UDDANNELSES- OG VITENSKAPSMINISTERIET I DEN RUSSISKE FØDERASJON

Federal State Budgetary Education Institution

høyere profesjonsutdanning

"Chuvash State Pedagogical University oppkalt etter I.Ya. Yakovlev"

Fakultet for realfagspedagogikk

Institutt for biologi og kjemi

KURSARBEID

ved disiplin

"KJEMI AV ORGANELEMENTFORBINDELSER"

Emne: Reaksjon av dimetylfosfitt.

Fullført:

student Marsova Yu.V.

BiH profil

Sjekket av: professor

Institutt for bioøkologi

Doktor i kjemivitenskap

Mitrasov Yu.N.

Cheboksary, 2015

Introduksjon

1. Fremstilling av estere fra syreklorider. Karbonater og estere av fosforsyrer

1.1 Syntese av klorkarbonater og karbonater

1.2 Estere av fosforsyrer

2. Søknad. Lagringsforhold og produksjon.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av dimetylfosfitt

Konklusjon.

Referanser.

Introduksjon

Prosessene med hydrolyse, hydratisering, dehydrering, esterifisering og amidering er svært viktige i den grunnleggende organiske og petrokjemiske synteseindustrien. Hydrolyse av fett, cellulose og karbohydrater har lenge produsert såpe, glyserin, etanol og andre verdifulle produkter. Innenfor organisk syntese brukes de aktuelle prosessene hovedsakelig til fremstilling av C 2 - C 5 alkoholer, fenoler, etere, -oksider, mange umettede forbindelser, karboksylsyrer og deres derivater (estere, anhydrider, nitriler, amider) og andre forbindelser.

De listede stoffene har svært viktige anvendelser som mellomprodukter av organisk syntese (alkoholer, syrer og deres derivater, aldehyder, -oksider), monomerer og utgangsmaterialer for syntese av polymere materialer (fenol, estere av akryl- og metakrylsyrer, melamin, klorolefiner ), myknere og smøremidler (estere), løsemidler (alkoholer, etere og estere, klorolefiner), plantevernmidler (estere av karbaminsyre og tiokarbaminsyre). Svært ofte er reaksjonene som vurderes et mellomtrinn i flertrinnssynteser av andre målprodukter.

Produksjonen av disse stoffene er i stor skala. I USA syntetiserer de således 500 tusen tonn etanol og isopropanol, 900 tusen tonn propylenoksid, 200 tusen tonn epiklorhydrin, over 4 millioner tonn estere, omtrent 300 tusen tonn isocyanater.

1. Fremstilling av estere fra syreklorider. Karbonater og estere av fosforsyrer

Estere av karboksylsyrer oppnås svært sjelden fra syreklorider, siden sistnevnte er dyre stoffer. I motsetning til dette syntetiseres karbonsyreestere (karbonater) og fosforsyreestere hovedsakelig fra syreklorider, siden de tilsvarende syrene ikke er i stand til å forestres.

1.1 Syntese av klorkarbonater og karbonater

Disse esterne er hentet fra fosgen COCI 2, som er et syreklorid av karbonsyre (under normale forhold er det en gass som kondenserer til væske ved +8 0 C). Reaksjonen fortsetter ved å erstatte kloratomer med en aloksygruppe i fravær av katalysatorer. I dette tilfellet er begge kloratomene i stand til å bli erstattet, men den første av dem raskt, og den andre mye langsommere. Dette gjør det mulig, ved en lavere temperatur og et molart forhold av reagenser på 1:1, å oppnå estere av klorkarbonsyre (klorkarbonater), som i henhold til en annen klassifisering også kalles klorformiater, dvs. estere av maursyre:

COCI 2 + ROH → CICOOR + HCI

I tillegg til temperaturen og forholdet mellom reagenser, favoriseres det høye utbyttet av klorkarbonater av rekkefølgen reagensene fylles i: alkohol må tilsettes overskuddet av fosgen. Således, under periodiske forhold, utføres syntesen av klorkarbonater ved avkjøling (til 0 0 C) og omrøring, gradvis tilsetning av den nødvendige mengden alkohol til det flytende fosgenet. Produktet renses fra oppløst HC1 og destilleres, og frigjort HC1 renses fra fosgen og kastes som saltsyre. Klorkarbonater er av stor praktisk betydning for produksjon av plantevernmidler - karbaminsyreestere (karbamater) RNHCOOR.

