VENEMAA FÖDERATSIOONI HARIDUS- JA TEADUSMINISTEERIUM

Föderaalne riigieelarveline õppeasutus

erialane kõrgharidus

"I.Ya nimeline Tšuvaši Riiklik Pedagoogikaülikool. Jakovlev"

Loodusteaduste haridusteaduskond

Bioloogia ja keemia osakond

KURSUSETÖÖ

distsipliini järgi

"ORGELELEMENTIDE ÜHENDITE KEEMIA"

Teema: Dimetüülfosfiidi reaktsioon.

Lõpetatud:

õpilane Marsova Yu.V.

Bosnia ja Hertsegoviina profiil

Kontrollis: professor

Bioökoloogia osakond

keemiateaduste doktor

Mitrasov Yu.N.

Cheboksary, 2015

Sissejuhatus

1. Estrite valmistamine happekloriididest. Fosforhapete karbonaadid ja estrid

1.1 Klorokarbonaatide ja karbonaatide süntees

1.2 Fosforhapete estrid

2. Rakendus. Ladustamistingimused ja tootmine.

3. Dimetüülfosfiidi valmistamise meetod

Järeldus.

Viited.

Sissejuhatus

Hüdrolüüsi, hüdratatsiooni, dehüdratsiooni, esterdamise ja amiidimise protsessid on orgaanilise ja naftakeemia põhisünteesitööstuses väga olulised. Rasvade, tselluloosi ja süsivesikute hüdrolüüsil on ammu saadud seepi, glütseriini, etanooli ja muid väärtuslikke tooteid. Orgaanilise sünteesi valdkonnas kasutatakse kõnealuseid protsesse peamiselt C2-C5 alkoholide, fenoolide, eetrite, -oksiidide, paljude küllastumata ühendite, karboksüülhapete ja nende derivaatide (estrid, anhüdriidid, nitriilid, amiidid) tootmiseks. ja muud ühendid.

Loetletud ainetel on väga oluline kasutusala orgaanilise sünteesi vaheproduktidena (alkoholid, happed ja nende derivaadid, aldehüüdid, -oksiidid), monomeeridena ja polümeersete materjalide sünteesi lähteainetena (fenool, akrüül- ja metakrüülhapete estrid, melamiin, kloroolefiinid). ), plastifikaatorid ja määrdeained (estrid), lahustid (alkoholid, eetrid ja estrid, kloroolefiinid), pestitsiidid (karbaam- ja tiokarbaamhapete estrid). Väga sageli on vaatlusalused reaktsioonid vaheetapp teiste sihtproduktide mitmeetapilises sünteesis.

Nende ainete tootmine on ulatuslik. Nii sünteesivad nad USA-s 500 tuhat tonni etanooli ja isopropanooli, 900 tuhat tonni propüleenoksiidi, 200 tuhat tonni epiklorohüdriini, üle 4 miljoni tonni estreid, umbes 300 tuhat tonni isotsüanaate.

1. Estrite valmistamine happekloriididest. Fosforhapete karbonaadid ja estrid

Karboksüülhapete estreid saadakse happekloriididest väga harva, kuna viimased on kallid ained. Seevastu süsihappeestreid (karbonaate) ja fosforhappeestreid sünteesitakse peamiselt happekloriididest, kuna vastavad happed ei ole esterdumisvõimelised.

1.1 Klorokarbonaatide ja karbonaatide süntees

Need estrid saadakse fosgeenist COCI 2, mis on süsihappe happekloriid (tavatingimustes on see gaas, mis kondenseerub +8 0 C juures vedelikuks). Reaktsioon kulgeb katalüsaatorite puudumisel asendades klooriaatomid aloksürühmaga. Sel juhul on võimalik asendada mõlemad klooriaatomid, kuid esimene neist kiiresti ja teine ​​palju aeglasemalt. See võimaldab madalamal temperatuuril ja reagentide molaarsuhtega 1:1 saada suure saagisega klorosüsinikhappe estreid (klorokarbonaate), mida teise klassifikatsiooni järgi nimetatakse ka kloroformaatideks, st sipelghappe estriteks:

COCI 2 + ROH → CICOOR + HCI

Klorokarbonaatide suurt saagist soosib lisaks temperatuurile ja reaktiivide vahekorrale reaktiivide laadimise järjekord: fosgeeni üleliigsele tuleb lisada alkoholi. Seega toimub partiitingimustes klorokarbonaatide süntees jahutamise (temperatuurini 0 0 C) ja segamise teel, lisades vedelale fosgeenile järk-järgult vajaliku koguse alkoholi. Saadus puhastatakse lahustunud HCl-st ja destilleeritakse ning vabanenud HCl puhastatakse fosgeenist ja kõrvaldatakse vesinikkloriidhappena. Klorokarbonaatidel on suur praktiline tähtsus pestitsiidide – karbaamhappe estrite (karbamaatide) RNHCOOR tootmisel.

Süsinikhappe diestreid (karbonaate) saadakse fosgeenist temperatuuril 70–100 0 C ja väheses alkoholis:

COCI 2 + 2ROH → CO(OR) 2 + 2HCI

Kõrvalreaktsioon on kloroalkaani moodustumine alkoholist ja HCl-st. Kui selle roll on märkimisväärne, saab saadud HCI siduda kuiva sooda, kaltsiumkarbonaadi või tertsiaarse amiiniga.

Fenooleetrite valmistamisel, mis on vähem reaktsioonivõimelised kui alkoholid, viiakse reaktsioon läbi fenolaatide vesilahustega:

COCI 2 + 2ArONa → CO(OAr) 2 + 2NaCI

Sel juhul, et vältida fosgeeni külghüdrolüüsi, viiakse protsess läbi fenolaadi piisavalt kontsentreeritud lahusega ja vaba fenooli juuresolekul (et vähendada hüdroksüülioonide kontsentratsiooni).

Süsihappe diestritest pakuvad põhihuvi glükoolide tsüklilised karbonaadid

Need on väärtuslikud lahustid ja polükarbonaadid, mida saadakse fosgeenist ja mõne bisfenooli, eriti difenüülpropaani leeliselisest lahusest:

Ditiokarbonhappe estrid (ksatogenaadid) väärivad tähelepanu. Alküülksantogenaatide soolad saadakse alkohoolsest leelisest ja süsinikdisulfiidist (ditiokarbonanhüdriid). Naatriumisopropüülksantaati kasutatakse tõhusa herbitsiidina; need on ka mõned ksantaadi disulfiidid, mis saadakse alküülantogenaatide oksüdeerimisel:

1.2 Fosforhapete estrid

Fosforhappe estrid saadakse fosfortrikloriidist PCI 3, fosforklorooksiidist POCI 3 ja fosfortiotrikloriidist PSCI 3. Nende happekloriidide reaktsioonivõime alkoholide ja fenoolide suhtes on seerias erinev: PCI 3 > POCI 3 > PSCI 3 ning nagu fosgeeni puhul, aeglustub iga järgneva klooriaatomi asendus aina enam. See võimaldab sünteesida osalisi, täielikke ja segatud (erinevate alkoholidega) estreid.

PCI 3 reaktsioonid alkoholidega toimuvad väga intensiivselt isegi madalatel temperatuuridel suure soojuseraldusega. Asendusega kaasneb Arbuzovi ümberpaigutamine ning moodustub dialküülfosfit ja alküülkloriid:

PCI 3 + 3ROH → (RO) 2 HP=O + RCI + 2HCI

Kõige sagedamini saadakse sel viisil dimetüülfosfit HPO(OCH 3) 2. Selle süntees viiakse läbi (perioodiliselt või pidevalt) vedela klorometaani lahuses temperatuuril -24 0 C. Reaktsioonisoojus eemaldatakse lahusti aurustamisega, millest osa võetakse puhastamiseks ära ja kaubanduslik saadus vabaneb. Saadud vesinikkloriid püütakse kinni 20-30% vesinikkloriidhappe kujul. Dimetüülfosfit puhastatakse kileaurustis vaakumis destilleerimise teel.

Dimetüülfosfit on teiste fosforit sisaldavate ainete sünteesi vaheprodukt. Nii saadakse sellest tuntud insektitsiid klorofoss, mis on alküülfosfoonhappe derivaat. Selleks kondenseeritakse dimetüülfosfit jahutamise ajal kloraaliga:

Samuti on olemas üheetapiline protsess, mis ühendab dimetüülfosfiidi sünteesi CH 3OH-st ja PCI 3-st ning klorofossi sünteesi dimetüülfosfiidist ja kloraalist.

POCI 3 reaktsioonid alkoholide ja fenoolidega on olulised peamiselt ekstraktantide (tributüülfosfaat), plastifikaatorite (trikresüülfosfaat jne) ja tuleaeglustite sünteesil.

Fosforklorooksiidi interaktsioon alkoholidega toimub jahutamisel ilma katalüsaatorite ja leelisteta ning viimase klooriaatomi asendamiseks on vaja ainult kuumutamist:

POCI 3 + 3 ROH → PO(OR) 3 + 3HCI

Vältida kõrvalsaaduse alküülkloriidide moodustumist

Saadud HCl on vaja inertgaasi voolus ära puhuda.

Vähemreaktiivsed fenoolid reageerivad kuumutamisel ja katalüsaatorite - veevaba ZnCI 2 või CaCI 2 - juuresolekul fosforklorooksiidiga:

POCI 3 + 3ArOH → PO(OAr) 3 + 3HCI

Vesinikkloriidil lastakse reaktsioonisegust välja pääseda ja see kogutakse kontsentreeritud vesinikkloriidhappe kujul. Sel viisil toodetakse suures mahus (perioodiliselt või pidevalt) trikresüülfosfaati, polümeermaterjalide plastifikaatorit.

PSCI 3 reaktsioone alkoholide ja fenoolidega kasutatakse eranditult pestitsiidide sünteesiks. Esimene klooriaatom asendatakse alkoholide toimega 20-30 0 C juures, teise aatomi asendamiseks on vaja leelise alkoholilahust, interaktsioon alkoholaadi või fenolaadiga; Enamiku selle seeria pestitsiidide sünteesimisel valmistatakse esimeseks sammuks samade või erinevate alküülrühmadega (tavaliselt metüül- ja etüülrühm) dialküülklorotiofosfaadid:

Pestitsiidid metafoss ja tiofoss saadakse seejärel vastavalt dimetüül- ja dietüülklorotiofosfaatidest ning naatrium-p-nitrofenolaadist:

(RO) 2 PSCI + NaOC 6 H 4 NO 2 + NaCI

Parimad tulemused saadakse siis, kui reaktsioon viiakse läbi atsetoonis või metüületüülketoonis, kui mõlemad reagendid on hästi homogeniseeritud. Protsessi võib aga läbi viia ka nitrofenolaadi vesilahusega, lisades sellele dialküülklorotiofosfaati temperatuuril 50–100 0 C. Hüdrolüüsi kõrvalreaktsioonide vältimiseks on vaja reguleerida söötme pH-d nii, et vaba fenooli oleks liiga palju.

Sarnasel viisil saadakse insektitsiid metüülmerkaptojõud dimetüülklorotiofosfaadist ja -oksüdietüülsulfiidist, mis isomeeritakse osaliselt tiooli derivaadiks ja on kahe aine segu:

Selle klassi pestitsiide on palju teisi, mida kasutatakse riigi majanduses.

