Методы органического синтеза (стр. 4 из 5)

В ароматическом ряду для получения галогензамсщеиных используют замену групп NH₂ на С1, Вr или I каталитическим разложением соответствующих солей диазония в присутствии порошка Сu (Гаттермана – Коха реакция) или действием солей Сu (Зандмепера реакция), а на F‑разложением гидрофторидов диазония (Шимана реакция). Для галогенирования ароматические и гетероароматические соединения используют также р-цию замещения (в т.ч. обмен галогенов), протекающую по механизму присоединения-отщепления с промежуточным образованием анионных

комплексов, напр.:

Присоединительное галогенирование. К ароматическим и гетероароматическим соединениям галоген присоединяется, как правило, по радикальному механизму под действием света или при нагревании, например:

Если цикл активирован, р-ция может протекать по ионному механизму, к-рый включает стадию присоединения аниона галогена к промежуточно образующемуся в процессе электрофильного замещения

комплексу, например:

Присоединение галогенов по кратной связи происходит по электрофильному или радикальному механизму. Его можно осуществлять действием галогсноводородов, межгалогенных соединений или гипогалогенитов. В случае электрофильного присоединения может нарушаться правило Марковникова, что обусловлено образованием промежуточного мостикового катиона, например:

Сульфирование (сульфонирование).

Введение сульфо – группы SO₂OH в молекулу орг. соединения; в широком смысле сульфирование – введение группы SO₂X (X = ОН, ONa, OAlk, OAr, Hal, NAlk₂ и т.п.). О введении группы SO₃H с образованием связей О–S (О – сульфирование, сульфатирование, сульфоэтерификация).

Процесс, обратный сульфированию (удаление группы SO₂X из молекулы орг. соединения), называется десульфированием (десульфонированием). Сульфирование осуществляют прямым путем с использованием сульфирующих агентов либо косвенным путем, например введением сульфогруппы в составе сульфоалкильных фрагментов (СН₂)_nSО₂Х. Сульфирующие агенты: H₂SO₄, SO₃ и его комплексы с орг. соединениями (эфирами, третичными аминами и фосфинами, амидами карбоновых кислот, триалкилфосфатами и др.), олеум, SOCl₂, галогенсульфонрвые и сульфаминовые к-ты, диалкилсульфаты, ацилсульфаты.

Сульфирование ароматических углеводородов протекает по механизму электрофильного замещения:

Реакцию осуществляют как в паровой, так и в жидкой фазе (р-рители: SO₂, СС1₄, хладоны и т.п.). При сульфировании серной к-той для смещения равновесия вправо применяют избыток к-ты или связывают воду добавлением олеума, азеотропной отгонкой и т.п.

Соединение с электронодонорными заместителями более реакционноспособны и сульфируются преимущественно в орто- и пара-положения; соединения с электроноакцепторными заместителями- в мета-положение. В большинстве случаев при сульфировании замещенных бензолов образуются смеси изомеров, соотношение к-рых зависит от природы заместителя, сульфирующего реагента и условий р-ций (концентрации реагентов, т-ры, р-рителя, наличия катализаторов и т.д.). Путем подбора оптимальных условий возможно селективное сульфирование. Так, сульфирование толуола серной к-той при 20 °С приводит к равным кол-вам о- и n‑толуолсульфокислот, а при, использовании SO₃ в тех же условиях – исключительно к n‑изомеру; при сульфировании фенола на холоду преимущественно образуется о-фгнолсульфокислота, тогда как при 100 °С-n‑фенолсульфокислота. Как правило, подобные различия обусловлены превращением одних изомеров в другие, термодинамически более стабильные, благодаря изомеризации или обратимости сульфирования. Например, нафталин при температурах ниже 100 °С первоначально образует a‑наф-талинсульфокислоту, к-рая во времени превращается в b‑изомер в результате последовательного десульфирования – ресульфирования. Сульфирование при 160 °С приводит исключительно к b‑нафталинсульфокислоте.

Для сульфирования гетероциклических соединений (фуран, пиррол, тиофен, индол и др.) используют комплексы SO₃ с диоксаном или пиридином. Эти же реагенты применяют для сульфирования алифатических соединений, содержащих сильные электроноакцепторные группы; при этом образуются, как правило, a‑сульфопроизводные:

X = СНО, COR:, COOH, CN, NO₂, SO₃H идр.

Повышение СН-кислотности алифатических соединений способствует тому, что последующее сульфирование протекает более однозначно, чем моносульфирование. Например, ацетальдегид и уксусная к-та с высоким выходом образуют соответствующие да- и трисульфосоединения:

СН₃СНО + 2SO₃·Диоксан: (HSO₃)₂CHCHO

Легко реагируют с SO₃ и его комплексами алкены, которые образуют в зависимости от структуры и условий b- или d‑сультоны (см. Сулътоны) либо a, b- или b, g‑ненасыщ. сульфокислоты, а также b‑гидроксисульфокис-лоты, напр.:

Прямое С. алканов протекает с трудом и сопровождается, как правило, окислением. Подобные р-ции редко используют для препаративных целей, но находят им практич. применение для С. полимеров, напр. полиэтилена, с целью их модификации. Значительно легче сульфируются углеводороды при совместном действии SO₂ и О₂ (сульфо-окисление), а также SO₂ и Сl₂ (сульфохлорирование). Обе р-ции имеют радикальный характер и инициируются пе-роксидами, УФ или g‑облучением:

Эти процессы имеют важное значение в пром. произ-ве ПАВ.

Для С. орг. соединений широко используют H₂SO₃ и ее производные. Гидросульфиты присоединяются к альдегидам и кетонам (р-ция 1), а также в условиях радикального инициирования к алкенам и алкинам (2,3); взаимод. с трифенил- и три (n‑толил) карбинолами (4); реагируют с оксиранами, тииранами с раскрытием кольца (5):

Диазоалканы сульфируют SO₂ в присутствии воды, спиртов, тиолов и аминов (6), последоват. действие SO₂ и галогена на реактивы Гриньяра приводит к сульфонил-галогенидам (7):

К косвенным методам С. относят сульфометилирование, сульфоэтилирование и т.д., напр.:

Амины. N‑ОКСИДЫ (N‑окиси аминов).

Производные третичных аминов и гетероароматич. соединений, содержащие семиполярную связь

–О^- Большинство хорошо раств. в воде, ограниченно-в неполярных орг. р-рителях. Образуют с к-тами устойчивые кристаллич. соли

R₃

OHX^- Расположение четырех заместителей у атома азота тетраэдрическое.

Свойства n‑оксидов аминов

Показатель Т. пл., °С	(СН3Ь -O-212,0	С6Н5(СН3)2 -O	С5Н5 -O-65,6
Т. кип., °С	–	154,0	100*
*10-30, Кл-м	16,7	16,15	14,11
рКа	4,65	4,21	1,90
Потенциал полуволны восстановления, В	-0,456	-0,705	– 1,278
v( ->O-), см-1	930–970	–	1230–1320

А.о.-более слабые основания, чем исходные амины. Их основные св-ва определяются отрицат. зарядом на кислороде, по к-рому происходит как присоединение протона, так и алкилирование. При действии арилгалогенидов образуются соли тетразамещенного гидроксиаммония, разлагающиеся при обработке щелочью:

При ацилировании А.о. происходят след. превращения:

При нагр. алифатич. А. о. образуют замещенные гидроксиламины (перегруппировка Майзенхаймера) или олефины (перегруппировка Коупа), напр.: