масс-спектрометр Varian, детектор Saturn-2000 с ионизацией электронным ударом) с использованием библиотечной базы данных масс-спектров "NIST2005". Масс-спектры записывались на системе ВЭЖХ-МС Thermo Scientific, оснащенной фотодиодноматричным и масс-селективным LXQ детекторами фирмы Финниган с ионизацией в электроспрее, колонка Wakosil II 5C 18 RS, длинной 150 мм, внутреннем диаметром 2 мм; подвижная фаза: ацетонитрил-вода (соотношение 3: 1 содержащая 0,1% уксусной кислоты), скорость тока подвижной фазы - 0,15 мл\мин, объем вводной пробы 2 мкл; потенциал, прикладываемый к распылительному капилляру 4,9 кВ; температура десольвирующего капилляра 300 єС.
Чистоту исходных и промежуточных соединений, а также продуктов реакции проверяли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ). Состав и структуру продуктов реакции подтверждали данными ТСХ (сравнением с эталонными образцами). Обработку хроматограмм и кинетические исследования проводили на высокоэффективных пластинах "Sorbfil", ПТСХ-АФ-В-УФ, на денситометре "Сорбфил", с помощью программы "Сорбфил 1.8".
Для работы использовали следующее сырье:
N-Фенилглицин по ГОСТ 313 с.1;
Калий углекислый ГОСТ 10690 с.1;
Кислота соляная техническая ГОСТ 857 м. Б сод.31,5%;
Медь хлорид ГОСТ 164 "ч" (монохлористая медь);
о-Хлорбензойная кислота по ТУ (поставка заказчика по финансируемой теме, договор №1.172.07 Р);
Уголь активированный ГОСТ 4453 марки ОУ-А, осветляющей способностью по метиленовому голубому 250 мг на 1 г.
3.1 Фенилглицин
В колбу засыпают 52,9 г (0,1 моль) соли Мора и заливают 45 мл дистиллированной воды. Содержимое колбы перемешивают 10-15 минут и далее медленно вливают раствор 10,8 г (0,27 моль) NaOH в 20 мл воды. К образовавшемуся зелено-синему гидроксиду железа (II) приливают раствор 12,8 г (0,135 моль) монохлоруксусной кислоты и 20 мл воды и 12,6 г (0,135 моль) анилина. Смесь нагревают при перемешивании до 90 - 94 оС и выдерживают её при этой температуре 2 часа. Затем смесь охлаждают до 60-70 оС и содержимое колбы фильтруют.
Коричневый осадок на фильтре промывают горячей водой (90 оС) объемом 300 мл, переносят в стакан, добавляют 20 мл воды, содержащей 6 г (0,15 моль) NaOH. Смесь доводят до кипения при постоянном перемешивании. Образовавшуюся густую массу фильтруют и промывают небольшим количеством горячей воды.
В полученный фильтрат, содержащий натриевую соль фенилглицина, добавляют 1 г активированного угля и доводят до кипения. Затем уголь отфильтровывают, фильтрат охлаждают до +10 оС и осторожно по каплям приливают концентрированную соляную кислоту до рН = 5 - 6. Выпавший белый осадок фенилглицина фильтруют и промывают ледяной водой на фильтре и сушат в сушильном шкафу при температуре не выше 90 оС. Выход продукта составляет 12,5 г.
Тпл= 124 - 126 оС (Тпл= 124 - 126 оС [87]).
Выход: 82,8 %. ИК-спектр (КBr), см-1 (см. приложение А, рисунок А.1): 3023,61-2718,57 см-1 (ОН, =С-Н, СН), 1656,77 см-1 (>С=О), 1495,10-1421,03 см-1 (С-Саром.).
3.2 N,N-дифенилглицин-2-карбоновая кислота
В смесь фенилглицина, о-хлорбензойной кислоты и поташа порционно в течении 5 - 10 минут при постоянном перемешивании приливают бутанол разогретый до 40°С. Далее полученную суспензию нагревают до кипения с обратным холодильником. Далее добавляют CuCl и нагревают, постепенно повышая температуру до 106°С. Далее отгоняют бутанол с водяным паром. Затем в реакционную смесь добавляют 500 мл горячей воды (70 - 90°С), смесь перемешивают, добавляют 7 мл 25 % -ного раствора KOH и 10 г активированного угля и кипятят 15 минут. Отфильтровывают от угля. В предварительно приготовленный раствор, состоящий из 300 мл горячей (70 - 90°С) воды и 150 мл концентрированной соляной кислоты, приливают 20 - 30 мл горячего фильтрата, при этом выпадает маслянистая жидкость, которая через некоторое время кристаллизуется в белые кристаллы. Только после этого вливаем оставшуюся часть фильтрата при интенсивном перемешивании. Далее смесь перемешивают еще в течение 5 минут и фильтруют. Осадок промывают 1500 мл горячей воды (80 - 90°С). Осадок отжимают и сушат в сушильном шкафу при 90°С и принудительной циркуляции воздуха. Продукт представляет собой от белого до желто-зеленого цвета порошок. Во влажном воздухе зеленеет. Тпл=158-161 (технический продукт). Перекристаллизовывают из ледяной уксусной кислоты. После перекристаллизации Т. пл = 164-165 оС (Т пл. = 165-167 [28]).
Выход: 77 %.
ИК-спектр (КBr), см-1 (см. приложение А, рисунок А.2): 3300-2400 (С-Н, О-Н), 1707,43 (С=О алифатической карбоновой кислоты), 1674,31 (С=О ароматической карбоновой кислоты), 1596-1450 (С=Сар).
3.3 10-карбоксиметилен-9-акриданон
10 г N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты смешивают с полифосфорой кислотой в соотношении 1: 4 и нагревают при перемешивании в течение 2 ч. По истечении этого времени образовавшуюся смесь от темно-коричневого до желтого цвета выливают в 200 мл горячей воды (температура около 90°С). Выпавшие кристаллы отфильтровывают и промывают горячей водой до нейтральной среды промывных вод.
Тпл= 202 - 203°С (плавится с разложением).
Выход количественный.
ИК-спектр (КBr), см-1 (см. приложение А, рисунок А.3): 3500 - 2515,17 см-1 (ОН, СН), 1736,30 - 1424,31 см-1 (С-Саром.).
3.4 Термическое разложение 10-карбоксиметилен-9-акриданона
В аппарат для термодеструкции загружают 5 г 10-карбоксиметилен-9-акриданона. При нагревании со временем на холодной поверхности аппарата конденсируется продукт в виде игольчатых кристаллов желтого цвета.
Тпл= 203°С.
Выход около 20%.
ИК-спектр (КBr), см-1 (см. приложение А, рисунок А.4): 3100,62-2950,70 см-1 (ОН, =С-Н, СН), 1635,41 см-1 (>С=О), 1599,11-1531,50 см-1 (С-Саром.).
3.5 Термическое разложение 10-карбоксиметилен-9-акриданона в среде полифосфорной кислоты (ПФК)
Смесь 2 г 10-карбоксиметилен-9-акриданона и полифосфорной кислоты (с содержанием Р2О5 80%) в соотношении 1 к 4 (по массе) соответственно нагревают до 190єС и поддерживают данный температурный режим в течение 4 ч.
Далее полученную реакционную смесь выливают в 100мл горячей воды. Фильтруют, промывают дистиллированной водой до нейтрального значения рН промывных вод. Осадок отжимают и сушат в сушильном шкафу при 90єС с принудительной циркуляцией воздуха. Полученное вещество представляет собой порошок желтого цвета.
Тпл= 350°С.
ИК-спектр (КBr), см-1 (см. приложение А, рисунок А.5): 3500-2500 см-1 (ОН, =С-Н, СН), 1631,93 см-1 (>С=О), 1595,43-1461,91 см-1 (С-Саром.).
Масс-спектр (M+,m/z) 195.
3.6 Эфиры 10-карбоксиметилен-9-акриданона
Смесь 15г 10-карбоксиметилен-9-акриданона с 60 мл безводного спирта (этиловый, бутиловый, изоамиловый, октиловый, дециловый) и 0,5 мл концентрированной серной кислоты кипятят с обратным холодильником до полного растворения осадка. Затем отгоняют избыток спирта (около 70% от общего объема). К выпавшему после охлаждения реакционной смеси осадку добавляют 100 мл дистиллированной воды и 15 мл Na2CO3 (75 г/л) до слабощелочной реакции, тщательно перемешивают. Фильтруют и осадок на фильтре промывают 100 мл дистиллированной воды до нейтральных промывных вод. Осадок отжимают и сушат в сушильном шкафу при 90 єС с принудительной циркуляцией воздуха. Технический продукт представляет собой кристаллическое вещество от желтого до зелено-желтого цвета. Перекристаллизовывают из 80 % бутанола.