Karbonsyrediestere (karbonater) oppnås fra fosgen ved 70 - 100 0 C og et lite overskudd av alkohol:

COCI2 + 2ROH → CO(OR)2 + 2HCl

En bireaksjon er dannelsen av en kloralkan fra alkohol og HCI. Hvis dens rolle er betydelig, kan den resulterende HCI bindes med tørr brus, kalsiumkarbonat eller et tertiært amin.

Ved fremstilling av fenoletere, som er mindre reaktive enn alkoholer, utføres en reaksjon med vandige løsninger av fenolater:

COCI 2 + 2 ArONa → CO(OAr) 2 + 2 NaCl

I dette tilfellet, for å unngå sidehydrolyse av fosgen, utføres prosessen med en tilstrekkelig konsentrert løsning av fenolatet og i nærvær av fri fenol (for å redusere konsentrasjonen av hydroksylioner).

Av diesterne av karbonsyre er hovedinteressen sykliske karbonater av glykoler

De er verdifulle løsningsmidler og polykarbonater oppnådd fra fosgen og en alkalisk løsning av noen bisfenoler, spesielt difenylolpropan:

Ditiokarbonsyreestere (xathogenater) fortjener oppmerksomhet. Salter av alkylxantogenater oppnås fra alkoholisk alkali og karbondisulfid (ditiokarbonsyreanhydrid). Natriumisopropylxanthat brukes som et effektivt ugressmiddel; disse er også noen xantatdisulfider oppnådd ved oksidasjon av alkylantogenater:

1.2 Estere av fosforsyrer

Fosforsyreestere oppnås fra fosfortriklorid PCI 3, fosforkloroksid POCI 3 og fosfortiotriklorid PSCI 3. Reaktiviteten til disse syrekloridene mot alkoholer og fenoler varierer i seriene: PCI 3 > POCI 3 > PSCI 3, og som i tilfellet med fosgen, bremser utskiftingen av hvert påfølgende kloratom mer og mer. Dette gjør det mulig å syntetisere delvise, komplette og blandede (med forskjellige alkoholer) estere.

Reaksjoner av PCI 3 med alkoholer skjer svært kraftig selv ved lave temperaturer med stor varmeavgivelse. Substitusjonen er ledsaget av Arbuzov-omorganiseringen, og dialkylfosfitt og alkylklorid dannes:

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

Oftest oppnås dimetylfosfitt HPO(OCH 3) 2 på denne måten. Syntesen utføres (periodisk eller kontinuerlig) i en løsning av flytende klormetan ved -24 0 C. Reaksjonsvarmen fjernes ved fordampning av løsningsmidlet, en del av dette tas for rensing og det kommersielle produktet frigjøres. Det resulterende hydrogenkloridet fanges opp i form av 20-30% saltsyre. Dimetylfosfitt renses i en filmfordamper ved vakuumdestillasjon.

Dimetylfosfitt er et mellomprodukt i syntesen av andre fosforholdige stoffer. Dermed oppnås det velkjente insektmiddelet klorofos, som er et derivat av alkylfosfonsyre, fra det. For å gjøre dette kondenseres dimetylfosfitt med klor under avkjøling:

Det er også en ett-trinns prosess som kombinerer syntesen av dimetylfosfitt fra CH 3 OH og PCI 3 og syntesen av klorofos fra dimetylfosfitt og kloral.

Reaksjoner av POCI 3 med alkoholer og fenoler er viktige hovedsakelig for syntesen av ekstraksjonsmidler (tributylfosfat), myknere (trikresylfosfat, etc.) og brannhemmere.

