MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DELLA SCIENZA DELLA FEDERAZIONE RUSSA

Istituzione educativa di bilancio dello Stato federale

istruzione professionale superiore

“Università pedagogica statale di Chuvash intitolata a I.Ya. Yakovlev"

Facoltà di Scienze della Formazione

Dipartimento di Biologia e Chimica

LAVORO DEL CORSO

per disciplina

"CHIMICA DEI COMPOSTI DEGLI ELEMENTI D'ORGANO"

Argomento: reazione del dimetilfosfito.

Completato:

studentessa Marsova Yu.V.

Profilo della BiH

Controllato da: professore

Dipartimento di Bioecologia

Dottore in Scienze Chimiche

Mitrasov Yu.N.

Čeboksary, 2015

Introduzione

1. Preparazione di esteri da cloruri acidi. Carbonati ed esteri degli acidi fosforici

1.1 Sintesi di clorocarbonati e carbonati

1.2 Esteri degli acidi fosforici

2. Applicazione. Condizioni di conservazione e produzione.

3. Metodo per la produzione di dimetilfosfito

Conclusione.

Riferimenti.

Introduzione

I processi di idrolisi, idratazione, disidratazione, esterificazione e amidazione sono molto importanti nell'industria di sintesi organica e petrolchimica di base. L'idrolisi di grassi, cellulosa e carboidrati produce da tempo sapone, glicerina, etanolo e altri prodotti preziosi. Nel campo della sintesi organica i processi in questione vengono utilizzati principalmente per la produzione di alcoli C 2 -C 5, fenoli, eteri, -ossidi, molti composti insaturi, acidi carbossilici e loro derivati ​​(esteri, anidridi, nitrili, ammidi) e altri composti.

Le sostanze elencate hanno applicazioni molto importanti come prodotti intermedi di sintesi organica (alcoli, acidi e loro derivati, aldeidi, ossidi), monomeri e materiali di partenza per la sintesi di materiali polimerici (fenolo, esteri degli acidi acrilico e metacrilico, melammina, cloroolefine ), plastificanti e lubrificanti (esteri), solventi (alcoli, eteri ed esteri, cloroolefine), pesticidi (esteri degli acidi carbamico e tiocarbammico). Molto spesso, le reazioni in esame rappresentano un passaggio intermedio nelle sintesi multistadio di altri prodotti target.

La produzione di queste sostanze è su larga scala. Così negli Usa si sintetizzano 500mila tonnellate di etanolo e isopropanolo, 900mila tonnellate di ossido di propilene, 200mila tonnellate di epicloridrina, oltre 4 milioni di tonnellate di esteri, circa 300mila tonnellate di isocianati.

1. Preparazione di esteri da cloruri acidi. Carbonati ed esteri degli acidi fosforici

Gli esteri degli acidi carbossilici sono molto raramente ottenuti da cloruri acidi, poiché questi ultimi sono sostanze costose. Al contrario, gli esteri dell'acido carbonico (carbonati) e gli esteri dell'acido fosforico vengono sintetizzati principalmente da cloruri acidi, poiché gli acidi corrispondenti non sono in grado di esterificare.

1.1 Sintesi di clorocarbonati e carbonati

Questi esteri sono ottenuti dal fosgene COCI 2, che è un cloruro acido dell'acido carbonico (in condizioni normali è un gas che condensa in liquido a +8 0 C). La reazione procede sostituendo gli atomi di cloro con un gruppo alossi in assenza di catalizzatori. In questo caso, entrambi gli atomi di cloro possono essere sostituiti, ma il primo rapidamente e il secondo molto più lentamente. Ciò consente, a una temperatura inferiore e con un rapporto molare dei reagenti di 1: 1, di ottenere esteri dell'acido clorocarbonico (clorocarbonati) ad alta resa, che, secondo un'altra classificazione, sono anche chiamati cloroformiati, cioè esteri dell'acido formico:

COCI 2 + ROH → CICOOR + HCI

L'elevata resa in clorocarbonati è favorita, oltre che dalla temperatura e dal rapporto dei reagenti, anche dall'ordine in cui vengono caricati i reagenti: al fosgene in eccesso va aggiunto l'alcol. Pertanto, in condizioni periodiche, la sintesi dei clorocarbonati viene effettuata raffreddando (a 0 0 C) e agitando, aggiungendo gradualmente la quantità richiesta di alcol al fosgene liquido. Il prodotto viene eliminato dall'HCI disciolto e distillato, mentre l'HCI rilasciato viene purificato dal fosgene e smaltito come acido cloridrico. I clorocarbonati sono di grande importanza pratica per la produzione di pesticidi: esteri dell'acido carbammico (carbammati) RNHCOOR.

I diesteri dell'acido carbonico (carbonati) si ottengono dal fosgene a 70 - 100 0 C e un leggero eccesso di alcol:

COCI2 + 2ROH → CO(OR)2 + 2HCI

Una reazione collaterale è la formazione di un cloroalcano da alcol e HCl. Se il suo ruolo è significativo, l'HCI risultante può essere legato con soda secca, carbonato di calcio o un'ammina terziaria.

Quando si preparano eteri fenolici, che sono meno reattivi degli alcoli, viene effettuata una reazione con soluzioni acquose di fenolati:

COCI2 + 2ArONa → CO(OAr)2 + 2NaCI

In questo caso, per evitare l'idrolisi laterale del fosgene, il processo viene effettuato con una soluzione sufficientemente concentrata di fenolato e in presenza di fenolo libero (per ridurre la concentrazione di ioni ossidrile).

Tra i diesteri dell'acido carbonico, l'interesse principale sono i carbonati ciclici dei glicoli

Sono pregiati solventi e policarbonati ottenuti dal fosgene e da una soluzione alcalina di alcuni bisfenoli, soprattutto difenilolpropano:

Meritano attenzione gli esteri dell'acido ditiocarbonico (xatogenati). I sali di alchil xantogenati sono ottenuti da alcali alcolici e disolfuro di carbonio (anidride ditiocarbonica). Il sodio isopropil xantato è usato come erbicida efficace; questi sono anche alcuni disolfuri xantati ottenuti dall'ossidazione di alchil antogenati:

1.2 Esteri degli acidi fosforici

Gli esteri dell'acido fosforico sono ottenuti dal tricloruro di fosforo PCI 3, dal clorossido di fosforo POCI 3 e dal tiotricloruro di fosforo PSCI 3. La reattività di questi cloruri acidi verso alcoli e fenoli varia nella serie: PCI 3 > POCI 3 > PSCI 3, e, come nel caso del fosgene, la sostituzione di ogni successivo atomo di cloro rallenta sempre di più. Ciò rende possibile sintetizzare esteri parziali, completi e misti (con diversi alcoli).

Le reazioni del PCI 3 con gli alcoli avvengono in modo molto vigoroso anche a basse temperature con un ampio rilascio di calore. La sostituzione è accompagnata dal riarrangiamento di Arbuzov e si formano dialchil fosfito e alchil cloruro:

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

Molto spesso, in questo modo si ottiene il dimetilfosfito HPO(OCH 3) 2. La sua sintesi viene effettuata (periodicamente o in continuo) in una soluzione di clorometano liquido a -24°C. Il calore della reazione viene allontanato per evaporazione del solvente, parte del quale viene prelevato per la purificazione e viene rilasciato il prodotto commerciale. L'acido cloridrico risultante viene catturato sotto forma di acido cloridrico al 20-30%. Il dimetilfosfito viene purificato in un evaporatore a film mediante distillazione sotto vuoto.

Il dimetilfosfito è un prodotto intermedio nella sintesi di altre sostanze contenenti fosforo. Da esso si ottiene così il noto insetticida clorofos, che è un derivato dell'acido alchilfosfonico. Per fare ciò, il dimetilfosfito viene condensato con cloralio durante il raffreddamento:

Esiste anche un processo a una fase che combina la sintesi del dimetilfosfito da CH 3 OH e PCI 3 e la sintesi del clorofos da dimetilfosfito e cloralio.

Le reazioni del POCI 3 con alcoli e fenoli sono importanti principalmente per la sintesi di estraenti (tributilfosfato), plastificanti (tricresilfosfato, ecc.) e ritardanti di fiamma.

L'interazione del clorossido di fosforo con gli alcoli avviene senza catalizzatori e alcali durante il raffreddamento ed è necessario solo il riscaldamento per sostituire l'ultimo atomo di cloro:

POCI 3 + 3 ROH → PO(OR) 3 + 3HCI

Per evitare la formazione di sottoprodotti di cloruri alchilici

È necessario eliminare l'HCI risultante in un flusso di gas inerte.

I fenoli meno reattivi reagiscono con il clorossido di fosforo quando riscaldati e in presenza di catalizzatori - ZnCI 2 anidro o CaCI 2:

POCI3 + 3ArOH → PO(OAr)3 + 3HCI

L'acido cloridrico viene lasciato evaporare dalla miscela di reazione e viene catturato sotto forma di acido cloridrico concentrato. In questo modo viene prodotto su larga scala (periodicamente o in continuo) il tricresilfosfato, un plastificante per materiali polimerici.

Le reazioni del PSCI 3 con alcoli e fenoli sono utilizzate esclusivamente per la sintesi di pesticidi. Il primo atomo di cloro viene sostituito dall'azione degli alcoli a 20-30 0 C, per sostituire il secondo atomo è necessaria una soluzione alcolica di alcali; per il terzo è necessaria l'interazione con un alcolato o un fenolato; Nella sintesi della maggior parte dei pesticidi di questa serie, il primo passo è la preparazione di dialchil clorotiofosfati con gli stessi o diversi gruppi alchilici (solitamente metile ed etile):

Gli antiparassitari metafos e tiofos si ottengono poi rispettivamente da dimetil e dietil clorotiofosfati e p-nitrofenolato di sodio:

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

I migliori risultati si ottengono quando la reazione viene condotta in acetone o metiletilchetone, quando entrambi i reagenti sono ben omogeneizzati. Tuttavia il processo può essere effettuato anche con una soluzione acquosa di nitrofenolato aggiungendovi dialchil clorotiofosfato a 50 - 100 0 C. Per evitare reazioni collaterali di idrolisi, è necessario regolare il pH del mezzo in modo che vi sia un eccesso di fenolo libero.

In modo simile, l'insetticida metil mercaptoforce si ottiene dal dimetil clorotiofosfato e dall'-ossidietil solfuro, che è parzialmente isomerizzato in un derivato tiolico ed è una miscela di due sostanze:

Esistono molti altri pesticidi di questa classe utilizzati nell'economia nazionale del paese.

2. Applicazione, condizioni di conservazione e produzione.

Il dimetilfosfito viene utilizzato per produrre ritardanti di fiamma, clorofos, diclorvos, nitorphos, nella produzione di pesticidi, nell'industria farmaceutica, nella produzione di preparati organofosforici, tra cui pirovotex e insetticidi.

Il Chlorophos, conosciuto anche come dilox, tkuvon, ricifon, è un insetticida. Viene utilizzato per curare i bovini colpiti dalla mosca cutanea; è ampiamente utilizzato anche nella lotta contro cimici, zecche, tripidi e parassiti nel settore della coltivazione delle piante, è facilmente solubile in acqua e praticamente sicuro per gli animali a sangue caldo;

Condizioni di conservazione.

Il dimetilfosfito viene conservato in contenitori coperti realizzati in acciaio resistente alla corrosione, leghe di alluminio o contenitori di plastica. Il luogo di stoccaggio deve essere protetto dalla luce solare ad una temperatura non superiore a 21 C utilizzando un gas inerte che riduca la reattività

La durata di conservazione garantita è di sei mesi ad una temperatura di 5 C e di tre mesi ad una temperatura di 20 C.

Produzione di dimetilfosfito.

Il dimetilfosfito viene sintetizzato mediante condensazione di clorano e dimetilfosfato.

Informazioni sulla certificazione.

Il dimetilfosfito ha ricevuto un certificato di registrazione statale nel RPOHVB.

Pacchetto.

Il dimetilfosfito viene versato in contenitori (cisterne ferroviarie, contenitori in acciaio inossidabile, fusti in acciaio inossidabile da duecento litri, contenitori in plastica, cubi di plastica, contenitori in plastica) o in contenitori forniti dal consumatore.

Trasporti.

Il trasporto viene effettuato con tutti i tipi di trasporto tranne l'acqua e l'aria. Per il trasporto ferroviario vengono utilizzati serbatoi in acciaio inossidabile. Per il trasporto su strada vengono utilizzati contenitori di tonnellaggio inferiore (cubi, contenitori, fusti).

FEDERAZIONE RUSSA SERVIZIO FEDERALE SULLA PROPRIETÀ INTELLETTUALE, BREVETTI E MARCHI (51) CPI 7 C07F9/142 (12) DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE AL BREVETTO Stato: dal 18 gennaio 2011 – potrebbe cessare di essere valido

3. Metodo per la produzione di dimetilfosfito.

L'invenzione riguarda il campo della tecnologia dei composti organici, vale a dire un metodo migliorato per la produzione di dimetilfosfito. Viene descritto un metodo per produrre dimetilfosfito, comprendente l'interazione del tricloruro di fosforo con metanolo in un ambiente di evaporazione del cloruro di metile, a pressione ridotta, la rimozione dei componenti volatili e la successiva purificazione del prodotto risultante mediante distillazione sotto vuoto, mentre il processo viene eseguito con un rapporto molare tra metanolo e tricloruro di fosforo di 3,02-3,3:1, con un rapporto in volume rispettivamente di 1,43-1,53:1 e una pressione residua di 0,02-0,04 MPa. Il risultato tecnico è un aumento della producibilità e della sicurezza del processo. 1 stipendio file, 1 tabella.

L'invenzione riguarda la chimica dei composti organofosforici, ovvero la produzione del dimetilfosfito, utilizzato come prodotto intermedio in chimica organica nella produzione di insetticidi, erbicidi, ritardanti di fiamma, ecc.

Il metodo classico per ottenere dialchil fosfiti inferiori mediante l'interazione di tricloruro di fosforo e alcol con un rapporto molare di reagenti di 1:3, il processo viene eseguito aggiungendo gradualmente tricloruro di fosforo all'alcol, in un ambiente solvente e raffreddando la reazione miscela. Il raffreddamento viene effettuato utilizzando un solvente a basso punto di ebollizione che, evaporando durante la reazione, allontana il calore generato. L'acido cloridrico e l'alogenuro alchilico rimasti nella miscela vengono rimossi mediante passaggio di una corrente di gas secco, le tracce di acido cloridrico vengono neutralizzate con ammoniaca e il prodotto desiderato viene purificato mediante distillazione a pressione ridotta (D. Purdela, R. Valceanu. Chimica della composti organici del fosforo, M.: Khimiya, 1972, p.183).

Nella reazione del tricloruro di fosforo con metanolo, la velocità e il calore di reazione sono relativamente elevati, compaiono una seconda fase e un sistema liquido-gas. A contatto con acido cloridrico in condizioni di bassa temperatura, il dimetil fosfito si decompone per formare monometil fosfito e successivamente acido fosforoso (con un contenuto maggiore di acido cloridrico nella massa di reazione). In mancanza di metanolo si formano composti instabili di quasi-fosfonio contenenti cloro, soggetti a decomposizione con rilascio di grandi quantità di energia (esplosivi). La presenza di queste impurità sia durante la sintesi che nel dimetilfosfito grezzo isolato riduce la sicurezza del processo tecnologico e complica l'ulteriore purificazione del prodotto mediante distillazione. Per un processo sicuro e allo stesso tempo tecnologicamente avanzato devono essere soddisfatte molte condizioni.

Esiste un metodo noto per produrre dialchil fosfiti facendo reagire il tricloruro di fosforo con un alcol alifatico inferiore in un solvente organico e rimuovendo l'acido cloridrico risultante, in cui, per semplificare la tecnologia, il processo per ottenere il dimetil fosfito viene effettuato in un colonna preriscaldata ad una temperatura nella zona di reazione di 45-110 °C (Brevetto SU n. 910123, classe C 07 F 9/142, pubblicato il 28.02.82). Il metodo utilizza il gradiente del punto di ebollizione risultante in una serie di reagenti: alcool, tricloruro di fosforo, solvente, prodotti risultanti e sottoprodotti della reazione (cloruri alchilici e acido cloridrico). Utilizzando questo metodo si ottiene un prodotto contenente il 96% in peso di dimetilfosfito e fino allo 0,6% in peso di monometilfosfito.

Il risultato più vicino in termini tecnici e ottenuto è il metodo per produrre dialchil fosfiti inferiori, che consiste nel fatto che una miscela di tricloruro di fosforo e metanolo e un solvente bassobollente, ad esempio cloruro di metile, ad una temperatura compresa tra meno 30°C a più 10°C sotto pressione si alimenta nella reazione una colonna dove il solvente evapora trascinando l'acido cloridrico risultante. Il dimetilfosfito, raccolto sul fondo della colonna, viene inviato alla seconda colonna a pressione ridotta per eliminare l'acido cloridrico rimanente e il solvente in esso disciolto (stripping), quindi il dimetilfosfito viene purificato mediante distillazione sotto vuoto (US No. 2631161, classe 260-461, 1953).

L'invenzione risolve il problema di aumentare la producibilità e la sicurezza del processo ottimizzando la composizione della massa di reazione e del dimetilfosfito grezzo risultante per un'ulteriore purificazione mediante distillazione sotto vuoto, in particolare riducendo la quantità di impurità nella massa di reazione e nel dimetilfosfito grezzo: monometilfosfito , acido fosforoso e impurità non identificabili.

Questo problema è risolto dal fatto che nel metodo noto per produrre dimetilfosfito facendo reagire il tricloruro di fosforo con metanolo in un ambiente di evaporazione del cloruro di metile a pressione ridotta, stripping dei componenti volatili e successiva purificazione del prodotto risultante mediante distillazione sotto vuoto, secondo secondo l'invenzione, l'interazione viene effettuata con un rapporto molare tra metanolo e tricloruro di fosforo di 3,02 -3,3:1, con il loro rapporto in volume di 1,43-1,53:1, rispettivamente, e una pressione residua di 0,02-0,04 mPa. Inoltre l'interazione viene effettuata preferibilmente ad una temperatura di 0-30°C.

La sintesi del dimetilfosfito secondo il metodo proposto viene effettuata in un reattore, che è un apparecchio cavo cilindrico verticale con fondo conico, realizzato in acciaio resistente alla corrosione, dotato di un distributore per l'alimentazione di cloruro di metile, incorporato nel fondo del il reattore e due sifoni per l'alimentazione del tricloruro di fosforo e del metanolo, montati diametralmente nella parte conica del reattore. Il contenuto di cloruro di metile nella massa di reazione è costante e mantenuto al livello del 4,8-5,2% in peso.

La temperatura di sintesi di 0-30°C nel reattore viene mantenuta automaticamente grazie all'evaporazione del cloruro di metile liquido fornito alla zona di reazione, e il vuoto necessario nel reattore viene mantenuto da una pompa a vuoto per rimuovere le sostanze altamente volatili dalla reazione zona - acido cloridrico, cloruro di metile e metanolo in eccesso. Il dimetilfosfito grezzo, non completamente liberato dai prodotti volatili, dal reattore entra in una colonna di stripping attraverso una tenuta ad acqua per rimuovere completamente i prodotti volatili residui, quindi il dimetilfosfito viene purificato mediante distillazione sotto vuoto.

L'uso del metodo proposto consente di ottenere dimetilfosfito grezzo di composizione stabilmente costante con un contenuto ridotto di impurità indesiderabili, che, a sua volta, consente di isolare il prodotto target di qualità superiore e aumentare la sicurezza del processo .