2. Kasutamine, säilitustingimused ja tootmine.

Dimetüülfosfiti kasutatakse tuleaeglustite, klorofossi, diklorofossi, nitorfossi tootmiseks, pestitsiidide tootmisel, farmaatsiatööstuses, fosfororgaaniliste preparaatide, sh pürovoteksi ja insektitsiidide tootmisel.

Klorofoss, tuntud ka kui dilox, tkuvon, ricifon, on insektitsiid. Seda kasutatakse laialdaselt lutikate, puukide, trippide ja taimekahjurite vastu võitlemisel, see on vees kergesti lahustuv ja soojaverelistele olenditele praktiliselt ohutu.

Säilitamistingimused.

Dimetüülfosfiiti hoitakse korrosioonikindlast terasest, alumiiniumisulamitest või plastikust anumates. Ladustamiskoht peab olema kaitstud päikesevalguse eest temperatuuril mitte üle 21 C, kasutades reaktsioonivõimet vähendavat inertgaasi

Garanteeritud säilivusaeg on kuus kuud temperatuuril 5 C ja kolm kuud temperatuuril 20 C.

Dimetüülfosfiidi tootmine.

Dimetüülfosfiit sünteesitakse kloori ja dimetüülfosfaadi kondenseerimisel.

Sertifitseerimisteave.

Dimetüülfosfit sai riikliku registreerimistunnistuse Vene Pokhvb.

pakett.

Dimetüülfosfit valatakse konteineritesse (raudteepaagid, roostevabast terasest konteinerid, kahesajaliitrised roostevabast terasest tünnid, plastmahutid, plastkuubikud, plastmahutid) või tarbija poolt kaasa antud anumatesse.

Transport.

Transport toimub kõigi transpordiliikidega, välja arvatud vesi ja õhk. Raudteetranspordiks kasutatakse roostevabast terasest paake. Maanteetranspordiks kasutatakse väiksema mahuga konteinereid (kuubikud, konteinerid, tünnid).

VENEMAA FÖDERATSIOON FÖDERAALTEENUS INTELLEKTUAALOMANDI KOHTA, PATENDID JA KAUBAMÄRGID (51) IPC 7 C07F9/142 (12) PATENDI LEIUTISE KIRJELDUS Staatus: seisuga 18. jaanuar 2011 – võib kehtivuse kaotada

3. Dimetüülfosfiidi valmistamise meetod.

Leiutis käsitleb orgaaniliste ühendite tehnoloogia valdkonda, nimelt täiustatud meetodit dimetüülfosfiidi valmistamiseks. Kirjeldatakse meetodit dimetüülfosfiidi valmistamiseks, mis hõlmab fosfortrikloriidi interaktsiooni metanooliga metüülkloriidi aurustamise keskkonnas alandatud rõhu all, lenduvate komponentide eemaldamist ja sellele järgnevat saadud produkti puhastamist vaakumdestilleerimisega, protsess viiakse läbi metanooli ja fosfortrikloriidi molaarsuhe on 3,02-3,3:1, nende mahusuhe vastavalt 1,43-1,53:1 ja jääkrõhk 0,02-0,04 MPa. Tehniline tulemus on protsessi valmistatavuse ja ohutuse kasv. 1 palk failid, 1 tabel.

Leiutis käsitleb fosfororgaaniliste ühendite keemiat, nimelt dimetüülfosfiidi tootmist, mida kasutatakse orgaanilise keemia vaheproduktina insektitsiidide, herbitsiidide, tuleaeglustite jms tootmisel.

Klassikaline meetod madalamate dialküülfosfitide saamiseks fosfortrikloriidi ja alkoholi interaktsioonil reagentide molaarsuhtega 1:3, protsess viiakse läbi fosfortrikloriidi järkjärgulise lisamisega alkoholile lahustikeskkonnas ja reaktsiooni jahutamisel. segu. Jahutamisel kasutatakse madala keemistemperatuuriga lahustit, mis reaktsiooni käigus aurustudes eemaldab tekkinud soojuse. Segusse jäänud vesinikkloriid ja alküülhalogeniid eemaldatakse kuiva gaasi vooluga, vesinikkloriidi jäljed neutraliseeritakse ammoniaagiga ja sihtprodukt puhastatakse alandatud rõhu all destilleerimisega (D. Purdela, R. Valceanu. Chemistry of orgaanilised fosforiühendid, M.: Khimiya, 1972, lk 183).

Fosfortrikloriidi reaktsioonil metanooliga on reaktsiooni kiirus ja soojus suhteliselt suured, tekib teine ​​faas ja vedelik-gaassüsteem. Kokkupuutel vesinikkloriidiga madalal temperatuuril laguneb dimetüülfosfit, moodustades monometüülfosfiidi ja seejärel fosforhappe (suurenenud vesinikkloriidi sisalduse korral reaktsioonimassis). Metanooli puudumisel moodustuvad ebastabiilsed kloori sisaldavad kvaasifosfooniumi ühendid, mis on altid lagunema suure hulga energia vabanemisega (plahvatusohtlik). Nende lisandite esinemine nii sünteesi ajal kui ka eraldatud toores dimetüülfosfiidis vähendab tehnoloogilise protsessi ohutust ja raskendab toote edasist puhastamist destilleerimise teel. Ohutu ja samas tehnoloogiliselt arenenud protsessi jaoks peavad olema täidetud paljud tingimused.

On teada meetod dialküülfosfitide tootmiseks fosfortrikloriidi reageerimisel madalama alifaatse alkoholiga orgaanilises lahustis ja tekkiva vesinikkloriidi eemaldamisel, mille puhul viiakse tehnoloogia lihtsustamiseks läbi dimetüülfosfiidi saamise protsess. eelkuumutatud kolonn temperatuuril 45-110 °C reaktsioonitsoonis (patent SU nr 910123, klass C 07 F 9/142, avaldatud 02.28.82). Meetod kasutab saadud keemistemperatuuri gradienti reagentides: alkohol, fosfortrikloriid, lahusti, reaktsiooniproduktid ja kõrvalsaadused (alküülkloriidid ja vesinikkloriid). Seda meetodit kasutades saadakse toode, mis sisaldab 96 massiprotsenti dimetüülfosfiti ja kuni 0,6 massiprotsenti monometüülfosfiti.

Tehniliselt olemuselt ja saavutatud tulemuselt lähim on madalamate dialküülfosfitide valmistamise meetod, mis seisneb selles, et fosfortrikloriidi ja metanooli ning madala keemistemperatuuriga lahusti, näiteks metüülkloriidi segu kasutatakse temperatuuril alates miinus 30°C. Temperatuuril + 10 °C rõhu all juhitakse reaktsioonikolonni, kus lahusti aurustub, kaasates saadud vesinikkloriidi. Kolonni põhja kogutud dimetüülfosfit suunatakse alandatud rõhuga teise kolonni, et eemaldada ülejäänud vesinikkloriid ja selles lahustunud lahusti (eemaldamine), seejärel puhastatakse dimetüülfosfit vaakumis destilleerimisega (US No. 2631161, klass 260-461, 1953) .

Leiutis lahendab protsessi valmistatavuse ja ohutuse suurendamise probleemi, optimeerides reaktsioonimassi ja saadud toordimetüülfosfiidi koostist edasiseks puhastamiseks vaakumdestilleerimisega, eelkõige vähendades lisandite hulka reaktsioonimassis ja toordimetüülfosfit: monometüülfosfit. , fosforhapet, aga ka tuvastamatuid lisandeid.

See probleem on lahendatud sellega, et tuntud meetodis dimetüülfosfiidi tootmiseks fosfortrikloriidi reageerimisel metanooliga keskkonnas, kus metüülkloriid aurustatakse alandatud rõhul, lenduvate komponentide eraldamine ja sellele järgnev saadud saaduse puhastamine vaakumdestilleerimisega, vastavalt Leiutise kohaselt viiakse interaktsioon läbi metanooli ja fosfortrikloriidi molaarsuhtega 3,02-3,3:1, nende mahusuhtega vastavalt 1,43-1,53:1 ja jääkrõhuga 0,02-0,04 MPa. Lisaks viiakse interaktsioon läbi eelistatavalt temperatuuril 0-30 °C.

Dimetüülfosfiidi süntees vastavalt pakutud meetodile viiakse läbi reaktoris, mis on vertikaalne silindriline koonilise põhjaga õõnes seade, mis on valmistatud korrosioonikindlast terasest, mis on varustatud jaoturiga metüülkloriidi varustamiseks, mis on sisse ehitatud reaktori põhja. reaktor ja kaks sifooni fosfortrikloriidi ja metanooli varustamiseks, mis on paigaldatud diametraalselt reaktori koonilisse ossa. Metüülkloriidi sisaldus reaktsioonimassis on konstantne ja seda hoitakse tasemel 4,8-5,2 massiprotsenti.

Sünteesitemperatuur 0-30°C reaktoris hoitakse automaatselt tänu reaktsioonitsooni juhitava vedela metüülkloriidi aurustumisele ning reaktoris vajalik vaakum hoitakse vaakumpumba abil, et eemaldada reaktsioonist väga lenduvad ained. tsoon - vesinikkloriid, metüülkloriid ja metanooli liig. Toores dimetüülfosfit, mis ei ole lenduvatest saadustest täielikult vabastatud, siseneb reaktorist eemaldamiskolonni läbi vesisulguri, et täielikult eemaldada lenduvate saaduste jäägid, ja seejärel dimetüülfosfit puhastatakse vaakumis destilleerimisega.

Kavandatava meetodi kasutamine võimaldab saada stabiilselt konstantse koostisega toordimetüülfosfiiti, millel on vähendatud soovimatute lisandite sisaldus, mis omakorda võimaldab eraldada kvaliteetsema sihttoote ja suurendada protsessi ohutust. .

Metanooli ja fosfortrikloriidi molaarsuhte vähendamine alla 3,02, metanooli ja fosfortrikloriidi ruumalasuhte vähendamine alla 1,43 ja jääkrõhk alla 0,02 MPa, lisaks reaktsioonimassi ja dimetüülfosfit-toorhappe monometüülfosfiidi ja plii fosfori sisalduse suurendamine. vaheproduktide metüüldiklorofosfit ja dimetüülklorofosfit tootmiseks, mis on väga reaktiivsed ühendid, mis võivad põhjustada plahvatuse ning tõsta metanooli ja fosfortrikloriidi molaarsuhet üle 3,3:1, metanooli ja fosfortrikloriidi mahusuhet üle 1,53 ja jääkrõhk üle 0,04 mPa põhjustab sihtproduktis tuvastamatute lisandite sisalduse suurenemist ja saagise vähenemist.

Protsess viiakse läbi metanooli ja fosfortrikloriidi komponentide molaarsuhtega 3,24:1 ja komponentide mahusuhtega 1,50:1.

Reaktiivide ja metüülkloriidi (jahutusvedeliku) pidev mahuline voolukiirus on:

Fosfortrikloriid – 0,3-0,8 m 3 /h;

Metanool - 0,4-1,2 m 3 / h;

Metüülkloriid – 0,5-2,5 m 3 /h.

Dimetüülfosfit – toormaterjal sünteesireaktorist läbi vesisulguri siseneb pidevalt eemaldamiskolonni, et ülejäänud lenduvad saadused täielikult eraldada. Eemaldamiskolonn koosneb silindrilisest pakitud osast, mis on täidetud Raschigi rõngastega, ja õõnsast kuubikujulisest osast, mis on valmistatud koonuse kujul ja varustatud auruga kuumutamiseks mõeldud särgiga. Väga lenduvate toodete eemaldamine toimub pideva kile režiimis kolonni põhja temperatuuril 70-90 °C ja jääkrõhul 0,093 mPa.

