3,5-дифенилпиразолин

Молекулярная формула, физические и химические свойства 3,5-дифенилпиразолина, анализ методик его получения: синтез пиразольных соединений из гидразина или его производных, синтез пиразолов из алифатических диазосоединений. Уравнение основных реакций.

Рубрика Химия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 09.04.2017
Размер файла 1,8 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/

23

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА

КАФЕДРА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ХИМИИ НЕФТИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

в практикуме по синтетическим методам органической химии

(Литературный синтез)

на тему: “3,5-дифенилпиразолин”

Студент: Пономаренко А.А.

Группа: ХТ-14-04

Преподаватель: Сокова Н.А.

МОСКВА

2016 г.

Введение

Литературный синтез является заключительной стадией практикума органической химии. Значимость его выполнения состоит не только в получении вещества заданного состава и количества, но и в поиске информации об основных физических и химических свойствах соединения, способах получения, осуществляемых методиках синтеза, ее обработке и грамотном использовании на практике.

Поэтому целью нашей работы можно считать:

· поиск необходимых сведений по данному соединению, сбор информации;

· практическое применение теоретических знаний данного курса;

· получение и изучение свойств этого вещества и исходных соединение;

· умение работать с различными приборами и установками, используемыми в химических лабораториях.

При получении любого органического соединения возможны два случая: необходимый препарат уже известен, для него разработаны и описаны в литературе методы получения, либо необходимое вещество не описано. В нашем случае задача сводится к описанию всех известных методик синтеза и выбору оптимальной.

В ходе синтеза необходимо получить 6г 3,5-дифенилпиразолина.

2.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Формула соединения и его названия

Молекулярная формула: C15H14N2

Таблица 1. Названия соединения

Систематическая номенклатура (номенклатура IUPAC)

3,5-дифенилпиразолин

Тривиальная номенклатура

3,5-дифенилпирроазол

1.2 Физические свойства соединения

Таблица 2. Физические свойства 3,5-дифенилпиразолина

Физические свойства

Состояние

Желтые кристаллы

Молярная масса

222,291 г/моль

Термические свойства

Т. плав.

88 °C

Растворитель: бензол, хлороформ.

2.2.

1.3 Химические свойства 3,5-дифенилпиразолина

Пиразолины являются продуктами неполного восстановления пиразола:

Для пиразолинов известен целый ряд таутомерных превращений, причем большинство таутомеров можно выделить в чистом виде (в томчисле и незамещенные по азоту):

Пиразолины являются довольно реакционноспособными соединениями. Они легко ацилируются по группе --NH, обычно без миграции двойной связи:

При действии азотистой кислоты на холоду образуют нитрозоамины, дают комплексные соли с хлорной кислотой и хлорной ртутью, т. е. ведут себя как алифатические вторичные амины:

Для пиразолинов известен ряд перегруппировок в процессе некоторых реакций. 5-Фенилпиразолин при очень жестких условиях (щелочь, 200°С) перегруппировывается в 3-фенилпиразолин с последующим расщеплением кольца и выделением азота. Открыта так называемая аминонитрильная перегруппировка, которая происходит при щелочном расщеплении четвертичных пиразолиниевых солей, незамещенных в положении 3:

Окисление пиразолинов при помощи брома, перманганата калия, двуокиси свинца приводит к образованию пиразолов. Селективное окисление в этих реакциях успешно протекает при наличии электро-акцепторных групп в кольце или заместителей у атома азота. Хорошие результаты получены при окислении бромом 3,4,5-трифенилпиразолина до соответствующего пиразола, при окислении двуокисью свинца 1,3- и 1,5-диметилпиразолинов также до соответствующих диметилпиразолов.

И.И. Грандберг и А.Н. Кост разработали метод дегидрирования разнообразных пиразолинов при помощи серы или селена при 200--220°С. Производные пиразола при этом получаются с хорошим выходом, но иногда реакция сопровождается перегруппировкой, ведущей к образованию изомерных пиразолов:

При нагревании пиразолинов выделяется азот и образуются циклопропан или олефины:

Развитие химии пиразола за последние годы вызвано все большим применением его и производных в качестве лекарственных препаратов, красителей, люминесцентных и флюоресцентных веществ и т. д. К этому надо добавить, что производные пиразола оказались более доступными, чем многие другие гетероциклы. 3,5-дифенилпиразолин является сильным жаропонижающим средством, широко применяемый в фармацевтической промышленности. Другая широкая область применения пиразолиновых производных - химия пиразолиновых красителей. Краситель пиразолинового ряда - тартразин желтый - используется в пищевой промышленности США.