Выход 80 - 85%.
ИК-спектр (КBr), см-1 (см. приложение А, рисунок А.6-9).
Таблица 3 - характеристики некоторых полученных эфиров 10-карбоксиметилен-9-акриданонов
|
Соединение |
M+,m/z |
Температура плавления, єС |
|
|
Этиловый эфир |
281 |
170 - 174 |
|
|
Бутиловый эфир |
310 |
162 - 164 |
|
|
Амиловый эфир |
323 |
112 - 116 |
|
|
Октиловый эфир |
- |
108 - 112 |
3.7 Сульфирование 10-карбоксиметилен-9-акриданона в олеуме
К 20 мл олеума и порционно добавляют 10г 10-карбоксиметилен-9-акриданона в течение 40 - 60 минут при постоянном перемешивании, таким образом чтобы температура реакционной смеси не превышала 40 єС. После полного растворения 10-карбоксиметилен-9-акриданона, реакционную смесь нагревают при 90 єС в течение 30 минут.
Затем реакционную смесь выливают в 100 мл уксусной кислоты и охлаждают до комнатной температуры. Фильтруют, осадок многократно промывают уксусной кислотой и ацетоном. Осадок отжимают и сушат в сушильном шкафу при 90 єС. Продукт представляет собой мелкокристаллический порошок желтого цвета. Плавится с разложением при 278 - 280 єС. Выход 8,1 г 50%. ИК-спектр (КBr), см-1 (см. приложение А, рисунок А.10): 3426,61-2856,05 см-1 (ОН, =С-Н, СН), 1747,98 см-1 (>С=О), 1585,11-1483,65 см-1 (С-Саром.), 1134,27-1108,73 см-1 (S=О).
Подобные документы
Применение, физические и химические свойства концентрированной и разбавленной серной кислоты. Производство серной кислоты из серы, серного колчедана и сероводорода. Расчет технологических параметров производства серной кислоты, средства автоматизации.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.10.2011Структурная, химическая формула серной кислоты. Сырьё и основные стадии получения серной кислоты. Схемы производства серной кислоты. Реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе. Получение серной кислоты из железного купороса.
презентация [759,6 K], добавлен 27.04.2015Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Дуговой способ получения азотной кислоты. Действие концентрированной серной кислоты на твердые нитраты при нагревании. Описание вещества химиком Хайяном. Производство и применение азотной кислоты.
презентация [5,1 M], добавлен 12.12.2010Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Сырье для производства азотной кислоты. Характеристика целевого продукта. Процесс производства слабой (разбавленной) и концентрированной азотной кислоты. Действие на организм и ее применение.
презентация [1,6 M], добавлен 05.12.2013Сущность промышленного получения азотной кислоты методом окисления аммиака кислородом воздуха. Обоснование принятой схемы производства. Оценка выпускаемой продукции, исходного сырья, вспомогательных материалов. Расчеты материальных балансов процессов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.08.2012Товарные и определяющие технологию свойства серной кислоты. Сырьевые источники. Современные промышленные способы получения серной кислоты. Пути совершенствования и перспективы развития производства. Процесса окисления сернистого ангидрида. Катализатор.
автореферат [165,8 K], добавлен 10.09.2008Описание промышленных способов получения серной кислоты. Термодинамический анализ процесса конденсации и окисления диоксида серы. Представление технологической схемы производства кислоты. Расчет материального и теплового баланса химических реакций.
реферат [125,1 K], добавлен 31.01.2011Изучение состава и свойств барбитуровой кислоты, методы её синтеза. Таутомерные формы барбитуровой кислоты и пути её метаболизма. Содержание алкильных или арильных заместителей в производных барбитуровой кислоты. Барбитураты и их применение в медицине.
реферат [286,7 K], добавлен 02.06.2014Свойства, области использования, сырье и технология изготовления серной кислоты, а также характеристика прогрессивных способов и перспектив развития ее производства. Анализ динамики трудозатрат при развитии технологического процесса серной кислоты.
контрольная работа [228,6 K], добавлен 30.03.2010Технология получения серной кислоты контактным методом. Разработка технологической схемы включающей, сжигания серы, окисления диоксида серы и его абсорбции с получением товарной серной кислоты. Выбор и расчет основного аппарата – контактного аппарата.
дипломная работа [551,2 K], добавлен 06.02.2013