Lenduvad komponendid (metüülkloriid, vesinikkloriid, metanool) kondenseeritakse soojusvahetis ja suunatakse tagasi reaktorisse ning lenduvatest komponentidest vabastatud toores dimetüülfosfit juhitakse pidevalt destilleerimiseks kahte järjestikusesse pöörlevasse kileaurustisse (RFI).

Protsess viidi läbi järgmises režiimis:

Toordimetüülfosfiidi mahuline tarbimine RPI söötmiseks ei ületa 0,6 m 3;

temperatuur aurufaasis mitte üle 90°C;

Jääkrõhk mitte vähem kui 0,093 MPa.

Nii saadud sihtsaadus sisaldab 99,35% dimetüülfosfiti.

Näited 2-10. Protsess viidi läbi sarnaselt näitele 1, muutes reaktiivide molaar- ja mahusuhet, temperatuuri ja rõhku.

Tulemused on toodud tabelis.

	Molaarsuhe M:TP	Mahu suhe M:TP	Reaktsiooni temperatuur mass	Jääkrõhk, mPa			Sünteesi saagis TF-ina
Märkused: M – metanool; TP – fosfortrikloriid; DMF – dimetüülfosfit; MMF – monometüülfosfit; FA – fosforhape.

Järeldus:

Fosfororgaanilist ainet kasutatakse laialdaselt tootmises ja igapäevaelus

ühendid (klorofoss, tiofoss, karbofos jne) põhjustasid suurenenud

nende poolt mürgitamise sagedus.

Kaasaegsed vaated FOS-i mürgistuse ravi põhimõtetele

põhineb tõenduspõhisel meditsiinil (EBM). Fondide valik

Peamiste sündroomide leevendamine EBM-i seisukohast peaks põhinema

ideed joobeseisundi mehhanismi ja patogeneesi kohta (põhimõte

kehtivus) ja kaasaegne teave farmakopöast (tõhususe põhimõte). Põhiline tähtsus tuleks omistada antidoodile

ravi. Kuna juhtivad patoloogilised protsessid toimuvad

sünapsid, siis on antidootravi suunatud juhtivuse normaliseerimisele

närviimpulsid neis.

Olulist rolli mängivad mürgistuse ennetamise meetmed

fosfororgaanilised ühendid.

Viited:

1. Gabrielyan O. S., Ostroumov I. G. Keemia. M., Bustard, 2008;

2. Chichibabin A.E. Orgaanilise keemia põhiprintsiibid. M., Goskhimizdat, 1963. – 922 lk.;

3. Lebedev N. N. Orgaanilise ja naftakeemilise põhisünteesi keemia ja tehnoloogia. M., Keemia. 1988. – 592 lk;

4. Paushkin Ya M., Adelson S. V., Vishnyakova T. P. Naftakeemia sünteesi tehnoloogia. M., 1973. – 448 lk.;

5. Yukelson I. I. Põhilise orgaanilise sünteesi tehnoloogia. M., "Keemia", 1968.

Teema kokkuvõte:

Organoelementide ühendid

Lõpetanud: FNBMT üliõpilane

2 kursust 241 rühma

Lazavoy A.

Organoelementühendite keemia tekkis ja areneb org ristmikul. ja mitte-org. keemia ja ühendab need kaks keemiavaldkonda. Organoelementühendid on looduses äärmiselt haruldased; Enamik neist sünteesitakse laboris. tingimused.

Organoelementühendid sisaldavad süsinik-element keemilist sidet. Orgaaniliste elementide ühendid ei hõlma reeglina orgaanilisi ühendeid, millel on liht- või mitmiksidemed C--N, C-O, C-S ja C-Hal. Organoelementühendite reaktsioonivõime määrab eelkõige süsinik-element sideme iseloom, selle tugevus, polaarsus jne. Organoelementühendid jaotatakse tavaliselt boororgaanilisteks, räniorgaanilisteks ja metallorgaanilisteks ühenditeks. Organoelementühendite põhirühm on metallorgaanilised ühendid. Erilise koha nende hulgas hõivavad siirdemetallide p-kompleksid küllastumata orgaaniliste ligandidega. Sellised ühendid sisaldavad delokaliseeritud metall-ligand kovalentseid sidemeid, mille moodustumisel osalevad täielikult või osaliselt täidetud metalli d-orbitaalid. Teiste elementide orgaaniliste elementide ühenditel, sealhulgas enamikul mittesiirdemetallide organoelementide ühenditel ja mõnedel siirdemetalliühenditel, on tavaliselt erineva polaarsusega süsinik-elemendi s-sidemed.

Riis. 1 Ferrotseen on näide organoelementide ühendist.

Metallorgaanilised ühendid

Metallorgaanilised ühendid sisaldavad molekulis metall-süsinik (M--C) sidet. Tsüaniide, karbiide ja mõnel juhul metallikarbonüüle, mis sisaldavad ka M--C sidet, loetakse anorgaanilisteks ühenditeks. Metallorgaaniliste ühendite hulka kuuluvad mõnikord B, Si, As ja mõnede muude mittemetallide orgaanilised ühendid.

Esimese metallorgaanilise ühendi (Zeise soola K?pO) sai W. Zeise aastal 1827. Järgnevalt orgaanilise ühendi As (1839) eraldanud R. Bunseni ja dietüültsinki (1849) saanud E. Franklandi töö. , pani aluse metallorgaaniliste ühendite keemiale. Ser. 19. sajandil keskpäevani 20. sajandil Valdavalt arenes välja mittesiirdemetalliühendite keemia. Selle perioodi peamiseks saavutuseks oli magneesiumorgaaniliste ühendite (Grignardi reaktiivide) süntees ja laialdane kasutamine. 50ndatel 20. sajandil Järsult tõusis metallorgaaniliste ühendite, eriti siirdemetallide keemia. Ferrotseeni struktuuri avastamisele ja kehtestamisele (1951) järgnes paljude seotud metallorgaaniliste komplekside süntees ja isoleerimine. Sellele aitas kaasa füüsikaliste uurimismeetodite väljatöötamine ja rakendamine, samuti metallorgaaniliste ühendite edukas kasutamine praktikas.

Metall-süsinik sideme olemuse järgi jagunevad metallorgaanilised ühendid mitut tüüpi:

M--C s-sidemetega ühendid, milles orgaaniline rühm on metalliga seotud kaheelektronilise kahetsentrilise kovalentse sidemega (mõnel juhul märgatavalt polaarse iseloomuga). Enamik mittesiirdemetalle moodustab selliseid ühendeid. Seda tüüpi siirdemetalliühendid on stabiilsed ainult p-ligandide (CO, tsüklopentadienüül jne) juuresolekul molekulis.

Ioonsete sidemetega metallorgaanilised ühendid M--C. Sellised ühendid on sisuliselt karbanioonide metallisoolad. Iseloomulik leelis- ja leelismuldmetallidele (erandiks on Li ja Mg), näiteks Na+(C5H5)-, K+(C-=CR) jne 3) Elektronidefitsiitsed ühendid sildavate kaheelektroniliste mitmetsentriliste sidemetega M- -C--M. Nende hulka kuuluvad Li, Mg, Be, Al ühendid.

p-Metalliühendite kompleksid, mis sisaldavad p-seotud orgaanilisi ligande (alkeene, alküüne, aromaatseid ühendeid jne). Seda tüüpi metallorgaanilised ühendid on iseloomulikud siirdemetallidele. Mittesiirdemetallide kohta on teada vaid mõned näited.

Tuntud on terviklikud metallorgaanilised ühendid, milles metalliaatom on seotud ainult C aatomitega, ja segatud, mis sisaldavad ka metall-heteroaatomi sidet.

Metallorgaaniliste ühendite nimetused koosnevad orgaaniliste radikaalide, metalli ja muude metalliga seotud rühmade nimedest, näiteks tetraetüülplii [Pb(C2H5)4], dibutüültinadikloriid. p-komplekside puhul kasutatakse metalliga seondumises osalevate C-aatomite jaoks eesliidet h; sildligandide nimede ees on eesliide m, näiteks tetrakarbonüül (h-tsüklopentadienüül) vanaadium, dikarbonüülmetüül (h-tsüklopentadienüül) raud.

Rakendus

Metallorgaanilistel ühenditel on orgaanilises keemias lai valik rakendusi. Liitiumi- ja magneesiumorgaanilisi ühendeid saab kasutada tugevate alustena või nukleofiilse alküülimise või arüülimise reagentidena.

Teine MOS-i rakendusvaldkond on katalüüs. Seega sisaldab tööstuses polüetüleeni tootmiseks kasutatav Ziegler-Natta katalüsaator MOS (C2H5)3Al.

Boororgaanilised ühendid

Boororgaanilised ühendid sisaldavad B-aatomit, mis on seotud orgaanilise jäägiga. Sisaldab: organoboraan RnBX3-n (n = 1-3); neutraalsed kompleksid RnX3-nB*L (u = 1-3); organoboraadid M (n = 1-4); booriumisoolad Y, kus X-H, Hal, OH, OR", SeR", Np, NR2, NHNHR", SO4 jne, M - metalli katioon, NH4 või teised, L - eeter, amiin, sulfiid, fosfiin jne. , Y - boororgaanilised ühendid hõlmavad ka tsüklis B sisaldavaid ühendeid (boratsüklaanid), kompleksseid ühendeid ja orgaanilisi karboraane [näiteks R2B-BR2, R2BNHNHBR2, C6H4(BR2)2] ja polüboraane boori koordinatsiooniarv on 3 või 4. Enim uuritud on alküül-, tsükloalküül-, arüül-, alkenüül- ja allüülboraanid, samuti boratsükaanid.

Keemiliste omaduste poolest erinevad boororgaanilised ühendid Li, Mg, Al ja teiste metallide orgaanilistest ühenditest. Seega ei reageeri alküül- ja arüülboraanid CO2, orgaaniliste halogeniidide, epoksiidide, karboksüülhappe derivaatidega jne. Trialküülboraane, tritsükloalküülboraane ja alifaatse booratsüklaane ei lagunda vesi, alkoholid, amiinid, ketoonid ja estrid, anorgaaniliste hapete ja leeliste lahused kuni 100-130°C. See võimaldab paljusid boororgaaniliste ühendite reaktsioone läbi viia vesi- ja alkoholilahustes. Kuid hüdriidides (R2BH)2 ja (RBp)2 lõhustuvad B-H-sidemed vee ja alkoholide toimel kergesti.

Rakendus

Boororgaanilisi ühendeid kasutatakse ka boorhüdriidide ja karboraanide saamiseks; lisandina mootori- ja lennukikütustele, määrdeõlidele ja värvainetele; katalüsaatoritena ja kokatalüsaatoritena küllastumata ühendite polümerisatsiooniks süsivesinike oksüdeerimisel; antioksüdandid, bakteritsiidid, fungitsiidid; reaktiivid keemias analüüs näiteks calignost NaB(C6H5)4 ja tsesignost Na[(C6H5)3ВСК] - K+, Rb+, Cs+, NH4+, amiinide ja antibiootikumide määramiseks ja eraldamiseks; flavognost (C6H5)2BOCH2CH2NH2 – flavoonide määramiseks, identifitseerimiseks ja iseloomustamiseks ning antibiootikumide eraldamiseks. Mõnda boororgaanilist ühendit kasutatakse meditsiinis, eriti vähi kasvajate neutronteraapias.

Räniorgaanilised ühendid

Räniorgaanilised ühendid sisaldavad Si-C sidet. Mõnikord klassifitseeritakse kõik Si sisaldavad orgaanilised ained, näiteks räniestrid, räniorgaanilisteks ühenditeks.

Räniorgaanilised ühendid jagunevad "monomeerideks", mis sisaldavad ühte või mitut Si aatomit, mida selles artiklis käsitletakse, ja räniorgaanilisteks polümeerideks. Enim on uuritud järgmisi räniorgaaniliste ühendite rühmi: organohalipsilanid RnSiHal4-n (n=1-3) ja RnSiHmHal4-n-m (n ja m = 1,2; m+n=2,3); alkoksüsilaanid ja aroksüsilaanid Si(OR)4, R"nSi(OR)4-n, organohüdrosilaanid RnSiH4-n, organoaminosilaanid RnSi(NR"2)4-n; organosilanoolid RnSi(OH)4-nI; organoatsüüloksüsilaanid RnSi(OCOR")4-n (n=1-3); silatraanid jne; mitme Si aatomiga ühendid - organosiloksaanid Si--O--Si sidemetega, organosilasaanid Si--N--Si sidemetega, organosilatiinid (Si--S--Si), polüorganosilaanid (Si--Si) jne.

IUPAC nomenklatuuri järgi loetakse ühe Si aatomiga ühendeid silaani SiH4 derivaatideks, osutades meie omale. kõik Si-aatomiga seotud asendajad, välja arvatud näiteks H-aatomid. (Cp)2SillCl-dimetüülklorosilaan, CF3CpCpSiCl3-3,3,3-trifluoropropüültriklorosilaan. Sageli võetakse aluseks nimi. org. ühendus, lisades nime. vastav räni sisaldav asendaja, nt. Cl2(Cp)SiCpSi(Cp)Cl2-bis-(metüüldiklorosilüül)metaan.

Rakendus

Monomeersete räniorgaaniliste ühendite peamine kasutusala on räniorgaaniliste polümeeride süntees. Räniorgaaniliste vedelike tootmisel kasutatakse mono- ja difunktsionaalseid räniorgaanilisi ühendeid; difunktsionaalne - räniorgaaniliste kummide tootmisel; di-, tri-, tetra- ja polüfunktsionaalne - vaikude ja lakkide valmistamisel. Räniorgaanilisi ühendeid kasutatakse ka vetthülgajate, kleepumisvastaste ainetena, klaaskiu, tekstiili- ja ehitusmaterjalide viimistlusainetena, plastitäitena, sorbentide ja muude materjalide pindade modifitseerimisel; pinnakatete saamine mikroelektroonikaseadmetele, erikeraamikale; lähteainena olefiinide, pestitsiidide, ravimite jne polümerisatsiooni katalüsaatorite sünteesil, erinevate polümeeride ristsiduvate ja modifitseerivate ainetena, jahutusvedelikena (kuni 400 ° C); tetrametüülsilaan on TMR-spektroskoopia võrdlusaine. Räniorgaaniliste ühendite toksiline toime on väga erinev (LD50 0,1–5000 mg/kg ja üle selle). Seega on trietoksüsilaani maksimaalne lubatud kontsentratsioon 1 mg/m3, tetraetoksüsilaan 20 mg/m3 ja fenüültrietoksüsilaan ei põhjusta ägedat mürgistust. Aminorühmade esinemine räniorgaaniliste ühendite orgaanilistes asendajates suurendab näiteks üldist toksilisust ja ärritavat toimet. LD50 (hiired, suukaudne) dietüülaminometüül- ja (3-aminopropüül)trietoksüsilaani puhul vastavalt 7500 ja 250 mg/kg. Viimase puhul on MPC 2,5 mg/m3. Eriti mürgised on 1-arüülsilatraanid (LD50 0,1-1 mg/kg). Maailma räniorgaaniliste ühendite (ilma tetraetoksüsilaani ja etüülsilikaatideta) toodang ulatus 1983. aastal 300 tuhande tonnini ja prognooside kohaselt ületab see aastaks 2000 800 tuhat tonni.

metalliorgaaniline ühend organoboor-silikoon

Kasutatud kirjandus

Organoelementide keemia meetodid, üldjuhise all. toim. A.N Nesmeyanova ja K.A. Kocheshkova, M., 1963-1978;

Cotton F., Wilkinson J., Anorgaanilise keemia alused, tlk. inglise keelest, M., 1979, lk. 550-636;

Üldine orgaaniline keemia, trans. inglise keelest, 7. kd, M., 1984;

Siirdemetallide metallorgaaniline keemia. Põhialused ja rakendused, tlk. inglise keelest, osad 1-2, M., 1989;

Põhjalik metallorgaaniline keemia, toim. autor G. Wilkinson, v. 1-9. Oxf., 1982.

Mihhailov B. M., Bubnov Yu N., Boororgaanilised ühendid orgaanilises sünteesis, M., 1977;

Pelter A., ​​Smith K., raamatus: Üldine orgaaniline keemia, tlk. inglise keelest, 6. kd, 14. osa, M., 1984, lk. 233-537;

KliegelW., Vogue in Biologic, Medizin und Pharmazic, B.-, 1980. Yu N. Bubnov.

Räniorgaaniliste monomeeride süntees, M., 1961;

Andrianov K. A., Organoelementide keemia meetodid. Kremniy, M., 1968;

Sobolevsky M.V., Muzovskaya O.A., Popeleva G.S., Räniorgaaniliste toodete omadused ja kasutusalad, M., 1975;

Voronkov M. G., Zelchan G. I., Lukevits E. Ya., Silicon and life, 2 ed., Riia, 1978; Khananashvili L. M., Andrianov K. A., Organoelement monomeeride ja polümeeride tehnoloogia, 2. väljaanne, M., 1983, lk. 11-139, 376-400;

Voorhoeve R. J. H., Organohalosilanes. Silikoonide lähteained, Amst. - N. Y. - L, 1967;

Bazant V., Chvalovsky V., Rathousky J., räniorgaanilised ühendid, v. 1-10, Praha, 1965-1983;

Sarnased dokumendid

Liitiumi, naatriumi, kaaliumi reaktsioon veega. Binaarsete hapnikuühendite füüsikaliste ja keemiliste omaduste uurimine. Leelismuldmetallide olulisemad ühendid. Peroksiidide redoksomadused. Metallorgaaniliste ühendite kasutamine.

esitlus, lisatud 08.07.2015


Isotsüanaatide reaktsioonid alkoholidega. Funktsionaalsete räniorgaaniliste ühendite, samuti oligomeeride sünteesimeetodite väljatöötamine, mis on võimelised lahustama REM-komplekse ja moodustama nende kompleksidega legeeritud optiliselt läbipaistvaid sool-geelkilesid.

kursusetöö, lisatud 03.06.2012


Kompleksühendite määratlus ja nende üldised omadused. Keemilise sideme olemus kompleksioonis. Ruumiline struktuur ja isomeeria, ühendite klassifikatsioon. Kompleksmolekulide nomenklatuur, dissotsiatsioon lahustes, liitreaktsioonid.

abstraktne, lisatud 12.03.2013


Magneesiumorgaaniliste ühendite kasutamine ja organoelementühendite keemia. Erinevate klasside ühendite valmistamine: alkoholid, aldehüüdid, ketoonid, eetrid. Magneesiumorgaaniliste ühendite avastamise, struktuuri, valmistamise, reaktsioonide ja rakenduste ajalugu.

kursusetöö, lisatud 12.12.2009


Elu kui pidev füüsikaline ja keemiline protsess. Looduslike ühendite üldised omadused. Madala molekulmassiga looduslike ühendite klassifikatsioon. Orgaaniliste ühendite klassifitseerimise põhikriteeriumid. Sidemete liigid ja omadused, aatomite vastastikune mõju.

esitlus, lisatud 03.02.2014


abstraktne, lisatud 21.02.2009


Heterotsükliliste ühendite mõiste, olemus ja omadused, keemilised põhiomadused ja üldvalem. Heterotsükliliste ühendite klassifikatsioon, sordid, eripärad ja valmistamismeetodid. Elektrofiilsed asendusreaktsioonid.

abstraktne, lisatud 21.02.2009


Keeruliste metalliühendite üldised omadused. Teatud tüüpi kompleksühendid. Keerulised ühendid lahustes. Nende reaktsioonivõime omadused. Spetsiaalsed süsteemid kompleksühendite keemiliste nimetuste koostamiseks.

test, lisatud 11.11.2009


Seoste mõiste ja olemus. Aromaatsete heterotsükliliste ühendite kirjeldus ja omadused. Ühendite valmistamine ja moodustamine. Reaktsioonid aatomi lämmastikule, elektrofiilne vaatlus ja nukleiinsed asendused. Oksüdeerimine ja redutseerimine. kinoliin.

loeng, lisatud 03.02.2009


Süsinik: asend perioodilisuse tabelis, esinemine looduses, vaba süsinik. Süsinikuaatomid grafiidis. Fullereenid on keemiliste ühendite klass, mille molekulid koosnevad süsinikust. Esimene meetod tahke kristalse fullereeni tootmiseks.

Organoelementühendid on orgaanilised ained, mille molekulid sisaldavad element-süsinik keemilist sidet. See rühm ei hõlma reeglina aineid, mis sisaldavad süsiniku sidemeid lämmastiku-, hapniku-, väävli- ja halogeeniaatomitega. Selle klassifikatsiooni järgi loetakse üheks organoelementühendiks näiteks metüülnaatrium CH 3 Na, kuid naatriummetoksiid CH 3 ONa ei kuulu nende hulka, kuna sellel puudub element-süsinik side.

Organoelementühendid erinevad nii keemiliste ja füüsikaliste omaduste kui ka valmistamismeetodite poolest. Suurt rühma esindavad metallorgaanilised ühendid. Neist esimese – dietüültsingi (C 2 H 5) 2 Zn – sai 1849. aastal E. Frankland. Tsingiühendeid kasutasid sünteesides laialdaselt A. M. Butlerov ja teised 19. sajandi lõpu keemikud. Magneesiumiorgaaniliste ja elavhõbedaorgaaniliste ainete avastamine mängis määravat rolli organoelementühendite keemia kujunemisel. Neid kasutatakse paljude organoelementide ja orgaaniliste ühendite sünteesil.

Magneesiumorgaanilised ühendid avastas 1900. aastal prantsuse keemik F. Barbier ja neid uuris põhjalikult tema kolleeg V. Grignard. Viimane töötas välja meetodi nende sünteesiks halogeeni sisaldavatest süsivesinikest: RX + Mg → RMgX (R-süsivesinikradikaal, näiteks CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5 jne ja X on halogeeniaatom) . Tänapäeval on Grignardi reaktsiooniga sarnased reaktsioonid muutunud tavaliseks meetodiks metallorgaaniliste ühendite (Li, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al ja Zn) valmistamisel. Veelgi enam, kui metalliaatom ei ole ühevalentne, siis moodustab see metallorgaanilisi ühendeid, mis sisaldavad nii orgaanilisi radikaale kui ka halogeeniaatomeid: CH 3 MgCl, C 6 H 5 ZnBr, (C 2 H 5) 2 AlCl.

Elavhõbedaorgaaniliste ühendite, aga ka plii-, tina- ja teiste metallide ühendite alal alustas uuringuid A. N. Nesmejanov 1922. aastal. Elavhõbeorgaanilisi ühendeid kasutatakse pingereas kuni Hg vähem elektronegatiivseid elemente sisaldavate ainete sünteesiks (vt. Pinge seeria) . Nii saadakse väga aktiivsed leelismetallide ja alumiiniumi ühendid:

(C 2 H 5) 2 Hg + 2Na → 2C 2 H 5 Na + Hg

Metallorgaaniliste ühendite abil on saadud mitmesuguseid süsivesinike derivaate.

Paljud metallorgaanilised ühendid reageerivad väga kergesti erinevate ainetega. Seega plahvatavad metüülnaatrium ja etüülnaatrium kokkupuutel õhuga; Orgaanilised ühendid Be, Ca, Ba, B, Al, Ga jne süttivad õhus iseeneslikult Li, Mg ja Be ühendid süttivad isegi CO 2 atmosfääris.

Kuna metallorgaanilised ühendid oksüdeeruvad väga kergesti, on nendega töötamiseks vaja spetsiaalset varustust. Magneesiumorgaaniliste ainete eetrilahused on palju stabiilsemad. Tavaliselt kasutatakse neid laboripraktikas.

Keemilise sideme element - süsinik organoelementide ühendites võib olla nii polaarne (ioonne) kui ka mittepolaarne. Metallid, mille katioonidel on väike maht ja suur laeng, moodustavad kovalentseid sidemeid; Nii tekivad elavhõbedaorgaanilised ühendid ning IV ja V rühma elementide ühendid. Metallid, mis loovutavad kergesti elektrone, st millel on suur maht ja väike tuumalaeng, näiteks leelismetallid, moodustavad ioonseid sidemeid, milles süsinikuaatom C kannab negatiivset laengut (M metalliaatom). Selliste ühendite süsinikuaatomi negatiivse laengu olemasolu võimaldab neid kasutada sünteetiliste kummide tootmisel polümerisatsioonireaktsioonide katalüsaatoritena. Alumiiniumi ja titaani metallorgaaniliste ühendite abil toodetakse polüetüleeni, polüpropüleeni ja muid polümeere.

Fosfori ja arseeni metallorgaanilistes ühendites on element-süsinik sidemed teiste metallorgaaniliste ühenditega võrreldes vastupidises suunas polariseeritud. Seetõttu on nende keemilised omadused väga erinevad teiste sarnase koostisega ainete omadustest. Element räni, mis on seotud süsinikuga, moodustab sellega tugevad madalpolaarsed sidemed. Sel juhul on võimalik kasutada räni võimet asendada ebastabiilsed (ebastabiilsed) sidemed keemiliste reaktsioonide kaudu sidemetega. polümeeriahelate moodustumisega. Räniorgaanilised polümeerid on väärtuslikud, kuna säilitavad oma omadused nii kõrgel kui madalal temperatuuril ning on vastupidavad hapetele ja leelistele. Sellistest polümeeridest valmistatud katted kaitsevad materjale usaldusväärselt niiskuse hävitava mõju eest. Need ühendused on suurepärased elektriisolaatorid. Lineaarsetest räni-orgaanilistest polümeeridest valmistatakse määrdeaineid, hüdraulikavedelikke, mis taluvad nii kõrget kui madalat temperatuuri, aga ka kummisid.

Organoelemente kasutatakse üha enam erinevates inimtegevuse valdkondades. Seega kasutatakse elavhõbedat ja arseenorgaanilisi aineid meditsiinis ja põllumajanduses bakteritsiidsete, meditsiiniliste ja antiseptiliste preparaatidena; tinaorgaanilised ühendid - insektitsiididena ja herbitsiididena jne.

VENEMAA FÖDERATSIOONI HARIDUSMINISTEERIUM

nime saanud URAALI RIIKÜLIKOOL. A. M. GORKI

ERIKURSUSE METOODILISED JUHENDID

ORGANELEMENTIDE ÜHENDITE KEEMIA

1 ja 2 õppeaasta magistrantide iseseisvaks tööks

Keemiateaduskond

Jekaterinburg

Osakonna koostatud juhendid

orgaaniline keemia

Koostanud: Yu G. Yatluk

Uurali Riiklik Ülikool

Organoelementide keemia on fundamentaalne teadusdistsipliin, mis uurib süsinikuühendeid, mis sisaldavad element-süsinik sidet. Laiemas tähenduses hõlmavad organoelementühendid ka ühendeid, milles on metall-mittemetall-süsinik side, kus mittemetalliks on tavaliselt hapnik, lämmastik või väävel. Selliseid ühendeid nimetatakse tavaliselt elementide orgaanilisteks ühenditeks. Seevastu ühendeid, mis sisaldavad süsiniksidemeid lämmastiku, hapniku, väävli ja halogeenidega, ei klassifitseerita tavaliselt organoelementühenditeks. Sellel kursusel uuritakse nii orgaanilisi elemente kui ka elementide orgaanilisi ühendeid. Teatavat tähelepanu pööratakse ebatavalise valentsiga väävli- ja halogeeniühenditele. Kursusel õppides tutvutakse olulisemate organoelementühendite ehitust ja omadusi puudutavate seaduspärasustega, samuti nende rakendamisega tööstuses, põllumajanduses ja muudes inimtegevuse valdkondades.

Organoelementühendite keemiakursuse omandamisel peavad õpilased õppima:

– nimetage kasutatavaid ühendeid õigesti, järgides rangelt ratsionaalse nomenklatuuri, IUPAC-i nomenklatuuri reegleid, teadma nende triviaalseid nimetusi;

– eristada orgaaniliste elementide ühendite põhiklasse, mõista nende struktuuri iseärasusi, valmistamisviise, mõista keemiliste ja füüsikaliste omaduste seost, tunneb kasutusvaldkondi;

– teha mõistlikke oletusi orgaanilisi elemente sisaldavate keemiliste reaktsioonide mehhanismide kohta ja kasutada neid teadmisi keemiliste reaktsioonide toimumise võimalike tingimuste ennustamiseks;

Nende probleemide eduka lahendamise aluseks on kohusetundlik suhtumine auditoorsetesse tegevustesse (loengud, seminarid, kollokviumid). Vajalik on ka iseseisev kodutöö (seminarideks, kollokviumiteks valmistumine, kontrolltööde täitmine). Nõutav on loengutes käsitlemata materjali iseseisev õppimine.

Kursuse lühiprogramm

Organoelementühendite klassifikatsioon (metallorgaanilised ühendid: metall-süsinik sidemega ühendid, soolad, radikaalanioonidega ühendid; leelismetallide orgaanilised ühendid: alkoksiidid, kelaadid b-dikarbonüülühendid). Struktuur. Nomenklatuur. Füüsikalised omadused. Kviitungi meetodid.

Liitiumorgaanilised ühendid orgaanilises sünteesis. Mitme võlakirjaga liitumine. Asendusreaktsioonid. Ümberrühmitused. Liitiumi (naatrium, kaalium) orgaaniliste ühendite reaktsioonid radikaalanioonidega. Liitiumi, naatriumi ja kaaliumi amiidide ja alkoksiidide reaktsioonid. Kelaatide reaktsioonivõime sõltuvus neid moodustavast leelismetallist.

Leelismuldmetallide metallorgaanilised ühendid (dialküül(arüül)derivaadid, alküül(arüül)metallihalogeniidid). Struktuur. Nomenklatuur. Füüsikalised omadused. Kviitungi meetodid.

Magneesiumorgaanilised ühendid orgaanilises sünteesis. Mitme võlakirjaga liitumine. Asendusreaktsioon. Ümberrühmitused. Muude metallorgaaniliste ühendite süntees. Kaltsiumi ja organobaariumi ühendid. Magneesium alkoksiidid. Magneesiumnaftaleen. Metoksümagneesiummetüülkarbonaat.

Vaseorgaanilised ühendid. Liitiumdialküülkupraat. Vase atsetüleniidid. Struktuur. Nomenklatuur. Valmistamismeetodid, reaktsioonid. Vase alkoksiidid. Vasepõhised kelaadid b-dikarbonüülühendid. Hõbeda atsülaadid.

Tsingi, kaadmiumi ja elavhõbedaorgaanilised ühendid. Struktuur. Valmistamis- ja reaktsioonimeetodid. S. N. Reformatsky reaktsioon. Katalüüs elavhõbedaühendite abil. Kahekordne reaktiivsus a

Alumiiniumorgaanilised ühendid. Omadused, valmistamismeetodid, reaktsioonid. Alumiiniumhüdriidid orgaanilises sünteesis. Alumiiniumorgaaniliste ühendite tööstuslik tähtsus. Talliumorgaanilised ühendid. Mono-, di-, trialküül(arüül)talliumorgaanilised ühendid. Ühevalentse talliumi alkoksiidid, kelaadid, atsülaadid orgaanilises sünteesis.

Germaanium, tinaorgaanilised ja pliiühendid. Omadused, valmistamismeetodid ja reaktsioonid. Orgaaniliste pliiühendite tööstuslik kasutamine. Tinahüdriidühendid. Kahevalentse plii ühendid, plii-plii sidemega ühendid.

Boorhüdriidid ja nende derivaadid orgaanilises sünteesis. Organüülboraanid. Organoboraatide soolad, nende kasutamine orgaanilises sünteesis. Boorhalogeniidid ja nende reaktsioonid. Alkoksü- ja atsüüloksüboraanid, nende valmistamine ja omadused.

Räniorgaanilised ühendid (räni-halogeen, räni-vesinik, räni-hapnik, räni-lämmastik, räni-süsinik, räni-räni ja räni-metall sidemetega ühendid). Valmistamismeetodid, reaktsioonid, omadused. Räniorgaanilistel ühenditel põhinevad polümeerid.

Erineva valentsi, oksüdatsiooniastme ja koordinatsiooniarvuga fosfororgaanilised ühendid. Reaktiivsuse võrdlus arseeni, antimoni ja vismuti ühenditega. Orgaaniliste fosforiühendite kasutamine tööstuses, anorgaaniliste orgaanilises sünteesis.

Orgaanilised väävliühendid: tioolid, sulfiidid, polüsulfiidid, sulfooniumisoolad, sulfoksiidid, sulfoonid, sulfeen-, sulfoksüül-, sulfiin-, sulfoonhapped. Orgaanilised sulfitid ja sulfaadid. Tiokarbonüülühendid. Seleeni ja organotelluriumi ühendid. Omadused, valmistamismeetodid, reaktsioonid. Analoogia orgaaniliste väävliühenditega, erinevused. Väävli ja seleeni segaühendid.

Ühendid, mis sisaldavad halogeene positiivselt laetud aatomite kujul. Jodooniumisoolad, jood ja joodi derivaadid. Sarnased broomi ja kloori ühendid. Perkloorhape ja selle derivaadid orgaanilises keemias.

orgaanilised siirdemetallide ühendid, s- Ja lk- kompleksid.

Rakendamise reaktsioonid, ümberrühmitamine. Siirdemetallide alkoksiidid. Steeriline juhtimine. Polümerisatsioonireaktsioonid. Siirdemetalle sisaldavad bioloogilised süsteemid.

Seminari tunniplaanid

Seminar 1

Leelismetallide orgaaniliste ühendite klassifikatsioon. Metallorgaanilised ühendid (Me-C sidemega ühendid), radikaalanioonidega leelismetallisoolad; leelismetallide orgaanilised ühendid (alkoksiidid, kelaadid b-dikarbonüülühendid. Struktuur, nomenklatuur, füüsikalised omadused. Kviitungi meetodid.

Liitiumorgaanilised ühendid orgaanilises sünteesis. Lisamine mitmele sidemele (C=C, C=O, C=N). Asendusreaktsioonid. Ümberrühmitused. Liitiumi (naatrium, kaalium) orgaaniliste ühendite reaktsioonid. Siirdemetallide anioonradikaalühendid ja nende reaktsioonid. Liitiumi, naatriumi, kaaliumi amiidide ja alkoksiidide reaktsioonid. Kelaatide reaktsioonivõime sõltuvus neid moodustava leelismetalli olemusest.

2. töötuba

Leelismuldmetallide dialküül-(arüül)derivaatide metallorgaaniliste ühendite klassifikatsioon , alküül(arüül)metallhalogeniidid). Struktuur. Nomenklatuur. Füüsikalised omadused. Kviitungi meetodid.

Magneesiumi orgaanilised ühendid orgaanilises sünteesis. Lisamine mitmele sidemele (C=C, C=O, C=N). Asendusreaktsioonid (halogeenid, alkoksürühmad). Ümberrühmitused. Muude metallorgaaniliste ühendite süntees. Orgaanilised kaltsiumi- ja baariumiühendid.

Magneesium alkoksiidid. Magneesiumnaftaleen. Metoksümagneesiummetüülkarbonaat.

Töötuba 3

Vaseorgaanilised ühendid. Liitiumdialküülkupraat. Vase atsetüleniidid. Struktuur, nomenklatuur. Valmistamismeetodid, reaktsioonid. Ühe- ja kahevalentsed vase alkoksiidid. Vasepõhised kelaadid b-dikarbonüülühendid. Hõbeda atsülaadid. Vasekompleksid orgaanilises sünteesis.

Seminar 4

Tsingi, kaadmiumi ja elavhõbedaorgaanilised ühendid. Struktuur, tootmismeetodid, omadused. Reformatsky reaktsioon. Katalüüs elavhõbedaühendite abil. Kahekordne reaktiivsus a-merkureeritud karbonüülühendid.

Seminar 5

Alumiiniumorgaanilised ühendid. Omadused, tootmismeetod, reaktsioonid. Alumiiniumhüdriidid redutseerivate ainetena. Alumiiniumi alkoksiidid orgaanilises sünteesis. Alumiiniumorgaaniliste ühendite tööstuslik tähtsus.

Talliumorgaanilised ühendid. Mono-, di-, trialküül(arüül)talliumorgaanilised ühendid. Ühevalentse talliumi alkoksiidid, kelaadid, atsülaadid orgaanilises sünteesis.

Töötuba 6

Tinaorgaanilised ja pliiühendid. Omadused, valmistamismeetodid ja reaktsioonid. Orgaaniliste pliiühendite tööstuslik kasutamine. Tinahüdriidühendid. Kahe- ja kolmevalentse plii ühendid, Pb-Pb sidemega ühendid.

Seminar 7

Boorhüdriidid ja nende derivaadid orgaanilises sünteesis. Organüülboraanid. Op ga soolad, kuid boraadid, nende kasutamine orgaanilises sünteesis. Boorhalogeniidid ja nende reaktsioonid. Alkoksü- ja atsüüloksüboraanid – valmistamine ja reaktsioonid.

Räniorgaanilised ühendid (räni-halogeen, räni-vesinik, räni-hapnik, räni-lämmastik, räni-süsinik, räni-räni ja räni-metall sidemetega ühendid). Reaktsioonide saamise meetodid, omadused. Räniorgaanilistel ühenditel põhinevad polümeerid.

Seminar 8

Fosfororgaanilised ühendid: pentakoordinaatfosfori derivaadid, fosforhappe derivaadid (estrid, amiidid), polüfosforhappe derivaadid, fosfoonhappe derivaadid, fosfiinhappe derivaadid, tertsiaarsed fosfiinoksiidid, kolmevalentsed fosforiühendid. Fosforhalogeniidid. Arseen, antimon, vismut ja nende orgaanilised ühendid.

Seminar 9

Orgaanilised väävliühendid: tioolid, sulfiidid, polüsulfiidid, sulfooniumisoolad, sulfoksiidid, sulfoonid, sulfeenhapped, sulfoksüülhapped, sulfiinhapped, sulfoonhapped. Orgaanilised sulfitid ja sulfaadid. Tiokarbonüülühendid. Elementaarse väävli, tionüülkloriidi ja sulfurüülkloriidi reaktsioonid.

Seleeni ja telluuri ühendid. Omadused, valmistamismeetodid, reaktsioonid. Analoogiad orgaaniliste väävliühenditega, erinevused. Väävlit ja seleeni sisaldavad segaühendid.

Seminar 10

Ühendid, mis sisaldavad halogeene positiivselt laetud aatomitena. Jodooniumisoolad, jood ja joodi derivaadid. Sarnased broomi ja kloori ühendid. Perkloorhape ja selle derivaadid orgaanilises sünteesis.

Fluororgaaniliste ühendite sünteesi eripära. Spetsiaalsed fluorivad ained. Fluoritud süsivesinikud tööstuses, fluoritud polümeerid. Bioloogiliselt aktiivsed fluororgaanilised ühendid.

Iseseisvalt lahendatavad probleemid

Seminari ülesanded 1

1. Viige läbi RC BUT teisendus ® RCOR' dioksolaani, 1,3-ditiaani ja imidasolidiini kaudu.

2. Kaaluge ketoonide sünteesimise viise otse karboksüülhapetest.

3. Hankige dimetüülbensüülamiinist dibensüül.

4. Kui liitiumi suspensiooni tsetaanis töödeldakse kloriidiga hõõrub-butüüliga, millele järgneb süsinikdioksiidi läbilaskmine ja saadud segu hävitamine veega, reaktsioonisegu 1H NMR spektris täheldati kahte signaali keemilise nihkega 1,07 ja 0,85 ppm. vastavalt ja integraalsuhe on 4,67:1. Kuidas reaktsioon kulges?

5. Tehke teisendus:

RCH2COOH ® RC(CH3)2COOH

Võrrelge kõrgemate isohapete saamise tööstusliku meetodiga.

6. Hankige stüreenist dibensoüülmetaan (mõelge valikutele).

7. Sünteesige allüületüüleetrist akroleiin-dietüülatsetaal.

8. Võrrelge leelismetallide alarühma benseeni ja tolueeni otsemetalleerimise võimalusi.

Seminari ülesanded 2

1. Kaaluge trifluoroatsetaldehüüdi interaktsiooni võimalusi magneesiumorgaaniliste ühenditega.

2. Võrrelge propioonaldehüüdi sünteesi meetodeid sipelghappe erinevatest derivaatidest.

3. Koostage skeemid metüülketoonide protsessidest magneesiumorgaaniliste ühendite, magneesiumalküülamiidide ja -alkoksiididega, samuti magneesiumnaftaleeniga.

4. Iseloomusta heksahalobenseenide interaktsiooni võimalusi metüülmagneesiumjodiidiga sõltuvalt kasutatavast halogeenist.

5. Sünteesige butürolaktoonist vinüülmaloonester.

6. Vaatleme organoberülliumühendite reaktsioone sõltuvalt orgaanilise radikaali struktuurist.

7. Võrrelge leelismuldmetallide fenüülatsetüleniidide reaktsioonivõimet sõltuvalt metalli asukohast perioodilisustabelis.

Seminari ülesanded 3

1. Hankige adipiinhappest 6-oksoheptaanhape.

2. Hankige propanool-2-st butanool-2.

3. Saada propargüülalkoholist 3,4-pentadieenhappe etüülester.

4. Hankige bensonitriilist 2,6-difeenhape.

5. Heksafluoropropüleenist saada 2-bromofluoropropaan.

6. Vaatleme hõbekarboksülaatide ja halogeenide vastasmõju reaktsioonide võimalusi.

7. Hankige aniliinist klorobenseen ilma diasotiseerimiseta.

Seminari ülesanded 4

1. Hankige metüülatsetoäädikhappe ester ja metüülatsetüülatsetoon, kasutades samu tooraineid.

2. Hankige dimetüüloksalaadist metüülmetakrülaat.

3. Hankige atsetonitriilist metüülallüülketoon.

4. Hankige kaneelhape ilma Perkini reaktsiooni kasutamata.

5. Esitage elavhõbedasoolade poolt katalüüsitud tsükliliste ketoonide oksüdatsiooni olemus.

6. Hankige fenüüläädikhappe aldehüüdist stüreen.

7. Hankige propüleenist isopropüülatseetamiid.

Seminari eesmärgid 5.

1. Kasutades alumiiniumorgaanilisi ühendeid, saada butüüraldehüüd, butüülamiin ja butüülvinüüleeter.

2. Sünteesige triatsetüülmetaan, kasutades kõiki võimalikke meetodeid.

3. Hankige kaneelmaldehüüdist fenüülmalaldehüüd.

4. Sünteesige metüülkloroformist 1,1-dietoksüetüleen.

5. Sünteesida tsüklopentaankarboksüülhape ja selle aldehüüd tsüklohesanoolist.

6. Sünteesige stüreenist 1,4-difenüülbutadieen.

7. Kaaluda glütsidoolestrite sünteesimise võimalusi talliumiühendite abil, võrrelda sünteesimeetodit tööstuses kasutatavate meetoditega.

Seminari ülesanded 6

1 Võrrelge palderjan- ja allüüläädikhappe happekloriidide redutseerimist tinahüdriidide abil.

2. Saada maloonhappest atsetoon, piimhape ja atseetaldehüüd.

3. Propioonhappest saada etanool, etüleen ning etüülkloriid ja jodiid.

4. Hankige etüülamiinist metüülatseetamiid.

5. Hankige heptanoolist 4-oksoheptaanhape

6. Võrrelge tööstuslikke meetodeid tetraetüülplii tootmiseks. Kaaluge selle ühendi võimalikke asendusi kõrge oktaanarvuga bensiini tootmisel.

Seminari ülesanded 7

1. Metüületüülketoonist saada butünool ja dietüülketoon.

2. Hankige atsetoonist tripropüülkarbinool.

3. Saada trimetüülboraadist ja naftaleenist b-naftool.

4. Sünteesige fenüültrimetüülsilaanist bensofenoon.

5. Alates trimetüülallüülsilaan saada 1,1-dimetüülbuteen-4-ool-1.

6. Hankige maloonestrist fenüülpropioonhape.

7. Sünteesige atsetoonist isopropüülamiin.

8. Võrrelge enoolide silüüleetrite saamise meetodeid

Seminari ülesanded 8

1. Hankige vinüültrifenüülfosfooniumbromiid. Kirjeldage selle koostoimet salitsüülaldehüüdiga.

2. Pakkuge välja difenüülfosfiinliitiumi süntees, kasutage seda anisooli ja fenetooli dealküleerimiseks, selgitage erinevusi.

3. Kirjeldage püroviinamarihappe metüülestri vastasmõju trimetüülfosfitiga.

4. Vaatleme trietüülfosfiidi vastasmõju ortoasendatud nitrobenseenidega.

5. Mõelge heksametapoli ja tsükloheksanooni koostoime olemuse muutumisele erinevatel interaktsiooniaegadel

6. Võrrelge fosfor- ja fosforhapete mono-, di- ja triestrite valmistamise meetodeid.

Seminari ülesanded 9

1. Pakkuge välja meetod dibutüülsulfaadi saamiseks saadaolevatest reagentidest.

2. Saada benseensulfonüülkloriidist metüülfenüülsulfoon.

3. Orgaaniliste ühendite identifitseerimiseks kasutatakse 2,4-dinitrofenüülsulfenüülkloriide, kirjelda kuidas.

4. Kirjeldage alküülbenseenide reaktsioone tionüülkloriidiga püridiini juuresolekul.

5. Hankige püridiinist 4-dimetüülaminopüridiin.

6. Koostage skeem väävli ja kumeeni vastasmõjust tugeva aluse juuresolekul.

Seminari ülesanded 10

1. Pakkuge välja meetod arüülfluoriidide sünteesiks ilma diasooniumtetrafluoroboraate kasutamata.

2. Kasutage dietüülamiini ja trifluorokloroetüleeni, et saada metüülfluoriid.

3. Kirjeldage trifluorometüülfenüülketooni vastasmõju trifenüülfosfiini ja.

4. Enant- ja perfluoroenanthapete abil saadakse poolfluoritud dodekaan.

5. Võrrelge süsivesinike otsese fluorimise reaktiive, valige kõige kättesaadavam laborireagent.

6. Lewise hapete asemel perkloorhappe kasutamine. Võrrelge substraatide reaktsioonivõimet.

Kollokviumi kavad

Kollokvium 1. Metallorgaanilised ühendid

Süsinik-süsinik sidemete moodustumine metallorgaaniliste ühendite reaktsioonides. Grignardi reaktiivid elektrofiilidena. Alküülimine (reaktsioonid karbonüülühendite, nitriilide, asometiinidega, a,b-küllastumata ühendid jne). Muud metallorgaanilised ühendid ja elektrofiilid (liitium-, tsink-, kaadmium- ja vaseorgaanilised ühendid).

Nukleofiilide (liitiumi, naatriumi, magneesiumi derivaadid) reaktsioonid. Alkünüülvase ühendid.

metallide alkoksiidide reaktsioonid ( hõõrub-kaaliumbutoksiid, hargnenud naatriumalkoksiidid, talliumalkoksiidid). Reaktsioonide katalüüs alkoksiididega, suure koordinatsiooniarvuga metallidega (alumiinium, titaan, vanaadium, kroom). Leelis- ja leelismuldmetallide amiidid alustena, nende reaktsioonid (liitiumi ja magneesiumi amiidid). Amiidimine titaanamiidide või titaantetrakloriidi (räni, tina) – amiini süsteemidega.

Metallkarboksülaadid. Hõbeda, plii, talliumi ja vismuti karboksülaadid on orgaanilise sünteesi spetsiifilised reaktiivid

Kollokvium 2. Mittemetallide orgaanilised ühendid

Hüdroboreerimine kompleksboraanide ja alküülboraanidega. Boororgaaniliste ühendite reaktsioonid (muundumine alkoholideks, amiinideks, halogeeni derivaatideks). Termilised muundumised, reaktsioonid hapete ja süsinikmonooksiidiga. Küllastumata ühendite hüdroboreerimine.

Fosfororgaanilised reaktiivid. Süsinik-süsinik kaksiksidemete moodustumine (Wittigi reaktsioon). Funktsionaalrühmade transformatsioonid (hüdroksüüli asendamine halogeeniga, amiidide, estrite jm moodustumine) perioodilise süsteemi V alarühma Wittigi reaktiivide reaktiivsuse võrdlus.

Lämmastikku sisaldavate funktsioonide taastamine kolmevalentsete fosforiühendite abil.

Kontrollitegevuste ajakava

№	Kontrolltund ja selle teema	Kirjandus
1	Seminar 1.Leelismetallide ühendid.
2	Seminar 2.Leelismuldmetallide ühendid.
3	Töötuba 3.
4	Vase ja hõbeda orgaanilised ühendid.Seminar 4.
5	Tsingi, kaadmiumi ja elavhõbedaorgaanilised ühendid.Seminar 5.
6	Alumiiniumi ja talliumorgaanilised ühendid.Seminar 6.
7	Tinaorgaanilised ja pliiühendid. Kollokvium 1.	Metallorgaanilised ühendid.
8	Vaata ülalt. Seminar 7.
9	Boor ja räniorgaanilised ühendid.Seminar 8.
10	Fosfororgaanilised ühendidSeminar 9.
11	Orgaanilised väävliühendid.Seminar 10.
12	Fluororgaanilised ühendid, kõrgema valentsiga halogeenide ühendid. Kollokvium 2.	Metallorgaanilised ühendid.

Funktsioonide muutmine ja juurutamine organoelementühendite keemias

1. Reaktsioonid oksüdatsiooniastet muutmata

IN ¯ Alates ®	->C -H	>C=CR-H	R.C. = CH	Ar-H
-> C-H
>C=CR-M
R.C. = C-M
Ar-M
-> C-B<
-> C-P<
->C -Si<-

Tüüpilised näited

MH2O

1-1 R-X ¾ ® R-M ¾ ® R-H

C2H5COOH

(C6H13)3B ¾ ¾ ¾ ¾ ® C6H14

H2O

ArSO3H ¾ ® ArH

1-3 PhC = CH ¾ ® Ph.C. = CNa

BuLi

AlkC = CH ¾ ® Ph.C. = CLi

Cu(NH3)4+

Ph.C. = CH ¾ ¾ ¾ ¾ ® Ph.C. = Cu

1-5C6H5Na

C6H5CH3 ¾ ¾ ¾ ¾ ® C6H5CH2Na

t-BuOK

CH3SOCH3 ¾ ¾ ¾ ® CH 3 SOCH 2 K

CH3ONa

CH3NO2 ¾ ¾ ¾ ® NaCH2NO2

t-BuOK

PhCH 2 COOt-Bu ¾ ¾ ¾ ® PhCHKCOOt-Bu

1-6BF 3 . OEt 2

PhLi ¾ ¾ ¾ ® Ph 3 B

1-7 PCl 3

i-Pr MgCl¾ ¾ ® i-Pr 2 PCl

2. Redutseerimisreaktsioonid

IN ¯ Alates ®	-> C-X		>C=C<
-> C-Li
->C-Mg-
->C-Zn-
-> C-Al<
-> C-B<
-> C-P<
-> C-Si<-

Tüüpilised näited

2-1Li

RX ¾ ® RLi

2-2 mg

RX ¾ ® RMgX

2-3 mg

CH3OSO2OCH3 ¾ ® CH3MgOSO2OCH3

2-4Zn

CH3CH=CHCH2Br ¾ ® CH3CH=CHCH2ZnBr

2-7PhPH2 + CH2=CHCN ¾ ® PhP(CH2=CHCN)2

H2PtCl6

2-8RCH=CH2 + HSIMe 3 ¾ ¾ ¾ ® RCH 2 CH 2 SiMe 3

3. Oksüdatsioonireaktsioonid

IN ¯ Alates ®
ROH(R)
RNH 2
RPX 2
RS-, SO 2 -, SO 3 -			3-10

Tüüpilised näited

SO 2

C12H25MgBr ¾ ¾ ® C12H25SO2H

SO2Cl2

PhMgCl ¾ ¾ ® PhSO2Cl ¾ ® PhSO3H

3-10

Kirjandus

1. Talalaeva T.V., Kocheshkov K.A. Organoelementide keemia meetodid. Liitium, naatrium, kaalium, rubiidium, tseesium. Raamat 1-2, M., NSVL Teaduste Akadeemia, 1963. a.

2. Üldine orgaaniline keemia. T.7, M., Keemia, 1984.

3. Ioffe S.T.. Nesmeyanov A.N. Organoelementide keemia meetodid (magneesium, berüllium, kaltsium, strontsium, baarium). M., NSVL Teaduste Akadeemiast, 1963.

4. Carey F., Sandeberg R. Orgaanilise keemia täiendkursus. M., Chemistry, 1981, 2. kd, lk 165-184.

5. Sheverdina N.I., Kocheshkov K.I. Organoelementide keemia meetodid. Tsink, kaadmium. M., Nauka, 1964.

6. Makarova L.G. Nesmeyanov A.N. Organoelementide keemia meetodid. Merkuur. M., Nauka, 1965.

7. Nesmeyanov A.N., Sokolik R.A. Organoelementide keemia meetodid. Boor, alumiinium, gallium, indium, tallium. M., Nauka, 2 kd 1964.

8. Kocheshkov K.A., Zemljanski N.I., Sheverdina N.I. ja teised organoelementide keemia meetodid. Germaanium, tina, plii. M., Nauka, 1968.

9. Üldine orgaaniline keemia. M., Chemistry, 6, 1984.

10. Andrijanov K. A. Organoelementide keemia meetodid. Räni. M., Nauka, 1968.

11. Mihhailov B.M., Bubnov Yu.N. Boororgaanilised ühendid orgaanilises sünteesis. M., Nauka, 1977.

12. Üldine orgaaniline keemia. M., Chemistry, 4, 1983, lk 595-719.

13. Üldine orgaaniline keemia. M., Chemistry, 5, 1984.

14. Nifantiev E.E. Fosfororgaaniliste ühendite keemia. M., keemia, 1971.

15. Üldine orgaaniline keemia. M., Chemistry, 1. kd, 1981, lk 622-719.

16. Gublitsky M. Orgaaniliste fluoriühendite keemia. M. Goskhimizdat, 1961.

17. Sheppard W., Sharts K. Fluori orgaaniline keemia. Kirjastus M., 1972.

18. Dorofenko G.N., Zhdanov Yu.A., Dulenko V.I. ja teised perkloorhape ja selle ühendid orgaanilises sünteesis. Rostov, Venemaa Riiklik Ülikool, 1965.

Edasi lugemist

1. Rokhov Y., Hurd D., Lewis R. Metallorgaaniliste ühendite keemia. M., kirjastus, 1963.

2. Fizer L., Fizer M. Orgaanilise sünteesi reaktiivid. M., Mir, I-VII, 1970-1978.

Sissejuhatus3

Kursuse lühiprogramm4

Seminari tunnikavad6

Ülesanded iseseisvaks lahendamiseks9

Kollokviumi kavad14

Kontrollitegevuste ajakava16

Orgaanilise keemia arenguloos on palju näiteid, kui selle teaduse osad, mis varem polnud teadlaste tähelepanu äratanud, hakkasid ühe või teise ühendiklassi ootamatu praktilise rakendamise või tuvastamise tõttu kiiresti arenema. nende uutest omadustest.

Mõned andmed organoelementühendite ajaloost

Üks selline näide hõlmab sulfoonamiide. Sulfaravimite kasutamine väärtuslike raviainetena tähistas selle orgaanilise keemia valdkonna intensiivse arengu algust – lühikese aja jooksul sünteesiti mitu tuhat uut sulfaravimit.

Organoelementühendite keemia on praegu sarnases kiire arengujärgus. Seda võib näha paljudest näidetest. Pikka aega vaid teoreetiliselt huvitanud fosfororgaaniliste ühendite keemia areneb nüüd kiiresti tänu orgaaniliste fosfori derivaatide laialdasele kasutamisele erinevates rahvamajanduse valdkondades. Titaani ja alumiiniumi orgaaniliste ühendite keemia areng kiirenes pärast seda, kui Ziegler avastas 1954. aastal, et alumiiniumorgaanilised ühendid segus titaantetrakloriidiga võivad põhjustada etüleeni polümerisatsiooni, samuti Natta avastamist 1955. aastal. küllastumata ühendite stereospetsiifilise polümerisatsiooni võimalus erinevate komplekskatalüsaatorite juuresolekul.

Ka räniorgaaniliste ühendite keemia areneb hüppeliselt. Esimese räni ja süsinikku sisaldava ühendi, ortosänihappe etüülestri, sai prantsuse teadlane Ebelmain aastal 1844. Hiljem, 1963. aastal, sünteesisid Friedel ja Crafts esimese räniorgaanilise ühendi Si-C sidemega – tetraetüülsilaani. Räniorgaaniliste ühendite keemia väljatöötamise alguses äratas räni kui süsiniku lähim analoog teadlaste suurt tähelepanu. Tundus, et räni baasil on võimalik luua sama lai keemiateaduse valdkond kui orgaaniline keemia. Kuid selgus, et räni, nagu süsinik, ei moodusta järjestikku ühendatud Si aatomitest stabiilseid molekulide ahelaid ja seetõttu langes kohe huvi räni orgaaniliste derivaatide vastu. Kõrgmolekulaarsete ühendite keemia areng ei saanud aga piirduda ainult süsiniku ja organogeensete elementide (hapnik, halogeenid, lämmastik, väävel) kasutamisega polümeeri molekulide ehitamisel; selle eesmärk oli loomulikult kaasata muid perioodilise tabeli elemente. Seda tingisid mitmed kaalutlused, mille kohaselt eeldati, et süsiniku asendamine molekuli põhiahelas teiste elementidega toob kaasa polümeeri omaduste radikaalse muutuse.

Räni oli esimene element, mida kasutas K. A. Andrianov (1937) ja veidi hiljem M. M. Coton (1939) suurte molekulide anorgaaniliste peaahelate ehitamiseks, mis koosnesid vahelduvatest räni- ja hapnikuaatomitest ning raamitud orgaanilistest radikaalidest. Nii tekkis uus räniorgaaniliste polümeeride klass, mida nüüd tuntakse polüorganosiloksaanide, siloksaanide või silikoonidena. Nii demonstreerisid Nõukogude teadlased esimest korda võimalust kasutada räniorgaanilisi ühendeid (silikoone) anorgaaniliste molekulaarahelate ja kõrvalorgaaniliste rühmadega polümeeride sünteesiks. Sellest etapist sai pöördepunkt räniorgaaniliste polümeeride keemias ja see oli alguseks intensiivsetele uurimustele mitte ainult räniorgaaniliste polümeeride, vaid ka teiste organoelementide kõrgmolekulaarsete ühendite kohta.

USA-s ilmusid esimesed teated polüorganosiloksaanide kohta 1941. aastal (Yu. Rokhov). Rokhovi, D. Hurda ja R. Lewise raamatu „Metallorgaaniliste ühendite keemia“ (1963) venekeelse väljaande eessõnas kirjutas Yu: „K. A. Andrianovi põhiteoste ühe järgijana ja L. M. Cotoni räni-orgaaniliste ühendite keemia valdkonnas tunnustan täielikult Venemaa teadlaste edusamme metallorgaaniliste ühendite sünteesi ja uurimise valdkonnas.

Viimasel ajal on suur huvi erinevate majandussektorite, eelkõige masina- ja aparaadiehituse, lennunduse ja raketitööstuse orgaaniliste elementide polümeeride vastu; Samal ajal esitatakse kõrgeimad nõudmised polümeeride termilisele stabiilsusele. Võtame näiteks energia. Jõuagregaatide kasutusalade laiendamine eeldab elektriseadmete tootmise mastaabi suurendamist ja sellega seoses erakordselt suurt vase, magnetmaterjalide jm tarbimist. Lisaks on seoses lennunduse arenguga vaja suurendada elektriseadmete tootmise mastaape ning sellega seoses ka erakordselt suurt vase, magnetmaterjalide jms tarbimist. mereväe ja raketitehnoloogia, aga ka allmaatööde elektrifitseerimine, muutub vajalikuks kaalu ja elektriseadmete mõõtmete vähendamine. Kõik see sunnib disainereid looma suure võimsusega väikese kaalu ja mõõtmetega elektriseadmeid. Nende probleemide lahendamisel on loomulikult vaja voolutihedust suurendada ja see toob kaasa masina või seadme töötemperatuuri järsu tõusu. Kuna polümeerid on energiaühikute valmistamisel kõige olulisemad materjalid, siis tuleb arvestada, et just nemad dielektrikutena tajuvad juhtivate elementide tekitatavat soojust esimesena. Ja siin muutub eriti oluliseks polümeermaterjalide termiline stabiilsus.

Tuumaenergia kasutuselevõtt energeetikasektoris karmistab veelgi nõudeid dielektrikutele. Eelkõige vajame praegu dielektrikuid, mis suudavad töötada pikka aega temperatuuril 180-200 °C ja lühiajalise töö ajal taluvad temperatuure 250-350 °C ja kõrgemal. Teine näide pärineb kaasaegsest lennundusest. Lennukite kiirused kasvavad praegu uskumatult kiiresti; Kui sellised kiired lennukid maanduvad, ulatub õhusõiduki rehvide temperatuur 320°C ja kõrgemale. Koos sellega muutub ülimalt keeruliseks kiirlennukite kaitsmine suurel kiirusel atmosfääris liikudes tekkiva soojuse eest. Kuumakindlad polümeerid peaksid aitama edukalt lahendada ka kosmoseuuringute probleeme.

Polüorganosiloksaanid, nagu juba mainitud, olid esimesed kõrgmolekulaarsete ühendite esindajad, mille molekulide anorgaanilised põhiahelad olid raamitud orgaaniliste rühmadega. Need polümeerid avasid uue valdkonna, mida keemiateadus arendab ilma looduslikke aineid või materjale kopeerimata, kuna sellise koostisega polümeerid on looduses tundmatud ja need töötati algusest lõpuni välja laboris. Organoelementide kõrgmolekulaarsete ühendite uurimine laienes eriti sõjajärgsel perioodil ning seda tehakse praegu kõigis tööstus- ja arengumaades. Selle valdkonna publikatsioonide ja patentide arv kasvab iga aastaga ning pidevalt ilmub uusi teoreetilisi ja rakenduslikke töid. Paralleelselt sellega areneb kiiresti organoelementide polümeeride ja monomeeride tööstus; Ainuüksi räniorgaaniliste monomeeride ja polümeeride toodang maailmas on praegu jõudnud 1 miljoni tonnini aastas.

Polümeeride sünteesiga tegelevad teadlased keskenduvad perioodilise tabeli 45 elemendile. Allpool on loetletud kõige olulisemad polümeeriahelate konstrueerimisega seotud elemendid:

• II rühm Mg, Zn

• III rühm B, Al

• IV rühm C, Si, Ti, Ge, Zr, Sn, Pb

• V rühm N, P, V, As, Sb, Bi

• VI rühm O, S, Cr, Se, Mo

• VIII rühm Fe, Co, Ni

Tõepoolest, selgus, et paljud neist (B, Al, Si, Ti, Sn, Pb, P, As, Sb, Fe) on võimelised koos hapniku ja lämmastikuga moodustama polümeeri molekulide anorgaanilisi ahelaid orgaanilise küljega. ja organosiloksaanrühmad; Mõned neist polümeeridest on juba leidnud tööstuslikku rakendust. Tuleks eeldada, et uute sünteesimeetodite väljatöötamine toob lähiaastatel kaasa uute oluliste omadustega organoelementpolümeeride tootmise ja kasutuselevõtu tööstuses.

Keemia tunnused organoelementühendite tehnoloogias

Organoelementühendid erinevad omaduste ja struktuuri poolest oluliselt nii orgaanilistest kui ka anorgaanilistest ühenditest – neil on vahepealne positsioon. Orgaanilised ühendid on looduses haruldased, neid saadakse sünteetiliselt.

Elusorganismide keemias ei ole organoelementide ühendite roll veel päris selge, kuid võib kindlalt väita, et räni, fosfori ja teiste elementide ühendid mängivad olulist rolli elusorganismide elutegevuses ja ainevahetuses. evolutsioonilise arengu kõrge tase, eriti inimeste puhul. Inimese ja loomade organismis esinevad räni sisaldavad ühendid erinevates vormides, sealhulgas räniorgaaniliste ja kompleksühendite kujul, lahustuvad orgaanilistes lahustites. Sellegipoolest on räniorgaaniliste ühendite kohta teada ainult üks nende avastamise juhtum looduses - lindude sulgedest eraldati ortosänihappe individuaalne ester koostisega Si(OC34H69)4. suur roll elusorganismide keemias. Seega leidub adenosiintrifosfaati (ATP) eluskoes ja sellel on oluline roll energiaallikana.

Organoelementühenditel on mitmeid iseloomulikke tunnuseid, mis eristavad neid põhimõtteliselt süsinikuühenditest.

1. Elementide selektiivse afiinsuse erinevused süsinikuga võrreldes.

Elektropositiivsetel elementidel (Si, B, Al, P) on elektronegatiivsete elementide suhtes palju suurem afiinsus kui süsinikul. Teisisõnu, räni, boor, alumiinium, fosfor ja muud elemendid moodustavad nõrgemad sidemed elektropositiivsete elementidega (H, Si, B, Al, As, Sb, Bi jne), kuid tugevamad sidemed elektronegatiivsetega (O, N, Cl, Br, F jne) kui süsinik.

Arvestades erinevate elementide elektronegatiivsust, on selge, et süsinik (xC = 2,5) asub ligikaudu keskmisel positsioonil kõige elektronegatiivsema elemendi - fluori (xF = = 4,0) ja kõige elektropositiivsemate elementide - tseesiumi ja frantsiumi (xCs = 0,7, xFr == 0,7). Nende elementide elektronegatiivsuste poolsumma on xpc = 2,35 ja seetõttu on C-aatomil kõige vähem kalduvus elektrone anda või vastu võtta, st moodustada positiivseid või negatiivseid ioone. See tähendab, et ühendites sisalduv süsinik on elektropositiivsete või elektronegatiivsete elementidega võrreldes vähem ioniseeritud. Näiteks kui Si-C1 side on ioniseeritud 30-50%, siis C-C1 side on ligikaudu 6% ioniseeritud. Seetõttu on süsinik kõige vähem vastuvõtlik elektrofiilsetele või nukleofiilsetele rünnakutele, mis tähendab, et C-C side on palju tugevam kui E-E side (näiteks BB, Si-Si, A1-A1, P-P, As-As) ja vastupidi, näiteks C-O side, mille elektronegatiivsuse poolsumma on xps = 3,0, on vähem tugev kui A1-O side (xps = 2,5), Si-O (xps = 2,65), Si-N (xps = 2.4) jne. Boori, räni, fosfori, arseeni aatomite sideme energia võrdlus süsinikuaatomite sideme energiaga kinnitab neid sätteid (tabel 1).