Примерами разнообразного практического применения других производных пиразола является использование 1-фенил-З-амино-пиразолина для проявления кинопленки; употребление в аналитической химии пиразолин-1-дитиокарбаматов для разделения катионов; применение изолана, пиролана, пиразоксона в качестве инсектицидов.

1.4 Методы получения 3,5-дифенилпиразолина

Мною найдено две методики получения 3,5-дифенилпиразолина.

Синтез пиразольных соединений из гидразина или его производных

Ход работы: В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником, помещают 16 г бензилиденацетофенона и 36 мл спирта. Смесь перемешивают до получения однородного раствора и постепенно при энергично работающей мешалке добавляют из капельной воронки смесь 8 мл 85%-ного водного раствора гидразингидрата и 8 мл спирта. По окончании реакции перемешивание про- продолжают до тех пор, пока не закончится образование кристаллов 3,5-дифенилпиразолина (около 4 ч). На следующий день отфильтровывают осадок и высушивают его между листами фильтровальной бумаги. Полученный пиразолин очень легко окисляется на воздухе, поэтому фильтрование и высушивание проводят как можно быстрее. Выход около 14г (80% от теоретического); т. пл. 88"С.

Синтез пиразолов и пиразолинов из алифатических диазосоединений-- диазометана или диазоуксусного эфира и ацетиленов или олефинов.

Фенилацетилен с диазометаном образует 3(5)-фенилпиразол с небольшой примесью 4-фенилпиразола: Сам ацетилен реагирует с диазометаном в более жестких условиях P--5 атм, 30--40°С). При взаимодействии эфиров, ненасыщенных кислот, ненасыщенных нитрилов, ненасыщенных кетонов и других олефиновых соединений с алифатическими диазосоединениями в присутствии катализаторов (медный порошок и соли меди) и без катализатора при нагревании или без нагревания можно получить различные пиразолины с удовлетворительным выходом.

1.5 Обоснование выбора схемы синтеза 3,5-дифенилпиразолина

Из рассмотренных выше способов синтеза 3,5-дифенилпиразолина наиболее рационально использовать синтез, описанный в п.2.4.1. так как этот способ наиболее удобен для осуществления в лабораторных условиях, вследствие наличия необходимых реактивов для синтеза и времени исполнения. Также этот способ состоит из двух стадий, что является необходимым условием литературного синтеза.

Из найденных мною методик наиболее оптимальна методика [1]

А.Е. Агрономов, Ю.С. Шабаров Лабораторные работы в органическом практикуме, изд.2, Mосква: Издательство «Химия», 1974, с. 214.

пиразолин молекулярный синтез

2. Экспериментальная часть

2.1 I стадия. Получение бензальацетофенона (халкона)

2.1.1 Уравнение основной реакции

2.1.2 Расчет и таблица характеристик и количеств исходных реагентов

Расчет теоретических количеств реагентов, необходимых для получения 6 г халкона по уравнению реакции:

Молекулярная масса бензальдегида М=106 г/моль;

Молекулярная масса ацетофенона М=120 г/моль;

Молекулярная масса бензальацетофенона М=208 г/моль;

Необходимо получить 6 г бензальацетофенона, т.е. 0,0288 молей.

По уравнению реакции для получения 1 моля бензальацетофенона необходимо взять 1 моль ацетофенона и 1 моль бензальдегида:

Масса необходимого количества ацетофенона равна: m=n*Mr=0,0288*106=3,053г

Масса необходимого количества бензальдегида равна: m=n*Mr=0,0288*120=3,456 г

Перерасчет количества вещества по практикуму

В практикуме О.А. Птицыной для получения 8,6г халкона необходимо 2,2 г гидроксида натрия, 19,6 мл воды, 12,2 мл 95%-ного этилового спирта, 4,8 мл ацетофенона, 5 мл бензальдегида.

a) По ацетофенону

Для синтеза 8,6 г халкона - 4,8*1,0281 г ацетофенона

6 г халкона - Х г ацетофенона

Х=3,45г или n=0,0287 моль или 3,36 мл.

b) По бензальдегиду

Для синтеза 8,6г халкона - 5*1,0415 г бензальдегида

6 г халкона - Х г бензальдегида

Х=3,63 г или n=0,0343 моль или 3,49 мл.

c) По этиловому спирту

Для синтеза 8,6г халкона - 12,2*0,79 г этанола

6 г халкона - Х г этанола

Х=6,72 г или n=0,146 моль или 8,5 мл.

d) По гидроксиду натрия

Для синтеза 8,6г халкона - 2,2 г гидроксида натрия

6 г халкона - Х г гидроксида натрия

Х=1,54 г или n=0,0385 моль.

e) По воде

Для синтеза 8,6г халкона - 19,6 мл воды

6 г халкона - Х мл воды

Х=13,67 г или n=0,759 моль или 13,67 мл.

Таблица 3. Характеристики и количества исходных веществ

Название реактивов

Брутто-формула

Молек. масса, г/моль

Основные константы

Количества исходных реагентов

Ткип, С

Тпл, С

d420, г/см3

По ур-ию реакции

По методике

Избыток

г

моль

г

моль

мл

г/моль

Ацетофенон

С6Н5СОCH3

120

202

19,7

1,5342

3,053

0,0288

3,45

0,0287

3,36

0,0001

Бензальдегид

С6Н5COH

106

178

-26

1,5455

3,456

0,0288

3,63

0,0343

3,49

0,0055

Этанол

C2H5OH

46

78,4

-114

1,3611

-

-

6,72

0,146

8,5

-

Гидроксид натрия

NaOH

40

1403

323

-

-

-

1,54

0,0385

-

-

Вода

H2O

18

100

0

-

-

-

13,67

0,759

13,67

-

Описание синтеза

Рисунок 1. Установка для синтеза халкона

Собирают установку как показано на рисунке 1.

В стакан емкостью 200 мл, снабженным мешалкой и термометром, наливают раствор, приготовленный из 1,54 г гидроксида натрия, 13,67 мл воды и 6,72 мл этилового спирта (95%). Стакан помещают в баню со льдом и при перемешивании и температуре раствора 5?С приливают 3,36 мл ацетофенона и 3,49 мл свежеприготовленного бензальдегида. Реакция конденсации экзотермична, и ее проводят при температуре 24-26?С (предварительно убрав баню со льдом) и энергичном перемешивании в течении 2-3 часов, пока смесь не превратится в густую эмульсию. В течении всего перемешивания следует поддерживать температурный режим, т.к. при более низкой температуре и слабом перемешивании халкон выделяется в виде масла, при затвердевании которого образуются крупные комки. При повышении температуры уменьшается выход халкона за счет протекания побочных реакций. После окончания реакции смесь оставляют на ночь в холодном месте. Кристаллы халкона выпадают при длительном стоянии смеси на холоде. Перед отсасыванием кристаллов халкона на воронке Бюхнера смесь охлаждают в бане со льдом и солью. Затем промывают на фильтре охлажденным до 0?С этиловым спиртом и сушат на воздухе.

Для получения чистого халкона его перекристаллизовывают из 95%-ного этилового спирта в расчете 4 г на 1 г халкона (т.е. спирта д.б. 24г). [2]

Рисунок 2. Установка для фильтрования на воронке Бюхнера

Таблица 4. Константы полученного соединения, выход продукта реакции

Название вещества

Константы вещества

Выход вещества

полученного при синтезе

по литературным данным

г

% мас.

Тпл, С

n20d

Тпл, С

n20d

от указанного в методике

от теоретического

Бензальаце-тофенон

60-63

-

62

-

5,15

85

87

2.2 II стадия. Получение 3,5-дифенилпиразолина

2.2.1 Уравнение основной реакции

2.2.2 Расчет и таблица характеристик и количеств исходных реагентов

Расчет теоретических количеств реагентов, необходимых для получения 6 г халкона по уравнению реакции:

Молекулярная масса бензальацетофенона М=208 г/моль;

Молекулярная масса гидразина М=32 г/моль;

Молекулярная масса 3,5-дифенилпиразолина М=222 г/моль;

Необходимо получить 6 г 3,5-дифенилпиразолина, т.е. 0,027 молей.

По уравнению реакции для получения 1 моля 3,5-дифенилпиразолина необходимо взять 1 моль халкона и 1 моль гидразина:

Масса необходимого количества халкона равна:

m=n*Mr=0,027*208=5,616г

Масса необходимого количества гидразина равна:

m=n*Mr=0,027*32=0,864г

Перерасчет количества вещества по практикуму

В практикуме А.Е. Агрономова для получения 14г 3,5-дифенилпиразолина необходимо 16 г халкона, 36 мл спирта, 8 мл 85%-ного гидразина, 8 мл спирта.

a) По халкону

Для синтеза 14 г 3,5-дифенилпиразолина - 16 г халкона

6 г 3,5-дифенилпиразолина - Х г халкона

Х=6,86г или n=0,033 моль.

b) По гидразину

Для синтеза 14 г 3,5-дифенилпиразолина - 8 мл гидразина

6 г 3,5-дифенилпиразолина - Х мл гидразина

Х=3,43 мл или n=0,107 моль.

c) По этиловому спирту

1) Для синтеза 14 г 3,5-дифенилпиразолина - 36*0,79 г спирта

6 г 3,5-дифенилпиразолина - Х г спирта

Х=12,18г или n=0,265 моль или 15,4 мл.

2) Для синтеза 14 г 3,5-дифенилпиразолина - 8 г халкона

6 г 3,5-дифенилпиразолина - Х г халкона

Х=2,7г или n=0,059 моль или 3,43 мл.

Таблица 5. Характеристики и количества исходных веществ

Название реактивов

Брутто-формула

Молек. масса, г/моль

Основные константы

Количества исходных реагентов

Ткип, С

Тпл, С

d420, г/см3

По ур-ию реакции

По методике

Избыток

г

моль

г

моль

мл

г/моль

Халкон

С6Н5СH=COC6H5

208

348

62

-

5,616

0,027

6,86

0,033

-

0,006

Гидразин

NH2-NH2

32

114

2

1.01

0,864

0,027

-

0,107

3,43

0,08

Этанол (1)

C2H5OH

46

78,4

-114

1,3611

-

-

12,18

0,265

15,4

-

Этанол (2)

C2H5OH

46

78,4

-114

1,3611

-

-

2,7

0,059

3,43

-

2.2.4 Описание синтеза

Рисунок 3. Установка для синтеза 3,5-дифенилпиразолина

Собирают установку как показано на рисунке 3.

В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником, помещают 16 г бензилиденацетофенона и 36 мл спирта. Смесь перемешивают до получения однородного раствора и постепенно при энергично работающей мешалке добавляют из капельной воронки смесь 8 мл 85%-ного водного раствора гидразингидрата и 8 мл спирта. По окончании реакции перемешивание про- продолжают до тех пор, пока не закончится образование кристаллов 3,5-дифенилпиразолина (около 4 ч). На следующий день отфильтровывают осадок и высушивают его между листами фильтровальной бумаги. Полученный пиразолин очень легко окисляется на воздухе, поэтому фильтрование и высушивание проводят как можно быстрее. Выход около 14г (80% от теоретического); т. пл. 88"С. [1]

Рисунок 4. Фотография установки для синтеза 3,5-дифенилпиразолина

Таблица 6. Константы полученного соединения, выход продукта реакции

Название вещества

Константы вещества

Выход вещества

полученного при синтезе

по литературным данным

г

% мас.

Тпл, С

n20d

Тпл, С

n20d

от указанного в методике

от теоретического

3,5-дифенил-пиразолин

86-88

-

88

-

4,5

75

64

Рисунок 5. Фото полученного 3,5-дифенилпиразолина

ВЫВОДЫ

Таким образом, в данном литературном синтезе был произведен анализ литературные данных по 3,5-дифенилпиразолину, на основании которого были охарактеризованы его физические, химические свойства, методы получения, области применения. Была выбрана методика проведения синтеза, проведены две его стадии.

Выход продукта составил 64% от теоретического и 75% от указанного в методике. Причиной такого выхода являются чистота исходных реагентов, человеческий фактор, ограниченность во времени, так как нагрев во второй стадии синтеза вместо 4 часов составил 3 часа. Температура плавления целевого продукта близка к литературным данным, что может свидетельствовать о получении достаточно чистого продукта.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

[1] Агрономов А.Е. Лабораторные работы в органическом практикуме. Изд-во «химия»,1974-с.214;

[2] Птицына О.А. Лабораторные работы по органическому синтезу, изд-во «Просвещение».М-1979,с.209-210;

[3] Артеменко А.И. Практикум по органической химии; изд-во «Высшая школа»,М-2001;

[4] Иванский В.И. Химия гетероциклических соединений. Изд-во Москва «Высшая школа», 1978, 172-177;

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Агрономов А.Е. Лабораторные работы в органическом практикуме. Изд-во «химия»,1974-с.214;

2. Под редакцией Потехина А.А., Свойства органических соединений, справочник, изд-во «химия»,1984;

3. Птицына О.А. Лабораторные работы по органическому синтезу, изд-во «Просвещение». М-1979,с.209-210;

4. Иванский В.И. Химия гетероциклических соединений. Изд-во Москва «Высшая школа», 1978, 172-177;

5. Артеменко А.И. Практикум по органической химии; изд-во «высшая школа»,М-2001;

6. Гитис С.С. Практикум по органической химии, изд-во «высшая школа», М-1991;

7. Беркенгейм А.М. Практикум по синтетическим лекарственным и душистым веществам и фотореактивам, государственное научно-техническое издательство химической литературы.Л-1942;

8. Кошелев В.Н. Основные принципы номенклатуры органических соединений;

9. Материалы сайта: http://www.xumuk.ru/organika/328.html;

10. Материалы сайта: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5451.html;

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Физические и химические свойства 1,3,4-оксадиазола, схемы получения его симметричных и несимметричных 2,5-производных. Метод окислительной и дегидратационной циклизации. Синтез 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазола циклизацией семикарбазона бензальдегида.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 03.09.2013

  • Хиназолины и основные методы их синтеза. Химические свойства хиназолинов и их производных. Общие синтетические подходы для получения 4-оксохиназолинов. Взаимодействие антраниловой кислоты с изоцианатами. Процесс получения новых производных хиназолина.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 23.07.2015

  • Способы получения акридина и его производных, область их применения, основные химические и физические свойства. Общие методы синтеза 9-аминоакридина и орто-аминофенола. Методика перекристаллизации и хроматографического анализа 9-ортогидроксифенилакридина.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.05.2011

  • Общая характеристика бензальацетона: его свойства, применение и методика синтеза. Способы получения альдегидов и кетонов. Химические свойства бензальацетона на примере различных реакций образования соединений, конденсации, восстановления и окисления.

    курсовая работа [723,0 K], добавлен 09.11.2008

  • Формула соединения, его названия, химические и физические свойства. Методы получения этилбензоата методом синтеза. Применение в парфюмерной промышленности, в качестве реагента в основном органическом синтезе. Расчет и экспериментальное получение вещества.

    практическая работа [172,1 K], добавлен 04.06.2013

  • Превращение димеров ациклических нитрозосоединений в оксимы. Лабораторный способ получения циклогексаноноксима. Физические и химические свойства оксимов. Перегруппировка Бекмана. Практический синтез оксима циклогексанона солянокислым гидроксиламином.

    контрольная работа [547,5 K], добавлен 19.01.2011

  • Исходные мономеры для синтеза поливинилхлорида (ПВХ), его физические и физико-химические свойства. Способы получения винилхлорида. Способы получения ПВХ на производстве. Производство ПВХ эмульсионным способом. Основные стадии получения суспензионного ПВХ.

    реферат [81,1 K], добавлен 19.02.2016

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