Riducendo il rapporto molare tra metanolo e tricloruro di fosforo al di sotto di 3,02, il rapporto in volume tra metanolo e tricloruro di fosforo al di sotto di 1,43 e la pressione residua al di sotto di 0,02 MPa, oltre ad aumentare il contenuto della massa di reazione e del monometilfosfito grezzo dimetilfosfito e dell'acido fosforoso, si ottiene alla produzione di prodotti intermedi metil diclorofosfito e dimetil clorofosfito, che sono composti molto reattivi in ​​grado di provocare un'esplosione, e aumentando il rapporto molare tra metanolo e tricloruro di fosforo superiore a 3,3:1, il rapporto in volume tra metanolo e tricloruro di fosforo superiore a 1,53 e il una pressione residua superiore a 0,04 mPa porta ad un aumento del contenuto di impurità non identificabili nel prodotto target e ad una diminuzione della resa.

Il processo viene condotto con un rapporto molare dei componenti di metanolo e tricloruro di fosforo di 3,24:1 e con un rapporto in volume dei componenti di 1,50:1.

La portata volumetrica continua dei reagenti e del cloruro di metile (refrigerante) è:

Tricloruro di fosforo – 0,3-0,8 m 3 /h;

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

Cloruro di metile – 0,5-2,5 m 3 /h.

Dimetilfosfito: la materia prima proveniente dal reattore di sintesi attraverso un sigillo d'acqua entra continuamente nella colonna di stripping per separare completamente i restanti prodotti volatili. La colonna di stripping è costituita da una parte cilindrica riempita con anelli Raschig e da una parte cubica cava, realizzata a forma di cono e dotata di una camicia per il riscaldamento con vapore. Lo strippaggio di prodotti altamente volatili viene effettuato in modalità film continuo ad una temperatura di fondo della colonna di 70-90°C e una pressione residua di 0,093 mPa.

I componenti volatili (cloruro di metile, acido cloridrico, metanolo) vengono condensati nello scambiatore di calore e restituiti al reattore, e il dimetilfosfito grezzo, liberato dai componenti volatili, viene alimentato continuamente per la distillazione in due evaporatori rotanti a film (RFI) posizionati successivamente.

Il processo si è svolto con la seguente modalità:

Il consumo volumetrico di dimetilfosfito grezzo per l'alimentazione dell'RPI non è superiore a 0,6 m 3 ;

Temperatura in fase vapore non superiore a 90°C;

Pressione residua non inferiore a 0,093 MPa.

Il prodotto target così ottenuto contiene il 99,35% di dimetilfosfito.

Esempi 2-10. Il processo è stato condotto in modo simile all'esempio 1, modificando il rapporto molare e volumetrico dei reagenti, la temperatura e la pressione.

I risultati sono presentati nella tabella.

	Rapporto molare M:TP	Rapporto volumetrico M:TP	Temperatura di reazione massa	Pressione residua, mPa			Resa in sintesi in termini di TF
Note: M – metanolo; TP – tricloruro di fosforo; DMF – dimetilfosfito; MMF – monometilfosfito; FA – acido fosforoso.

Conclusione:

Ampiamente usato nella produzione e nella vita di tutti i giorni organofosforici

composti (clorofos, tiofos, karbofos, ecc.) ne hanno causato un aumento

frequenza di avvelenamento da parte loro.

Viste moderne sui principi del trattamento dell'avvelenamento da FOS

basato sulla medicina basata sull’evidenza (EBM). Scelta dei fondi

dovrebbe basarsi sul sollievo delle principali sindromi dal punto di vista dell’EBM

idee sul meccanismo e sulla patogenesi dell'intossicazione (il principio

validità) e informazioni moderne dalla farmacopea (principio di efficacia). Fondamentale importanza dovrebbe essere data all’antidoto

terapia. Poiché i principali processi patologici si verificano in

sinapsi, quindi la terapia antidoto è mirata a normalizzare la conduzione

impulsi nervosi in essi.

Le misure di prevenzione degli avvelenamenti svolgono un ruolo importante

composti organofosforici.

Riferimenti:

1. Gabrielyan O. S., Ostroumov I. G. Chimica. M., Otarda, 2008;

2. Chichibabin A.E. Principi di base della chimica organica. M., Goskhimizdat, 1963. – 922 pp.;

3. Lebedev N. N. Chimica e tecnologia della sintesi organica e petrolchimica di base. M., Chimica. 1988. – 592 pagine;

4. Paushkin Ya. M., Adelson S. V., Vishnyakova T. P. Tecnologia di sintesi petrolchimica. M., 1973. – 448 pp.;

5. Yukelson I. I. Tecnologia della sintesi organica di base. M., "Chimica", 1968.

Abstract sull'argomento:

Composti organoelementi

Completato da: studente FNBMT

2 portate 241 gruppi

Lazavoy A.

La chimica dei composti organoelementi è nata e si sta sviluppando all'incrocio di org. e non organizzativo. chimica e collega queste due aree della chimica. I composti organoelementi sono estremamente rari in natura; La maggior parte di essi vengono sintetizzati in laboratorio. condizioni.

I composti organoelementi contengono un legame chimico con elemento carbonio. I composti organoelementi, di regola, non includono composti organici con legami semplici o multipli C--N, C-O, C-S e C-Hal. La reattività dei composti organoelementi è determinata principalmente dalla natura del legame elemento carbonio, dalla sua forza, polarità, ecc. I composti organoelementi sono solitamente suddivisi in organoboro, organosilicio e composti organometallici. Il gruppo principale di composti organoelementi sono i composti organometallici. Un posto speciale tra questi è occupato dai complessi p di metalli di transizione con ligandi organici insaturi. Tali composti contengono legami covalenti metallo-ligando delocalizzati, la cui formazione coinvolge orbitali d del metallo completamente o parzialmente riempiti. I composti organoelementi di altri elementi, inclusa la maggior parte dei composti organoelementi di metalli non di transizione nonché alcuni composti di metalli di transizione, hanno tipicamente legami S di elementi carboniosi di polarità variabili.

Riso. 1 Il ferrocene è un esempio di composto organoelementare.

Composti organometallici

I composti organometallici contengono un legame metallo-carbonio (M--C) nella molecola. I cianuri, i carburi e in alcuni casi i metalli carbonili, contenenti anche un legame M--C, sono considerati composti inorganici. I composti organometallici talvolta includono composti organici di B, Si, As e alcuni altri non metalli.

Il primo composto organometallico (sale di Zeise K?pO) fu ottenuto da W. Zeise nel 1827. Successivamente si deve al lavoro di R. Bunsen, che isolò il composto organico As (1839), e di E. Frankland, che ottenne il dietilzinco (1849) , gettò le basi per la chimica dei composti organometallici. Da ser. 19esimo secolo a mezzogiorno 20esimo secolo Si è sviluppata prevalentemente la chimica dei composti dei metalli non di transizione. Il risultato principale di questo periodo fu la sintesi e l'uso diffuso di composti organomagnesici (reattivi di Grignard). Negli anni '50 20esimo secolo Si è verificato un forte aumento nella chimica dei composti organometallici, in particolare dei metalli di transizione. La scoperta e l'istituzione della struttura del ferrocene (1951) furono seguite dalla sintesi e dall'isolamento di molti complessi organometallici correlati. Ciò è stato facilitato dallo sviluppo e dall'implementazione di metodi di ricerca fisica, nonché dall'uso efficace dei composti organometallici nella pratica.

In base alla natura del legame metallo-carbonio, i composti organometallici sono suddivisi in diversi tipi:

Composti con legami M--C s in cui il gruppo organico è legato al metallo mediante un legame covalente a due elettroni e a due centri (in alcuni casi con un carattere notevolmente polare). La maggior parte dei metalli non di transizione forma tali composti. I composti dei metalli di transizione di questo tipo sono stabili solo in presenza di ligandi p (CO, ciclopentadienile, ecc.) nella molecola.

Composti organometallici con legami ionici M--C. Tali composti sono essenzialmente sali metallici di carbanioni. Caratteristico dei metalli alcalini e alcalino terrosi (ad eccezione di Li e Mg), ad esempio Na+(C5H5)-, K+(C-=CR), ecc. 3) Composti carenti di elettroni con legami multicentrici a due elettroni M- -CM. Questi includono composti di Li, Mg, Be, Al.

Complessi p di composti metallici contenenti ligandi organici legati p (alcheni, alchini, composti aromatici, ecc.). I composti organometallici di questo tipo sono caratteristici dei metalli di transizione. Si conoscono solo pochi esempi di metalli non di transizione.

Sono noti composti organometallici completi, in cui l'atomo di metallo è legato solo ad atomi di C, e composti misti, che contengono anche un legame metallo-eteroatomo.

I nomi dei composti organometallici sono costituiti dai nomi dei radicali organici, del metallo e di altri gruppi attaccati al metallo, ad esempio piombo tetraetile [Pb(C2H5)4], dibutilstagno dicloruro. Nel caso dei complessi p si utilizza il prefisso h per gli atomi di carbonio coinvolti nel legame con il metallo; i nomi dei leganti a ponte sono preceduti dal prefisso m, ad esempio tetracarbonil (h-ciclopentadienil) vanadio, dicarbonilmetil (h-ciclopentadienil) ferro.

Applicazione

I composti organometallici hanno una vasta gamma di applicazioni nella chimica organica. I composti di organolitio e organomagnesio possono essere utilizzati come basi forti o come reagenti per l'alchilazione o l'arilazione nucleofila.

Un altro campo di applicazione del MOS è la catalisi. Pertanto, il catalizzatore Ziegler-Natta utilizzato nell'industria per la produzione di polietilene comprende MOS (C2H5)3Al.

Composti organoboro

I composti organoboro contengono un atomo di B legato a un residuo organico. Include: organoborano RnBX3-n (n = 1-3); complessi neutri RnX3-nB*L (u = 1-3); organoborati M (n = 1-4); sali di boronio Y, dove X-H, Hal, OH, OR", SeR", Np, NR2, NHNHR", SO4, ecc., M - catione metallico, NH4 o altri, L - etere, ammina, solfuro, fosfina, ecc. , Y - anione. I composti organoboro includono anche composti contenenti B nel ciclo (boraciclani), composti intracomplessi e organocarborani [ad esempio, R2B-BR2, R2BNHNHBR2, C6H4(BR2)2] e composti poliborani il numero di coordinazione del boro è 3 o 4. I più studiati sono gli alchil-, cicloalchil-, aril-, alchenil- e allilborani, nonché i boraciclani.

In termini di proprietà chimiche, i composti organoboro differiscono dai composti organici di Li, Mg, Al e altri metalli. Pertanto, gli alchilici e gli arilborani non reagiscono con CO2, alogenuri organici, epossidi, derivati ​​dell'acido carbossilico, ecc. Trialchilborani, tricicloalchilborani e boraciclani alifatici non si decompongono con acqua, alcoli, ammine, chetoni ed esteri, soluzioni di acidi inorganici e alcali fino a 100-130°C. Ciò consente di effettuare molte reazioni dei composti organoborici in soluzioni acquose e alcoliche. Tuttavia, negli idruri (R2BH)2 e (RBp)2, i legami B--H vengono facilmente scissi dall'acqua e dagli alcoli.

Applicazione

I composti organoboro vengono utilizzati anche per ottenere boroidruri e carborani; come additivi per carburanti per motori e aerei, oli lubrificanti e coloranti; come catalizzatori e cocatalizzatori per la polimerizzazione di composti insaturi nell'ossidazione degli idrocarburi; antiossidanti, battericidi, fungicidi; reagenti in chimica analisi, ad es calignost NaB(C6H5)4 e cesignost Na[(C6H5)3ВСК] - per la determinazione e l'isolamento di K+, Rb+, Cs+, NH4+, ammine e antibiotici; flavognost (C6H5)2BOCH2CH2NH2 - per la determinazione, l'identificazione e la caratterizzazione dei flavoni e l'isolamento degli antibiotici. Alcuni composti organoboro sono utilizzati in medicina, in particolare per la terapia neutronica dei tumori cancerosi.

Composti organosilicici

I composti organosilicionici contengono il legame Si-C Talvolta tutte le sostanze organiche contenenti Si, ad esempio gli esteri di silicio, sono classificate come composti organosilicionici.

I composti organosilicici sono suddivisi in "monomeri", contenenti uno o più atomi di Si, discussi in questo articolo, e polimeri organosilicionici. I seguenti gruppi di composti organosilicici sono i più studiati: organoalipsilani RnSiHal4-n (n=1-3) e RnSiHmHal4-n-m (n e m = 1,2; m+n=2,3); alcossisilani e arossisilani Si(OR)4, R"nSi(OR)4-n; organoidrosilani RnSiH4-n; organoamminosilani RnSi(NR"2)4-n; organosilanoli RnSi(OH)4-nI; organoacilossisilani RnSi(OCOR")4-n (n=1-3); silatrani, ecc.; composti con diversi atomi di Si - organosilossani con legami Si--O--Si, organosilazani con legami Si--N--Si, organosilatine (Si--S--Si), poliorganosilani (Si--Si), ecc.

Secondo la nomenclatura IUPAC, i composti con un atomo di Si sono considerati derivati ​​del silano SiH4, indicando il nostro. tutti i sostituenti associati all'atomo di Si, ad eccezione degli atomi di H, per esempio. (Cp)2SillCl-dimetilclorosilano, CF3CpCpSiCl3-3,3,3-trifluoropropiltriclorosilano. Spesso il nome viene preso come base. org. connessione, aggiungendo il nome. un corrispondente sostituente contenente silicio, ad es. Cl2(Cp)SiCpSi(Cp)Cl2-bis-(metildiclorosilil) metano.

Applicazione

L'applicazione principale dei composti di organosilicio monomerici è la sintesi di polimeri di organosilicio. I composti di organosilicio mono e bifunzionali sono utilizzati nella produzione di liquidi di organosilicio; difunzionale - quando si producono gomme organosilicioniche; di-, tri-, tetra- e polifunzionale - nella produzione di resine e vernici. I composti organosilicionici sono utilizzati anche come idrorepellenti, antiadesivi, agenti di finitura per fibra di vetro, materiali tessili ed edili, riempitivi plastici, per modificare le superfici di assorbenti e altri materiali; ottenimento di rivestimenti per dispositivi microelettronici, ceramiche speciali; come materia prima nella sintesi di catalizzatori per la polimerizzazione di olefine, pesticidi, medicinali, ecc., come agenti reticolanti e modificanti per vari polimeri, come refrigeranti (fino a 400°C); il tetrametilsilano è una sostanza di riferimento nella spettroscopia NMR. L'effetto tossico dei composti organosilicici varia ampiamente (LD50 da 0,1 a 5000 mg/kg e oltre). Pertanto, la concentrazione massima consentita per il trietossilano è 1 mg/m3, il tetraetossisilano è 20 mg/m3 e il feniltrietossisilano non causa avvelenamento acuto. La presenza di gruppi amminici nei sostituenti organici dei composti organosilicici aumenta, ad esempio, la tossicità generale e l'effetto irritante. LD50 (topi, orale) per dietilamminometil- e (3-amminopropil) trietossisilano 7500 e 250 mg/kg, rispettivamente. Per quest'ultimo l'MPC è di 2,5 mg/m3. Gli 1-arilsilatranei sono particolarmente tossici (LD50 0,1-1 mg/kg). La produzione mondiale di composti organosilicici (senza tetraetossisilano ed etilsilicati) nel 1983 ammontava a 300mila tonnellate e, secondo le previsioni, entro il 2000 supererà le 800mila tonnellate.

composto organometallico organoboro siliconico

Letteratura utilizzata

Metodi di chimica degli organoelementi, sotto l'indirizzo generale. ed. A.N. Nesmeyanova e K.A. Kocheshkova, M., 1963-1978;

Cotton F., Wilkinson J., Fondamenti di chimica inorganica, trad. dall'inglese, M., 1979, p. 550-636;

Chimica organica generale, trad. dall'inglese, vol.7, M., 1984;

Chimica organometallica dei metalli di transizione. Fondamenti e applicazioni, trad. dall'inglese, parti 1-2, M., 1989;

Chimica organometallica completa, ed. di G. Wilkinson, v. 1-9. Oxf., 1982.

Mikhailov B. M., Bubnov Yu., Composti organoborici nella sintesi organica, M., 1977;

Pelter A., ​​Smith K., nel libro: Chimica organica generale, trad. dall'inglese, vol. 6, parte 14, M., 1984, pag. 233-537;

KliegelW., Vogue in Biological, Medizin und Pharmazic, B.-, 1980. Yu.

Sintesi di monomeri di organosilicio, M., 1961;

Andrianov K. A., Metodi di chimica degli organoelementi. Kremniy, M., 1968;

Sobolevskij M.V., Muzovskaya O.A., Popeleva G.S., Proprietà e ambiti di applicazione dei prodotti organosilicionici, M., 1975;

Voronkov M. G., Zelchan G. I., Lukevits E. Ya., Silicon and Life, 2a ed., Riga, 1978; Khananashvili L. M., Andrianov K. A., Tecnologia dei monomeri e dei polimeri degli organoelementi, 2a ed., M., 1983, p. 11-139, 376-400;

Voorhoeve R. J. H., Organohalosilanes. Precursori dei siliconi, Amst. - N. Y. - L, 1967;

Bazant V., Chvalovsky V., Rathousky J., Composti organosilicioni, v. 1-10, Praga, 1965-1983;

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I composti organoelementi sono sostanze organiche le cui molecole contengono un legame chimico elemento-carbonio. Questo gruppo, di norma, non include sostanze contenenti legami di carbonio con atomi di azoto, ossigeno, zolfo e alogeno. Secondo questa classificazione, uno dei composti organoelementi è considerato, ad esempio, il metil sodio CH 3 Na, ma il metossido di sodio CH 3 ONa non appartiene a loro, poiché non ha un legame elemento-carbonio.

I composti organoelementi differiscono sia nelle proprietà chimiche e fisiche, sia nei metodi di preparazione. Un grande gruppo è rappresentato dai composti organometallici. Il primo di questi - dietilzinco (C 2 H 5) 2 Zn - fu ottenuto nel 1849 da E. Frankland. I composti di zinco furono ampiamente utilizzati nelle sintesi di A. M. Butlerov e altri chimici della fine del XIX secolo. La scoperta delle sostanze organomagnesio e organomercurio ha svolto un ruolo decisivo nello sviluppo della chimica dei composti organoelementi. Sono utilizzati nella sintesi di molti organoelementi e composti organici.

I composti organomagnesici furono scoperti nel 1900 dal chimico francese F. Barbier e studiati approfonditamente dal suo collega V. Grignard. Questi ultimi hanno sviluppato un metodo per la loro sintesi da idrocarburi contenenti alogeni: RX + Mg → RMgX (radicale idrocarburico R, ad esempio CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5, ecc., e X è un atomo di alogeno) . Nei tempi moderni, reazioni simili alla reazione di Grignard sono diventate un metodo comune per la preparazione di composti organometallici (Li, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al e Zn). Inoltre, se l'atomo di metallo non è monovalente, forma composti organometallici contenenti sia radicali organici che atomi di alogeno: CH 3 MgCl, C 6 H 5 ZnBr, (C 2 H 5) 2 AlCl.

La ricerca nel campo dei composti organomercurici, nonché dei composti di piombo, stagno e altri metalli, fu avviata da A. N. Nesmeyanov nel 1922. I composti organomercurici sono utilizzati per la sintesi di sostanze contenenti meno elementi elettronegativi nella serie di tensione fino a Hg (vedi Serie di tensioni). Ecco come si ottengono composti molto attivi di metalli alcalini e alluminio:

(C2H5) 2Hg + 2Na → 2C2H5 Na + Hg

Vari derivati ​​idrocarburici sono stati ottenuti utilizzando composti organometallici.

Molti composti organometallici reagiscono estremamente facilmente con varie sostanze. Pertanto, il metil sodio e l'etil sodio esplodono al contatto con l'aria; I composti organici Be, Ca, Ba, B, Al, Ga, ecc. si accendono spontaneamente nell'aria. I composti di Li, Mg e Be si accendono anche in un'atmosfera di CO 2.

Poiché i composti organometallici si ossidano molto facilmente, lavorare con essi richiede attrezzature speciali. Le soluzioni eteree di sostanze organomagnesiache sono molto più stabili. Di solito vengono utilizzati nella pratica di laboratorio.

L'elemento di legame chimico - il carbonio nei composti organoelementi può essere sia polare (ionico) che non polare. I metalli i cui cationi hanno un volume piccolo e una carica grande formano legami covalenti; Ecco come nascono i composti organomercuriali e i composti degli elementi dei gruppi IV e V. I metalli che donano facilmente elettroni, cioè che hanno un grande volume e una piccola carica nucleare, ad esempio i metalli alcalini, formano legami ionici in cui l'atomo di carbonio C porta una carica negativa (atomo di metallo M). La presenza di una carica negativa sull'atomo di carbonio di tali composti consente loro di essere utilizzati come catalizzatori per reazioni di polimerizzazione nella produzione di gomme sintetiche. Utilizzando composti organometallici di alluminio e titanio, vengono prodotti polietilene, polipropilene e altri polimeri.

Nei composti organometallici del fosforo e dell'arsenico, i legami elemento-carbonio sono polarizzati nella direzione opposta rispetto ad altri composti organometallici. Pertanto, le loro proprietà chimiche sono molto diverse dalle proprietà di altre sostanze di composizione simile. L'elemento silicio, che è legato al carbonio, forma con esso forti legami a bassa polarità. In questo caso diventa possibile sfruttare la capacità del silicio di sostituire i legami instabili (instabili) con legami attraverso reazioni chimiche con la formazione di catene polimeriche. I polimeri organosilicionici sono preziosi perché mantengono le loro proprietà sia alle alte che alle basse temperature e sono resistenti agli acidi e agli alcali. I rivestimenti realizzati con tali polimeri proteggono in modo affidabile i materiali dagli effetti distruttivi dell'umidità. Questi collegamenti sono ottimi isolanti elettrici. I polimeri lineari silicio-organici vengono utilizzati per produrre lubrificanti, fluidi idraulici resistenti sia alle alte che alle basse temperature, nonché gomme.

I composti organoelementi sono sempre più utilizzati in vari campi dell'attività umana. Pertanto, il mercurio e le sostanze organoarseniche vengono utilizzati in medicina e in agricoltura come preparati battericidi, medicinali e antisettici; composti organostannici - come insetticidi ed erbicidi, ecc.

MINISTERO DELL'ISTRUZIONE DELLA FEDERAZIONE RUSSA

UNIVERSITÀ STATALE DEGLI URAL dal nome. A. M. GORKY

ISTRUZIONI METODOLOGICHE PER UN CORSO SPECIALE

CHIMICA DEI COMPOSTI DI ELEMENTI D'ORGANO

per il lavoro indipendente degli studenti del master di 1 e 2 anni di studio

Facoltà di Chimica

Ekaterinburg

Linee guida predisposte dal dipartimento

chimica organica

Compilato da: Yu. G. Yatluk

Università statale degli Urali

La chimica degli organoelementi è una disciplina scientifica fondamentale che studia i composti del carbonio contenenti un legame elemento-carbonio. In un senso più ampio, i composti organoelementi includono anche composti in cui è presente un legame metallo-non metallo-carbonio, dove il non metallo è solitamente ossigeno, azoto o zolfo. Tali composti sono solitamente chiamati composti organici di elementi. D'altra parte, i composti contenenti legami di carbonio con azoto, ossigeno, zolfo e alogeni non sono solitamente classificati come composti organoelementi. Questo corso esamina sia gli organoelementi che i composti organici degli elementi. Una certa attenzione è rivolta ai composti dello zolfo e degli alogeni con valenze insolite. Durante lo studio del corso, gli studenti acquisiscono familiarità con le leggi più importanti relative alla struttura e alle proprietà dei composti organoelementi, nonché alla loro applicazione nell'industria, nell'agricoltura e in altri settori dell'attività umana.

Quando padroneggiano il corso di chimica dei composti organoelementi, gli studenti devono imparare:

– denominare correttamente i composti utilizzati rispettando rigorosamente le regole della nomenclatura razionale, nomenclatura IUPAC, conoscere i loro nomi banali;

– distinguere le principali classi di composti organoelementi, comprendere le caratteristiche della loro struttura, i metodi di preparazione, comprendere la relazione delle proprietà chimiche e fisiche, conoscere i campi di applicazione;

– formulare ipotesi ragionevoli riguardo ai meccanismi delle reazioni chimiche che coinvolgono composti organoelementi e utilizzare queste conoscenze per prevedere le possibili condizioni per il verificarsi di reazioni chimiche;

La base per risolvere con successo questi problemi è un atteggiamento coscienzioso nei confronti delle attività in classe (lezioni frontali, seminari, colloqui). Sono inoltre richiesti compiti a casa indipendenti (preparazione per seminari, colloqui, completamento di test). E' richiesto lo studio autonomo del materiale non trattato a lezione.

Breve programma del corso

Classificazione dei composti organoelementi (composti organometallici: composti con un legame metallo-carbonio, sali, composti con anioni radicali; composti organici di metalli alcalini: alcossidi, chelati B-composti dicarbonilici). Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Metodi di ricezione.

Composti organolitici in sintesi organica. Unione di più legami. Reazioni di sostituzione. Raggruppamenti. Reazioni dei composti organici del litio (sodio, potassio) con anioni radicali. Reazioni delle ammidi e degli alcossidi di litio, sodio e potassio. Dipendenza della reattività dei chelati dal metallo alcalino che lo costituisce.

Composti organometallici dei metalli alcalino-terrosi (derivati ​​dialchil(arilici), alogenuri metallici alchilici(arilici). Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Metodi di ricezione.

Composti di organomagnesio nella sintesi organica. Unione di più legami. Reazione di sostituzione. Raggruppamenti. Sintesi di altri composti organometallici. Composti del calcio e degli organobari. Alcossidi di magnesio. Magnesio naftalene. Metossimagnesio metil carbonato.

Composti organorame. Litio dialchil cuprato. Acetilenidi di rame. Struttura. Nomenclatura. Metodi di preparazione, reazioni. Alcossidi di rame. Chelati a base di rame B-composti dicarbonilici. Acilati d'argento.

Composti di zinco, cadmio e organomercurio. Struttura. Metodi di preparazione e reazione. Reazione di S.N. Reformatsky. Catalisi mediante composti del mercurio. Doppia reattività UN

Composti organoalluminio. Proprietà, metodi di preparazione, reazioni. Idruri di alluminio in sintesi organica. Importanza industriale dei composti organoalluminio. Composti di organotallio. Composti mono-, di-, trialchil(aril)organotallio. Alcossidi, chelati, acilati del tallio monovalente in sintesi organica.

Germanio, organostagno e composti del piombo. Proprietà, metodi di preparazione e reazioni. Uso industriale di composti organici di piombo. Composti di idruro di stagno. Composti di piombo bivalente, composti con legame piombo-piombo.

Boroidruri e loro derivati ​​in sintesi organica. Organilborani. Sali degli organoborati, loro utilizzo nella sintesi organica. Alogenuri di boro e loro reazioni. Alcossi e acilossiborani, loro preparazione e proprietà.

Composti organosilicici (composti con legami silicio-alogeno, silicio-idrogeno, silicio-ossigeno, silicio-azoto, silicio-carbonio, silicio-silicio e silicio-metallo). Metodi di preparazione, reazioni, proprietà. Polimeri a base di composti di organosilicio.

Composti organofosforici di diversa valenza, stato di ossidazione e numero di coordinazione. Confronto di reattività con composti di arsenico, antimonio e bismuto. L'uso dei composti organici del fosforo nell'industria, di quelli inorganici nella sintesi organica.

Composti organici dello zolfo: tioli, solfuri, polisolfuri, sali di solfonio, solfossidi, solfoni, acidi solfenico, solfossilico, solfinico, solfonico. Solfiti e solfati organici. Composti tiocarbonilici. Composti del selenio e dell'organotellurio. Proprietà, metodi di preparazione, reazioni. Analogie con i composti organici dello zolfo, differenze. Composti misti di zolfo e selenio.

Composti contenenti alogeni sotto forma di atomi caricati positivamente. Sali di iodonio, iodio e derivati ​​dello iodio. Composti simili di bromo e cloro. Acido perclorico e suoi derivati ​​in chimica organica.

Composti organici di metalli di transizione, S- E P- complessi.

Reazioni di attuazione, raggruppamento. Alcossidi dei metalli di transizione. Controllo sterico. Reazioni di polimerizzazione. Sistemi biologici che coinvolgono metalli di transizione.

Piani delle lezioni del seminario

Seminario 1

Classificazione dei composti organici dei metalli alcalini. Composti organometallici (composti con un legame Me-C), sali di metalli alcalini con anioni radicali; composti organici dei metalli alcalini (alcossidi, chelati B-composti dicarbonilici. Struttura, nomenclatura, proprietà fisiche. Metodi di ricezione.

Composti organolitici in sintesi organica. Addizione a più legami (C=C, C=O, C=N). Reazioni di sostituzione. Raggruppamenti. Reazioni dei composti organici del litio (sodio, potassio). Composti radicalici anionici dei metalli di transizione e loro reazioni. Reazioni delle ammidi e degli alcossidi di litio, sodio, potassio. Dipendenza della reattività dei chelati dalla natura del metallo alcalino che lo costituisce.

Laboratorio 2

Classificazione dei composti organometallici dei derivati ​​dialchil-(arilici) dei metalli alcalino terrosi , alogenuri metallici alchil(arilici). Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Metodi di ricezione.

Composti organici del magnesio nella sintesi organica. Addizione a più legami (C=C, C=O, C=N). Reazioni di sostituzione (alogeni, gruppi alcossi). Raggruppamenti. Sintesi di altri composti organometallici. Composti organici del calcio e del bario.

Alcossidi di magnesio. Magnesio naftalene. Metossimagnesio metil carbonato.

Laboratorio 3

Composti organorame. Litio dialchil cuprato. Acetilenidi di rame. Struttura, nomenclatura. Metodi di preparazione, reazioni. Alcossidi di rame mono e bivalenti. Chelati a base di rame B-composti dicarbonilici. Acilati d'argento. Complessi di rame in sintesi organica.

Seminario 4

Composti di zinco, cadmio e organomercurio. Struttura, metodi di produzione, proprietà. La reazione di Reformatsky. Catalisi mediante composti del mercurio. Doppia reattività UN-composti carbonilici mercurati.

Seminario 5

Composti organoalluminio. Proprietà, metodo di produzione, reazioni. Idruri di alluminio come agenti riducenti. Alcossidi di alluminio in sintesi organica. Importanza industriale dei composti organoalluminio.

Composti di organotallio. Composti mono-, di-, trialchil(aril)organotallio. Alcossidi, chelati, acilati del tallio monovalente in sintesi organica.

Laboratorio 6

Composti organostannici e di piombo. Proprietà, metodi di preparazione e reazioni. Uso industriale di composti organici di piombo. Composti di idruro di stagno. Composti del piombo bi- e trivalente, composti con legame Pb-Pb.

Seminario 7

Boroidruri e loro derivati ​​in sintesi organica. Organilborani. Sali di op ga ma borati, loro utilizzo nella sintesi organica. Alogenuri di boro e loro reazioni. Alcossi e acilossiborani – preparazione e reazioni.

Composti organosilicici (composti con legami silicio-alogeno, silicio-idrogeno, silicio-ossigeno, silicio-azoto, silicio-carbonio, silicio-silicio e silicio-metallo). Metodi per ottenere reazioni, proprietà. Polimeri a base di composti di organosilicio.

Seminario 8

Composti organofosforici: derivati ​​del fosforo pentacoordinato, derivati ​​dell'acido fosforico (esteri, ammidi), derivati ​​dell'acido polifosforico, derivati ​​dell'acido fosfonico, derivati ​​dell'acido fosfinico, ossidi della fosfina terziaria, composti del fosforo trivalente. Alogenuri di fosforo. Arsenico, antimonio, bismuto e loro composti organoelementi.

Seminario 9

Composti organici dello zolfo: tioli, solfuri, polisolfuri, sali di solfonio, solfossidi, solfoni, acidi solfenici, acidi solfossilici, acidi solfinici, acidi solfonici. Solfiti e solfati organici. Composti tiocarbonilici. Reazioni di zolfo elementare, cloruro di tionile e cloruro di solforile.

Composti del selenio e del tellurio. Proprietà, metodi di preparazione, reazioni. Analogie con i composti organici dello zolfo, differenze. Composti misti contenenti zolfo e selenio.

Seminario 10

Composti contenenti alogeni come atomi caricati positivamente. Sali di iodonio, iodio e derivati ​​dello iodio. Composti simili di bromo e cloro. Acido perclorico e suoi derivati ​​in sintesi organica.

Specifiche della sintesi dei composti organofluoro. Agenti fluoruranti speciali. Idrocarburi fluorurati nell'industria, polimeri fluorurati. Composti organofluoro biologicamente attivi.

Problemi da risolvere in autonomia

Problemi per il seminario 1

1. Effettuare la trasformazione di RC BUT ® RCOR' tramite diossolano, 1,3-ditiano e imidazolidina.

2. Considerare le modalità di sintesi dei chetoni direttamente dagli acidi carbossilici.

3. Ottenere il dibenzile dalla dimetilbenzilammina.

4. Quando si tratta una sospensione di litio in cetano con cloruro strofina-butile seguito dal passaggio di anidride carbonica e dalla distruzione della miscela risultante con acqua, nello spettro 1H NMR della miscela di reazione si osservano due segnali con uno spostamento chimico di 1,07 e 0,85 ppm. rispettivamente, e il rapporto integrale è 4,67:1. Come è andata la reazione?

5. Effettuare la trasformazione:

RCH2COOH ® RC(CH3)2COOH

Confrontare con il metodo industriale per ottenere isoacidi superiori.

6. Ottenere il dibenzoilmetano dallo stirene (considerare le opzioni).

7. Sintetizzare l'acroleina dietil acetale dall'etere etilico allilico.

8. Confronta le possibilità di metallazione diretta di benzene e toluene nel sottogruppo dei metalli alcalini.

Problemi per il seminario 2

1. Considerare le possibilità di interazione della trifluoroacetaldeide con composti organomagnesici.

2. Confrontare metodi per la sintesi dell'aldeide propionica da vari derivati ​​dell'acido formico.

3. Scrivere diagrammi dei processi dei metil chetoni con composti organomagnesici, alchilammidi e alcossidi di magnesio, nonché naftalene di magnesio.

4. Caratterizzare le possibilità di interazione degli esaalobenzeni con lo ioduro di metilmagnesio a seconda dell'alogeno utilizzato.

5. Sintetizzare l'estere vinil malonico dal butirrolattone.

6. Considerare le reazioni dei composti organoberillio in base alla struttura del radicale organico.

7. Confronta la reattività dei fenilacetilenidi dei metalli alcalino terrosi a seconda della posizione del metallo nella tavola periodica.

Problemi per il seminario 3

1. Ottenere l'acido 6-ossoeptanoico dall'acido adipico.

2. Ottieni butanolo-2 dal propanolo-2.

3. Dall'alcol propargilico ottenere l'estere etilico dell'acido 3,4-pentadienoico.

4. Ottenere l'acido 2,6-difenico dal benzonitrile.

5. Dall'esafluoropropilene ottenere il 2-bromofluoropropano.

6. Considerare le possibilità di reazioni di interazione dei carbossilati d'argento con alogeni.

7. Ottenere clorobenzene dall'anilina senza diazotazione.

Problemi per il seminario 4

1. Ottenere l'estere metil acetoacetico e il metil acetilacetone utilizzando le stesse materie prime.

2. Ottenere il metil metacrilato dal dimetil ossalato.

3. Ottenere il metilallil chetone dall'acetonitrile.

4. Ottenere l'acido cinnamico senza utilizzare la reazione Perkin.

5. Presentare la natura dell'ossidazione dei chetoni ciclici catalizzata dai sali di mercurio.

6. Ottenere lo stirene dall'aldeide fenilacetica.

7. Ottenere isopropilacetammide dal propilene.

Obiettivi del seminario 5.

1. Utilizzando composti organoalluminio, ottenere butirraldeide, butilammina e butilviniletere.

2. Sintetizzare il triacetilmetano utilizzando tutti i metodi possibili.

3. Ottenere la fenilmaldeide dalla cinnamaldeide.

4. Sintetizzare l'1,1-dietossietilene dal metilcloroformio.

5. Sintetizzare l'acido ciclopentancarbossilico e la sua aldeide dal cicloesanolo.

6. Sintetizzare l'1,4-difenilbutadiene dallo stirene.

7. Considerare le possibilità di sintetizzare esteri di glicidolo utilizzando composti di tallio, confrontare il metodo di sintesi con i metodi utilizzati nell'industria.

Problemi per il seminario 6

1 Confrontare la riduzione dei cloruri acidi degli acidi valerico e allilacetico utilizzando idruri di stagno.

2. Dall'acido malonico ottenere acetone, acido lattico e acetaldeide.

3. Dall'acido propionico, ottenere etanolo, etilene, cloruro e ioduro di etile.

4. Ottenere la metil acetammide dall'etilammina.

5. Ottenere l'acido 4-ossoeptanoico dall'eptanolo

6. Confrontare i metodi industriali per produrre piombo tetraetile. Considera possibili sostituti di questo composto nella produzione di benzina ad alto numero di ottano.

Problemi per il seminario 7

1. Dal metiletilchetone, ottenere butinolo e dietilchetone.

2. Ottenere il trippropilcarbinolo dall'acetone.

3. Ottenere da trimetil borato e naftalene B-naftolo.

4. Sintetizzare il benzofenone dal feniltrimetilsilano.

5. Da trimetilallilsilano ottenere 1,1-dimetilbuten-4-ol-1.

6. Ottenere l'acido fenilpropionico dall'estere malonico.

7. Sintetizzare l'isopropilammina dall'acetone.

8. Confrontare i metodi per ottenere eteri sililici di enoli

Problemi per il seminario 8

1. Ottenere il bromuro di viniltrifenilfosfonio. Descrivere la sua interazione con l'aldeide salicilica.

2. Proporre la sintesi della difenilfosfina litio, usarla per la dealchilazione dell'anisolo e del fenetolo, spiegare le differenze.

3. Descrivere l'interazione dell'estere metilico dell'acido piruvico con il trimetilfosfito.

4. Considerare l'interazione del trietilfosfito con i nitrobenzeni orto-sostituiti.

5. Considerare il cambiamento nella natura dell'interazione dell'esametapolo con il cicloesanone in diversi tempi di interazione

6. Confrontare i metodi per produrre mono-, di- e triesteri di acidi fosforici e fosforosi.

Problemi per il seminario 9

1. Suggerire un metodo per ottenere dibutil solfato dai reagenti disponibili.

2. Dal benzene sulfonil cloruro, ottenere il metilfenil solfone.

3. I cloruri di 2,4-dinitrofenilsulfenil vengono utilizzati per identificare i composti organici, descrivere come.

4. Descrivere le reazioni degli alchilbenzeni con cloruro di tionile in presenza di piridina.

5. Ottenere la 4-dimetilamminopiridina dalla piridina.

6. Scrivi un diagramma dell'interazione dello zolfo con il cumene in presenza di una base forte.

Problemi per il seminario 10

1. Proporre un metodo per la sintesi di fluoruri arilici senza l'uso di tetrafluoroborati di diazonio.

2. Utilizzando dietilammina e trifluorocloroetilene, ottenere il fluoruro di metile.

3. Descrivere l'interazione del trifluorometilfenilchetone con la trifenilfosfina e il clorodifluoroacetato di sodio.

4. Utilizzando gli acidi enantico e perfluoroenantico, ottenere il dodecano semifluorurato.

5. Confronta i reagenti per la fluorurazione diretta degli idrocarburi, seleziona il reagente di laboratorio più accessibile.

6. Utilizzo dell'acido perclorico invece degli acidi di Lewis. Confrontare la reattività dei substrati.

Piani del colloquio

Colloquio 1. Composti organometallici

Formazione di legami carbonio-carbonio nelle reazioni di composti organometallici. Reattivi di Grignard come elettrofili. Alchilazione (reazioni con composti carbonilici, nitrili, azometini, UN,B-composti insaturi, ecc.). Altri composti organometallici ed elettrofili (composti di litio, zinco, cadmio e rame organo).

Reazioni dei nucleofili (derivati ​​del litio, del sodio, del magnesio). Composti di rame alchinile.

Reazioni di alcossidi metallici ( strofina-butossido di potassio, alcossidi di sodio ramificati, alcossidi di tallio). Catalisi di reazioni con alcossidi, metalli ad alto numero di coordinazione (alluminio, titanio, vanadio, cromo). Ammidi di metalli alcalini e alcalino terrosi come basi, loro reazioni (ammidi di litio e magnesio). Ammidazione con ammidi di titanio o tetracloruro di titanio (silicio, stagno) – sistemi amminici.

Carbossilati metallici. I carbossilati di argento, piombo, tallio e bismuto sono reagenti specifici della sintesi organica

Colloquio 2. Composti organici dei non metalli

Idroborazione con borani e alchilborani complessi. Reazioni dei composti organoboro (conversione in alcoli, ammine, alogeno derivati). Trasformazioni termiche, reazioni con acidi e monossido di carbonio. Idroborazione di composti insaturi.

Reagenti organofosforici. Formazione di doppi legami carbonio-carbonio (reazione di Wittig). Trasformazioni di gruppi funzionali (sostituzione dell'idrossile con alogeno, formazione di ammidi, esteri, ecc.) Confronto della reattività dei reagenti di Wittig nel sottogruppo V della tavola periodica.

Ripristino delle funzioni contenenti azoto utilizzando composti di fosforo trivalente.

Programma delle attività di controllo

№	Lezione di prova e il suo argomento	Letteratura
1	Seminario 1.Composti di metalli alcalini.
2	Seminario 2.Composti dei metalli alcalino terrosi.
3	Laboratorio 3.
4	Composti organici del rame e dell'argento.Seminario 4.
5	Composti di zinco, cadmio e organomercurio.Seminario 5.
6	Composti di alluminio e organotallio.Seminario 6.
7	Composti organostannici e di piombo. Colloquio 1.	Composti organometallici.
8	Vedi sopra. Seminario 7.
9	Composti del boro e dell'organosilicio.Seminario 8.
10	Composti organofosforiciSeminario 9.
11	Composti organici dello zolfo.Seminario 10.
12	Composti organofluorurati, composti degli alogeni a valenza superiore. Colloquio 2.	Composti organometallici.

Modifica e introduzione di funzioni nella chimica dei composti organoelementi

1. Reazioni senza modificare lo stato di ossidazione

IN ¯ Da ®	->C-H	>C=CR-H	RC = CH	Ar-H
->C-H
>C=CR-M
RC = CM
Braccio
->C-B<
->C-P<
->C-Si<-

Esempi tipici

MH2O

1-1 RX ¾ ® R-M ¾ ® RH

C2H5COOH

(C6H13)3B ¾ ¾ ¾ ¾ ® C6H14

H2O

ArSO3H ¾ ® ArH

1-3PhC = 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

1-5C 6 H 5 Na

C6H5CH3 ¾ ¾ ¾ ¾ ® C6H5CH2Na

t-BuOK

CH 3 SOCH 3 ¾ ¾ ¾ ® CH 3 SOCH 2 K

CH 3 ONa

CH3NO2 ¾ ¾ ¾ ® NaCH2NO2

t-BuOK

PhCH2COOt-Bu ¾ ¾ ¾ ® PhCHKCOOt-Bu

1-6BF 3 . OEt 2

PhLi ¾ ¾ ¾ ® Ph 3B

1-7PCl 3

i-Pr MgCl¾ ¾ ® i-Pr 2 PCl

2. Reazioni di riduzione

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

Esempi tipici

2-1Li

RX ¾ ® RLi

2-2 mg

RX ¾ ® RMgX

2-3mg

CH3OSO2OCH3 ¾ ® CH3MgOSO2OCH3

2-4Zn

CH3CH=CHCH2Br ¾ ® CH3CH=CHCH2ZnBr

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

H2PtCl6

2-8RCH=Canale 2 + HSiMe 3 ¾ ¾ ¾ ® RCH 2 CH 2 SiMe 3

3. Reazioni di ossidazione

IN ¯ Da ®
ROH(R)
RNH2
RPX2
RS-, SO 2 -, SO 3 -			3-10

Esempi tipici

COSÌ 2

C12H25MgBr ¾ ¾ ® C12H25SO2H

SO2Cl2

PhMgCl ¾ ¾ ® PhSO2Cl ¾ ® PhSO3H

3-10

Letteratura

1. Talalaeva T.V., Kocheshkov K.A. Metodi di chimica degli organoelementi. Litio, sodio, potassio, rubidio, cesio. Libro 1-2, M., dall'Accademia delle scienze dell'URSS, 1963.

2. Chimica organica generale. T.7, M., Chimica, 1984.

3. Ioffe S.T.. Nesmeyanov A.N. Metodi di chimica degli organoelementi (magnesio, berillio, calcio, stronzio, bario). M., dell'Accademia delle Scienze dell'URSS, 1963.

4. Carey F., Sandeberg R. Corso avanzato di chimica organica. M., Chimica, 1981, vol. 2, pp. 165-184.

5. Sheverdina N.I., Kocheshkov K.I. Metodi di chimica degli organoelementi. Zinco, cadmio. M., Nauka, 1964.

6. Makarova L.G. Nesmejanov A.N. Metodi di chimica degli organoelementi. Mercurio. M., Nauka, 1965.

7. Nesmeyanov A.N., Sokolik R.A. Metodi di chimica degli organoelementi. Boro, alluminio, gallio, indio, tallio. M., Nauka, 2 vol.

8. Kocheshkov K.A., Zemlyansky N.I., Sheverdina N.I. e altri. Metodi di chimica degli organoelementi. Germanio, stagno, piombo. M., Nauka, 1968.

9. Chimica organica generale. M., Chimica, vol. 6, 1984.

10. Andriyanov K. A. Metodi di chimica degli organoelementi. Silicio. M., Nauka, 1968.

11. Mikhailov B.M., Bubnov Yu.N. Composti organoboro nella sintesi organica. M., Nauka, 1977.

12. Chimica organica generale. M., Chimica, vol. 4, 1983, pp. 595-719.

13. Chimica organica generale. M., Chimica, vol. 5, 1984.

14. Nifantiev E.E. Chimica dei composti organofosforici. M., Chimica, 1971.

15. Chimica organica generale. M., Chimica, vol. 1, 1981, pp. 622-719.

16. Gublitsky M. Chimica dei composti organici del fluoro. M. Goskhimizdat, 1961.

17. Sheppard W., Sharts K. Chimica organica del fluoro. Casa editrice M., 1972.

18. Dorofeenko G.N., Zhdanov Yu.A., Dulenko V.I. e altri. Acido perclorico e suoi composti in sintesi organica. Rostov, dell'Università statale russa, 1965.

Ulteriori letture

1. Rokhov Y., Hurd D., Lewis R. Chimica dei composti organometallici. M., Casa editrice, 1963.

2. Fizer L., Fizer M. Reagenti per sintesi organica. M., Mir, vol. I-VII, 1970-1978.

Introduzione3

Programma breve del corso4

Piani delle lezioni del seminario6

Problemi per soluzione indipendente9

Piani del colloquio14

Programma delle attività di controllo16

Nella storia dello sviluppo della chimica organica ci sono molti esempi in cui alcune sezioni di questa scienza, che in precedenza non avevano attirato molta attenzione da parte dei ricercatori, iniziarono a svilupparsi rapidamente a causa dell'inaspettata applicazione pratica dell'una o dell'altra classe di composti o dell'identificazione delle loro nuove proprietà.

Alcuni dati dalla storia dei composti organoelementi

Uno di questi esempi riguarda i sulfamidici. L'uso dei farmaci sulfamidici come preziosi agenti terapeutici ha segnato l'inizio dello sviluppo intensivo di quest'area della chimica organica: diverse migliaia di nuovi farmaci sulfamidici sono stati sintetizzati in breve tempo.

La chimica dei composti organoelementi si trova ora in una fase simile di rapido sviluppo. Questo può essere visto da molti esempi. La chimica dei composti organofosforici, che per lungo tempo sono stati di solo interesse teorico, si sta ora sviluppando rapidamente a causa dell'uso diffuso di derivati ​​organici del fosforo in vari settori dell'economia nazionale. Lo sviluppo della chimica dei composti organici del titanio e dell'alluminio fu accelerato dopo la scoperta da parte di Ziegler nel 1954 della capacità dei composti organo-alluminio in miscela con tetracloruro di titanio di provocare la polimerizzazione dell'etilene, nonché la scoperta da parte di Natta nel 1955 di la possibilità di polimerizzazione stereospecifica di composti insaturi in presenza di vari catalizzatori complessi.

Anche la chimica dei composti organosilicici si sta sviluppando a passi da gigante. Il primo composto contenente silicio e carbonio, estere etilico dell'acido ortosilicico, fu ottenuto dallo scienziato francese Ebelmain nel 1844. Successivamente, nel 1963, Friedel e Crafts sintetizzarono il primo composto organosilicico con un legame Si-C: tetraetilsilano. All'inizio dello sviluppo della chimica dei composti organosilicici, il silicio, in quanto analogo più vicino al carbonio, attirò molta attenzione da parte dei ricercatori. Sembrava che sulla base del silicio fosse possibile creare lo stesso vasto campo della scienza chimica della chimica organica. Ma si è scoperto che il silicio, come il carbonio, non forma catene stabili di molecole da atomi di Si collegati in serie, e quindi l'interesse per i derivati ​​organici del silicio è immediatamente diminuito. Tuttavia, lo sviluppo della chimica dei composti ad alto peso molecolare non poteva limitarsi al solo utilizzo del carbonio e degli elementi organogeni (ossigeno, alogeni, azoto, zolfo) per costruire molecole polimeriche; mirava naturalmente a coinvolgere altri elementi della tavola periodica. Ciò è stato dettato da una serie di considerazioni, secondo le quali si presumeva che la sostituzione del carbonio nella catena principale della molecola con altri elementi avrebbe portato a un cambiamento radicale nelle proprietà del polimero.

Il silicio fu il primo elemento utilizzato da K. A. Andrianov (1937), e poco dopo da M. M. Coton (1939) per la costruzione di catene principali inorganiche di grandi molecole, costituite da atomi alternati di silicio e ossigeno e incorniciate da radicali organici. Apparve così una nuova classe di polimeri di organosilicio, ora noti come poliorganosilossani, silossani o siliconi. Pertanto, i ricercatori sovietici hanno dimostrato per la prima volta la possibilità di utilizzare composti di organosilicio (siliconi) per la sintesi di polimeri con catene molecolari inorganiche e gruppi organici laterali. Questa fase divenne un punto di svolta nella chimica dei polimeri di organosilicio e servì come inizio di un'intensa ricerca non solo sui polimeri di organosilicio, ma anche su altri composti ad alto peso molecolare di organoelementi,

Negli Stati Uniti, i primi rapporti sui poliorganosilossani apparvero nel 1941 (Yu. Rokhov). Nella prefazione all'edizione russa del libro di Yu. Rokhov, D. Hurd e R. Lewis “Chimica dei composti organometallici” (1963), Yu Rokhov scrisse: “Come uno dei seguaci delle opere fondamentali di K. A. Andrianov e L. M. Coton nel campo della chimica dei composti organici del silicio, riconosco pienamente i successi degli scienziati russi nel campo della sintesi e dello studio dei composti organometallici."

Recentemente è stato mostrato un grande interesse per i polimeri organoelementi provenienti da vari settori dell'economia, in particolare dall'ingegneria meccanica e degli apparati, dall'aviazione e dalla missilistica; Allo stesso tempo, i requisiti più elevati vengono posti alla stabilità termica dei polimeri. Prendiamo come esempio l'energia. L'espansione dei campi di applicazione delle unità di potenza richiede un aumento della scala di produzione di apparecchiature elettriche e, in relazione a ciò, un consumo eccezionalmente elevato di rame, materiali magnetici, ecc. Inoltre, in connessione con lo sviluppo dell'aviazione, la tecnologia navale e missilistica, nonché l'elettrificazione dei lavori sotterranei, diventa necessario ridurre il peso e ridurre le dimensioni delle apparecchiature elettriche. Tutto ciò costringe i progettisti a creare dispositivi elettrici ad alta potenza con peso e dimensioni ridotte. Quando si risolvono questi problemi, è naturalmente necessario aumentare la densità di corrente e ciò porta ad un forte aumento della temperatura operativa della macchina o dell'apparato. Poiché i polimeri sono i materiali più importanti per la fabbricazione di qualsiasi unità energetica, è necessario tenere conto del fatto che, in quanto dielettrici, sono i primi a percepire il calore generato dagli elementi conduttori. E qui la stabilità termica dei materiali polimerici diventa particolarmente importante.

L'introduzione dell'energia nucleare nel settore energetico restringe ulteriormente i requisiti per i dielettrici. In particolare, attualmente abbiamo bisogno di dielettrici che possano funzionare a lungo a 180-200°C, e durante il funzionamento a breve termine resistano a temperature di 250-350°C e superiori. Un altro esempio viene dall’aviazione moderna. Le velocità degli aerei stanno ora aumentando a un ritmo incredibilmente veloce; Durante l'atterraggio di tali aerei ad alta velocità, le temperature nei pneumatici degli aerei raggiungono i 320°C e oltre. Insieme a ciò, diventa estremamente difficile proteggere gli aerei ad alta velocità dal calore generato quando si muovono nell'atmosfera ad alta velocità. I polimeri resistenti al calore dovrebbero anche aiutare a risolvere con successo i problemi dell’esplorazione spaziale.

I poliorganosilossani, come già accennato, furono i primi rappresentanti di composti ad alto peso molecolare con catene principali di molecole inorganiche incorniciate da gruppi organici. Questi polimeri hanno aperto una nuova area che la scienza chimica sta sviluppando senza copiare sostanze o materiali naturali, poiché i polimeri di questa composizione sono sconosciuti in natura e sono stati sviluppati dall'inizio alla fine in laboratorio. La ricerca sui composti organoelementi ad alto peso molecolare si è ampliata soprattutto nel dopoguerra e viene ora condotta in tutti i paesi industrializzati e in via di sviluppo. Il numero di pubblicazioni e brevetti in questo settore cresce ogni anno e compaiono costantemente nuovi lavori di natura teorica e applicata. Parallelamente a ciò, l'industria dei polimeri e dei monomeri organoelementi si sta sviluppando rapidamente; La sola produzione mondiale di monomeri e polimeri di organosilicio ha attualmente raggiunto 1 milione di tonnellate all’anno.

I ricercatori che lavorano sulla sintesi dei polimeri si concentrano su 45 elementi della tavola periodica. Gli elementi più importanti coinvolti nella costruzione delle catene polimeriche sono elencati di seguito:

• II gruppo Mg, Zn

• III gruppo B, Al

• IV gruppo C, Si, Ti, Ge, Zr, Sn, Pb

• Gruppo V N, P, V, As, Sb, Bi

• VI gruppo O, S, Cr, Se, Mo

• VIII gruppo Fe, Co, Ni

Si è infatti scoperto che molti di essi (B, Al, Si, Ti, Sn, Pb, P, As, Sb, Fe) sono in grado, in combinazione con ossigeno e azoto, di formare catene inorganiche di molecole polimeriche con lati organici e gruppi organosilossani; Alcuni di questi polimeri hanno già trovato applicazione industriale. È prevedibile che nei prossimi anni lo sviluppo di nuovi metodi di sintesi porterà alla produzione e all'introduzione nell'industria di nuovi polimeri organoelementi con proprietà importanti.

Caratteristiche della chimica nella tecnologia dei composti organoelementi

I composti organoelementi differiscono significativamente nelle proprietà e nella struttura sia dai composti organici che da quelli inorganici: occupano una posizione intermedia. I composti organoelementi sono rari in natura; sono ottenuti sinteticamente.

Nella chimica degli organismi viventi, il ruolo dei composti organoelementi non è ancora del tutto chiaro, tuttavia si può affermare con sicurezza che i composti di silicio, fosforo e altri elementi svolgono un ruolo significativo nell'attività vitale e nel metabolismo degli organismi viventi ad un livello alto livello di sviluppo evolutivo, in particolare l’uomo. Nel corpo umano e animale, i composti contenenti silicio sono presenti in varie forme, anche sotto forma di organosilicio e composti complessi, solubili in solventi organici. Tuttavia, per i composti organosilicici, è noto solo un caso della loro scoperta in natura: un singolo estere dell'acido ortosilicico con la composizione Si(OC34H69)4 è stato isolato dalle piume degli uccelli. I composti organofosforici, principalmente esteri degli acidi fosforico e polifosforico, giocano a ruolo fondamentale nella chimica degli organismi viventi. Pertanto, l’adenosina trifosfato (ATP) si trova nei tessuti viventi e svolge un ruolo vitale come fonte di energia.

I composti organoelementi hanno diverse caratteristiche che li distinguono fondamentalmente dai composti del carbonio.

1. Differenze nelle affinità selettive degli elementi rispetto al carbonio.

Gli elementi elettropositivi (Si, B, Al, P) hanno un'affinità molto maggiore per gli elementi elettronegativi rispetto al carbonio. In altre parole, silicio, boro, alluminio, fosforo e altri elementi formano legami più deboli con gli elementi elettropositivi (H, Si, B, Al, As, Sb, Bi, ecc.), ma legami più forti con quelli elettronegativi (O, N, Cl, Br, F, ecc.) rispetto al carbonio.

Quando si considera l'elettronegatività di vari elementi, è chiaro che il carbonio (xC = 2,5) occupa approssimativamente una posizione intermedia tra l'elemento più elettronegativo - fluoro (xF == 4,0) e gli elementi più elettropositivi - cesio e francio (xCs = 0,7, xFr == 0,7). La semisomma delle elettronegatività di questi elementi è xpc = 2,35 e, quindi, l'atomo di C ha la minor tendenza a cedere o ricevere elettroni, cioè a formare ioni positivi o negativi. Ciò significa che il carbonio nei composti è meno ionizzato rispetto agli elementi elettropositivi o elettronegativi. Ad esempio, se il legame Si-C1 è ionizzato al 30-50%, allora il legame C-C1 è ionizzato per circa il 6%. Pertanto, il carbonio è meno suscettibile all'attacco elettrofilo o nucleofilo, il che significa che il legame C-C è molto più forte del legame E-E (ad esempio, BB, Si-Si, A1-A1, P-P, As-As) e viceversa, ad esempio, il legame C-O, la cui semisomma dell'elettronegatività è pari a xpc = 3,0, è meno forte del legame A1-O (xpc = 2,5), Si-O (xpc = 2,65), Si-N (xps = 2,4), ecc. Il confronto dell'energia di legame degli atomi di boro, silicio, fosforo, arsenico con l'energia di legame degli atomi di carbonio conferma queste disposizioni (Tabella 1).