Interaksjonen av fosforkloroksid med alkoholer skjer uten katalysatorer og alkalier ved avkjøling, og bare oppvarming er nødvendig for å erstatte det siste kloratomet:

POCI 3 + 3 ROH → PO(OR) 3 + 3 HCI

For å unngå biproduktdannelse av alkylklorider

Det er nødvendig å blåse av den resulterende HCI i en strøm av inert gass.

Mindre reaktive fenoler reagerer med fosforkloroksid ved oppvarming og i nærvær av katalysatorer - vannfri ZnCI 2 eller CaCl 2:

POCI3 + 3ArOH → PO(OAr)3 + 3HCl

Hydrogenklorid tillates å fordampe fra reaksjonsblandingen og fanges opp i form av konsentrert saltsyre. På denne måten produseres trikresylfosfat, en mykner for polymermaterialer, i stor skala (periodisk eller kontinuerlig).

Reaksjoner av PSCI 3 med alkoholer og fenoler brukes utelukkende for syntese av plantevernmidler. Det første kloratomet erstattes av virkningen av alkoholer ved 20-30 0 C for å erstatte det andre atomet, en alkoholløsning av alkali er nødvendig for det tredje, interaksjon med et alkoholat eller fenolat. I syntesen av de fleste plantevernmidler i denne serien er det første trinnet fremstillingen av dialkylklortiofosfater med samme eller forskjellige alkylgrupper (vanligvis metyl og etyl):

Plantevernmidlene metafos og tiofos oppnås deretter fra henholdsvis dimetyl- og dietylklortiofosfater og natrium-p-nitrofenolat:

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

De beste resultatene oppnås når reaksjonen utføres i aceton eller metyletylketon, når begge reagensene er godt homogenisert. Imidlertid kan prosessen også utføres med en vandig løsning av nitrofenolat ved å tilsette dialkylklortiofosfat til den ved 50 - 100 °C. For å unngå sidehydrolysereaksjoner er det nødvendig å justere pH i mediet slik at det er et overskudd av fri fenol.

På lignende måte oppnås insektmiddelet metylmerkaptoforce fra dimetylklortiofosfat og -oksydietylsulfid, som er delvis isomerisert til et tiolderivat og er en blanding av to stoffer:

Det er mange andre plantevernmidler av denne klassen som brukes i landets nasjonale økonomi.

2. Påføring, lagringsforhold og produksjon.

Dimetylfosfitt brukes til å produsere brannhemmere, klorofos, diklorvos, nitorfos, i produksjon av plantevernmidler, i farmasøytisk industri, i produksjon av organofosforpreparater, inkludert pyrovotex og insektmidler.

Klorofos, også kjent som dilox, tkuvon, ricifon, er et insektmiddel. Den brukes til å behandle storfe som er rammet av den kutane fluen, den er også mye brukt i kampen mot veggedyr, flått, trips og skadedyr i plantedyrkingsindustrien.

Lagringsforhold.

Dimetylfosfitt lagres i dekkede beholdere laget av korrosjonsbestandig stål, aluminiumslegeringer eller plastbeholdere. Lagringsstedet må beskyttes mot sollys ved en temperatur som ikke overstiger 21 C ved bruk av en inert gass som reduserer reaktivitet

Garantert holdbarhet er seks måneder ved en temperatur på 5 C, og tre måneder ved en temperatur på 20 C.

Produksjon av dimetylfosfitt.

Dimetylfosfitt syntetiseres ved kondensering av klor og dimetylfosfat.

Sertifiseringsinformasjon.

Dimetylfosfitt mottok et statlig registreringsbevis i RPOHVB.

Pakke.

Dimetylfosfitt helles i beholdere (jernbanetanker, beholdere i rustfritt stål, to hundre liters tønner i rustfritt stål, plastbeholdere, plastterninger, plastbeholdere), eller i beholdere levert av forbrukeren.

Transport.

Transport utføres med alle typer transport unntatt vann og luft. For jernbanetransport brukes tanker i rustfritt stål. For veitransport brukes containere med mindre tonnasje (terninger, containere, fat).

RUSSISK FØDERASJON FORBUNDSSERVICE OM IMMATERIELL EIENDOM, PATENTER OG VAREMERKER (51) IPC 7 C07F9/142 (12) BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN TIL PATENTET Status: fra 18. januar 2011 – kan opphøre å være gyldig

3. Fremgangsmåte for fremstilling av dimetylfosfitt.

Oppfinnelsen vedrører teknologiområdet for organiske forbindelser, nemlig en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av dimetylfosfitt. En metode for fremstilling av dimetylfosfitt er beskrevet, inkludert interaksjon av fosfortriklorid med metanol i et miljø med fordampende metylklorid, under redusert trykk, stripping av flyktige komponenter og påfølgende rensing av det resulterende produktet ved vakuumdestillasjon, mens prosessen utføres ved et molforhold av metanol til fosfortriklorid på 3,02-3,3:1, med deres volumforhold henholdsvis 1,43-1,53:1 og et resttrykk på 0,02-0,04 MPa. Det tekniske resultatet er en økning i produksjonsevnen og sikkerheten til prosessen. 1 lønn filer, 1 tabell.

Oppfinnelsen angår kjemien til organofosforforbindelser, nemlig fremstillingen av dimetylfosfitt, brukt som et mellomprodukt i organisk kjemi ved produksjon av insektmidler, ugressmidler, brannhemmere, etc.

Den klassiske metoden for å oppnå lavere dialkylfosfitter ved interaksjon av fosfortriklorid og alkohol med et molforhold av reagenser på 1:3, prosessen utføres ved å gradvis tilsette fosfortriklorid til alkoholen, i et løsemiddelmiljø og mens reaksjonen avkjøles. blanding. Avkjøling utføres ved å bruke et løsningsmiddel med lavt kokepunkt, som fordamper under reaksjonen og fjerner den genererte varmen. Hydrogenklorid og alkylhalogenid som er igjen i blandingen fjernes ved å lede en strøm av tørr gass, spor av hydrogenklorid nøytraliseres med ammoniakk, og målproduktet renses ved destillasjon under redusert trykk (D. Purdela, R. Valceanu. Chemistry of organiske fosforforbindelser, M.: Khimiya, 1972, s. 183).

I reaksjonen av fosfortriklorid med metanol er reaksjonshastigheten og reaksjonsvarmen relativt høy, en andre fase og et væske-gasssystem vises. Ved kontakt med hydrogenklorid under lave temperaturforhold spaltes dimetylfosfitt for å danne monometylfosfitt og deretter fosforsyre (ved økt innhold av hydrogenklorid i reaksjonsmassen). Ved mangel på metanol dannes det ustabile klorholdige kvasi-fosfoniumforbindelser, utsatt for nedbrytning med frigjøring av store mengder energi (eksplosiv). Tilstedeværelsen av disse urenhetene både under syntese og i den isolerte rå dimetylfosfitt reduserer sikkerheten til den teknologiske prosessen og kompliserer ytterligere rensing av produktet ved destillasjon. Mange betingelser må oppfylles for en sikker og samtidig teknologisk avansert prosess.

Det er en kjent fremgangsmåte for fremstilling av dialkylfosfitter ved å reagere fosfortriklorid med en lavere alifatisk alkohol i et organisk løsningsmiddel og fjerne det resulterende hydrogenkloridet, hvori, for å forenkle teknologien, utføres prosessen med å oppnå dimetylfosfitt i en forvarmet kolonne ved en temperatur i reaksjonssonen på 45-110°C (patent SU nr. 910123, klasse C 07 F 9/142, publisert 28.02.82). Metoden bruker den resulterende kokepunktgradienten i en rekke reagenser: alkohol, fosfortriklorid, løsningsmiddel, resulterende produkter og biprodukter fra reaksjonen (alkylklorider og hydrogenklorid). Ved å bruke denne metoden oppnås et produkt inneholdende 96 vekt% dimetylfosfitt og opptil 0,6 vekt% monometylfosfitt.

Nærmest i teknisk essens og oppnådd resultat er metoden for å produsere lavere dialkylfosfitter, som består i at en blanding av fosfortriklorid og metanol og et lavtkokende løsningsmiddel, for eksempel metylklorid, ved en temperatur fra minus 30°C til pluss 10°C under trykk mates inn i reaksjonen en kolonne hvor løsningsmidlet fordamper, medfører det resulterende hydrogenklorid. Dimetylfosfitt, samlet i bunnen av kolonnen, sendes til den andre kolonnen med redusert trykk for å fjerne det gjenværende hydrogenkloridet og løsningsmidlet oppløst i den (stripping), og deretter renses dimetylfosfitten ved destillasjon under vakuum (US No. 2631161, klasse 260-461, 1953).

Oppfinnelsen løser problemet med å øke produksjonsevnen og sikkerheten til prosessen ved å optimalisere sammensetningen av reaksjonsmassen og den resulterende rå dimetylfosfitt for videre rensing ved vakuumdestillasjon, spesielt å redusere mengden av urenheter i reaksjonsmassen og rå dimetylfosfitt: monometylfosfitt. , fosforsyre, samt uidentifiserbare urenheter.

Dette problemet løses ved at i den kjente metoden for fremstilling av dimetylfosfitt ved å reagere fosfortriklorid med metanol i et miljø med fordamping av metylklorid under redusert trykk, stripping av flyktige komponenter og påfølgende rensing av det resulterende produkt ved vakuumdestillasjon, iht. ifølge oppfinnelsen utføres interaksjonen ved et molart forhold mellom metanol og fosfortriklorid på 3,02-3,3:1, med deres volumforhold på henholdsvis 1,43-1,53:1, og et resttrykk på 0,02-0,04 mPa. I tillegg utføres interaksjonen fortrinnsvis ved en temperatur på 0-30°C.

Syntesen av dimetylfosfitt i henhold til den foreslåtte metoden utføres i en reaktor, som er et vertikalt sylindrisk hult apparat med konisk bunn, laget av korrosjonsbestandig stål, utstyrt med en fordeler for tilførsel av metylklorid, innebygd i bunnen av reaktoren, og to sifoner for tilførsel av fosfortriklorid og metanol, montert diametralt inn i den koniske delen av reaktoren. Innholdet av metylklorid i reaksjonsmassen er konstant og holdt på nivået 4,8-5,2 vekt%.

Syntesetemperaturen på 0-30°C i reaktoren opprettholdes automatisk på grunn av fordampning av flytende metylklorid som tilføres reaksjonssonen, og det nødvendige vakuumet i reaktoren opprettholdes av en vakuumpumpe for å fjerne svært flyktige stoffer fra reaksjonen. sone - hydrogenklorid, metylklorid og overflødig metanol. Rå dimetylfosfitt, ikke fullstendig frigjort fra flyktige produkter, fra reaktoren går inn i en strippekolonne gjennom en vannforsegling for fullstendig å fjerne gjenværende flyktige produkter, og deretter renses dimetylfosfitten ved destillasjon under vakuum.

Bruken av den foreslåtte metoden gjør det mulig å oppnå rå dimetylfosfitt av en stabilt konstant sammensetning med et redusert innhold av uønskede urenheter, som igjen gjør det mulig å isolere målproduktet av høyere kvalitet og øke sikkerheten til prosessen .

Redusering av molforholdet metanol til fosfortriklorid under 3,02, volumforholdet metanol til fosfortriklorid under 1,43 og resttrykket under 0,02 MPa, i tillegg til å øke innholdet av reaksjonsmassen og dimetylfosfitt-rå monometylfosfitt og fosforsyre, fører til produksjon av mellomprodukter metyldiklorfosfitt og dimetylklorfosfitt, som er svært reaktive forbindelser som er i stand til å forårsake en eksplosjon, og øker molforholdet mellom metanol og fosfortriklorid over 3,3:1, volumforholdet mellom metanol og fosfortriklorid over 1,53 og resttrykk over 0,04 mPa fører til en økning av innholdet av uidentifiserbare urenheter i målproduktet og en reduksjon i utbytte.

Prosessen utføres ved et molforhold mellom komponentene av metanol og fosfortriklorid på 3,24:1 og ved et volumforhold mellom komponentene på 1,50:1.

Den kontinuerlige volumetriske strømningshastigheten til reagenser og metylklorid (kjølevæske) er:

Fosfortriklorid – 0,3-0,8 m 3 /t;

Metanol - 0,4-1,2 m3/h;

Metylklorid – 0,5-2,5 m 3 /t.

Dimetylfosfitt - råmateriale fra syntesereaktoren gjennom en vannforsegling kommer kontinuerlig inn i strippekolonnen for å separere de gjenværende flyktige produktene fullstendig. Strippingskolonnen består av en sylindrisk, pakket del fylt med Raschig-ringer og en hul kubisk del, laget i form av en kjegle og utstyrt med en kappe for oppvarming med damp. Stripping av svært flyktige produkter utføres i kontinuerlig filmmodus ved en kolonnebunntemperatur på 70-90°C og et resttrykk på 0,093 mPa.

Flyktige komponenter (metylklorid, hydrogenklorid, metanol) kondenseres i varmeveksleren og returneres til reaktoren, og rå dimetylfosfitt, frigjort fra flyktige komponenter, mates kontinuerlig for destillasjon til to suksessivt plasserte rotasjonsfilmfordampere (RFI).

Prosessen ble utført i følgende modus:

Det volumetriske forbruket av rå dimetylfosfitt for mating av RPI er ikke mer enn 0,6 m 3 ;

Temperatur i dampfasen ikke mer enn 90°C;

Resttrykk ikke mindre enn 0,093 MPa.

Det således oppnådde målproduktet inneholder 99,35 % dimetylfosfitt.

Eksempler 2-10. Prosessen ble utført på samme måte som eksempel 1, og endret molar- og volumforholdet til reagensene, temperatur og trykk.

Resultatene er presentert i tabellen.

	Molforhold M:TP	Volumforhold M:TP	Reaksjonstemperatur masse	Resttrykk, mPa			Utbytte i syntese i form av TF
Merknader: M – metanol; TP - fosfortriklorid; DMF – dimetylfosfitt; MMF - monometylfosfitt; FA – fosforsyre.

Konklusjon:

Mye brukt i produksjon og i hverdagen organofosfor

forbindelser (klorofos, tiofos, karbofos, etc.) forårsaket en økning

hyppigheten av forgiftning av dem.

Moderne syn på prinsippene for behandling av FOS-forgiftning

basert på evidensbasert medisin (EBM). Valg av fond

lindring av hovedsyndromene fra EBMs synspunkt bør baseres på

ideer om mekanismen og patogenesen av forgiftning (prinsippet

validitet) og moderne informasjon fra farmakopéen (effektivitetsprinsippet). Grunnleggende betydning bør legges til motgift

terapi. Siden de ledende patologiske prosessene forekommer i

synapser, så er motgiftbehandling rettet mot å normalisere ledningen

nerveimpulser i dem.

Forgiftningsforebyggende tiltak spiller en viktig rolle

organofosforforbindelser.

Referanser:

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

2. Chichibabin A.E. Grunnleggende prinsipper for organisk kjemi. M., Goskhimizdat, 1963. – 922 s.;

3. Lebedev N. N. Kjemi og teknologi for grunnleggende organisk og petrokjemisk syntese. M., kjemi. 1988. – 592 s.;

4. Paushkin Ya M., Adelson S. V., Vishnyakova T. P. Teknologi for petrokjemisk syntese. M., 1973. – 448 s.;

5. Yukelson I. I. Teknologi for grunnleggende organisk syntese. M., "Kjemi", 1968.

Sammendrag om emnet:

Organiske elementer

Fullført av: FNBMT-student

2 kurs 241 grupper

Lazavoy A.

Kjemien til organoelementforbindelser oppsto og utvikler seg i krysset mellom org. og ikke-org. kjemi og forbinder disse to områdene av kjemi. Organoelementforbindelser er ekstremt sjeldne i naturen; De fleste av dem syntetiseres i laboratoriet. forhold.

Organoelementforbindelser inneholder en karbon-element kjemisk binding. Organoelementforbindelser inkluderer som regel ikke organiske forbindelser med enkle eller multiple bindinger C--N, C-O, C-S og C-Hal. