Курсовая теория на тему Изоцианоацетаты: синтез и свойства

Содержание:

Введение 2
Глава 1. Процесс синтеза изоцианоацетатов 4
Глава 2. Химические свойства изоцианоацетатов 8
2.1 Реакция Пассерини с участием изоцианоацетатов 8
2.2 Реакция Уги в которых принимают участие изоцианоацетаты 12
Заключение 15
Список использованных источников 17

Введение:

Изонитрилы (изоцианиды, карбиламины) — органические соединения общей формулы , изомерны нитрилам R—C≡N. ИЮПАК рекомендует использовать название «изоцианиды». Изонитрилы токсичны и обладают сильным отвратительным запахом, низшие изонитрилы представляют собой жидкости.
Структуру изонитрильной группы можно представить как резонансный гибрид двух канонических форм — биполярной с отрицательным зарядом на атоме углерода и карбеновой с двухвалентным углеродом:

Изонитрильная группа, подобно нитрильной, линейна (угол C-N-C составляет 180°), длина связи C=N в изонитрилах — 0,117 нм также близка длине нитрильной связи — 0,116 нм, близки и параметры ИК-спектров у изонитрилов характеристическая полоса при 2100—2200 см−1, у нитрилов — при 2200—2250 см−1, что свидетельствует о большем вкладе биполярной структуры.
С момента открытия в 1859 г изонитрилы долгое время не занимали видного места в органическом синтезе. Это было связано с отсутствием хороших методов синтеза этих соединений.
Открытие многокомпонентных конденсаций Пассерини (1921 г) и Уги (1959 г) дало толчок развитию химии изонитрилов. Большое внимание стало уделяться разработке новых эффективных методов синтеза. Выяснилось, что этот класс веществ обладает огромным синтетическим потенциалом в получении самых разнообразных соединений.
Ацетонитрил (этаннит- р и л) CH3CN — жидкость с т.кип. 81,6 °С. Применяют в качестве растворителя и исходного продукта в органическом синтезе.
Например, акрилонитрил (пропен нитрил) CH2=CH—CN — жидкость, температура кипения 78°С. Применяют для получения синтетического волокна, заменяющего шерсть (нитрон), а также производства бута- диеннитрильного синтетического каучука (СКН), обладающего высокой масло- и бензостойкостью:

Заключение:

Органическими называют обширный класс веществ, содержащих в своей основе углерод. Кроме углерода в этих веществах содержится обычно водород, кислород, азот, сера, фосфор. Соединения, в которых содержатся также и другие элементы, называют элементоорганическими. Органические вещества обладают молекулярной структурой, т. е. состоят из отдельных молекул, внутри которых атомы связаны преимущественно весьма прочными ковалентными связями. Между собой молекулы связаны сравнительно слабыми поляризационными силами.
Большинство органических веществ не содержит свободных электронов и ионов, поэтому они являются диэлектриками. Так как силы поляризационной связи между отдельными молекулами невелики, то органические вещества с малой молекулярной массой являются при обычной температуре газами или жидкостями. Вещества с более высокой молекулярной массой являются твердыми уже при обычной температуре.
Ввиду поляризационного характера связи, обусловливающего большие расстояния между молекулами, и малого атомного веса элементов, образующих органические соединения, они отличаются невысоким удельным весом. Поляризационный характер связи определяет также невысокую механическую прочность. Органические вещества сравнительно легкоплавки и за некоторыми исключениями отличаются низкой нагревостойкостью. Подавляющее большинство из них горючи. Легкое горение органических веществ объясняется тем, что связи атомов углерода между собой и с водородом в молекулах органических веществ значительно менее прочным, чем связи углерода и водорода с кислородом. Поэтому при реакциях окисления выделяется большое количество тепла, которое разлагает органические вещества перед горением, облегчая их реакцию с кислородом. Горению органических веществ благоприятствует и то, что конечные продукты их окисления — газы легко удаляются от очага горения и не препятствуют его развитию.
По происхождению полимеры могут быть природными материалами (целлюлоза, натуральный каучук, янтарь и др.) или синтетическими продуктами (бакелит, полистирол, полиэтилен и др.). Они приобретают все возрастающее значение в технике и быту благодаря удачному сочетанию многих важных качеств, особенно у новых синтетических высокополимеров. Часто они отличаются высокими электроизоляционными свойствами в широком диапазоне рабочих напряжений и частот (вплоть до СВЧ), при высокой влажности окружающей среды и в широком интервале рабочих температур. Они обладают также хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Как правило, не подвержены коррозии, гниению и во многих случаях отличаются высокой химической стойкостью.
Ввиду малой плотности, сочетающейся с достаточной прочностью, на основе полимеров можно получить материалы (пластмассы, ткани) с высокой удельной прочностью. Многие полимеры отличаются ценными специальными свойствами: прозрачностью, радиопрозрачностью, диамагнетизмом, антифрикционными свойствами, высокой эластичностью и т. д.
Большинство полимеров легко поддаются различным видам технологической обработки (литье, прессование, вытяжка, обработка резанием, распыление и т. д.) и на их основе производят весьма разнообразные по свойствам продукты: пластмассы и резины, электроизоляционные лаки и лакокрасочные материалы, клеи, компаунды, волокнистые и пленочные материалы. Они находят широкое применение в промышленности и в быту.
Большинство полимеров может быть получено из дешевого сырья — природных и попутных газов нефтедобычи и переработки нефти, угля в сочетании с водой и воздухом. Поэтому производство полимерных материалов развивается быстрыми темпами.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Процесс синтеза изоцианоацетатов

Эфиры а-изоцианокислот 2 могут быть получены дегидратацией соответствующих формилпроизводных 1 под действием разнообразных дегидратирующих агентов, таких как фосфорилхлорид,2 фосген,3 дифосген,4 трифосген, 5 метансульфохлорид и оксалил хлорид 6 в присутствии основания — в большинстве случаев третичного амина (Рисунок 1). Дегидратация формамидов является наиболее распространенным и удобным методом синтеза и позволяет получать изоцианоацетаты с высокими выходами. Основываясь на нашем опыте, можно отметить, что дегидратация формамидов 1 под действием системы POCl3/NEt3 является наиболее удобным в лабораторных условиях и протекает с высокими выходами. Однако оптически активные изонитрилы из природных а-аминокислот не могут быть получены с использованием данной системы. Дегидратация под действием других агентов также может сопровождаться рацемизацией [10].

Рисунок 1. Синтез изоцианоацетатов из природных аминкислот

Такой же подход может быть использован для синтеза изоцианоацетатов, привитых к полимеру, перспективных для проведения синтеза на подложке. Исходя из коммерчески доступных привитых аминокислот 3 в группе Д. Чена были получены формамиды 4 и изоцианоацетаты 5 (Рисунок 2).

Рисунок 2. Синтез привитых изоцианоацетатов

Также разработаны методы введения карбоксильной группы в изонитрилы, содержащие активную а-СН связь. Так, бензилизонитрилы 6 легко депротонируются под действием NaH или BuLi и карбоксилируются под действием диалкилкарбонатов, что позволяет синтезировать изоцианоацетаты 8 с высокими выходами (Рисунок 2). Этот метод также может быть использован для синтеза тетразамещенных изоцианоацетатов 10 исходя из бензилизонитрилов 9 [11].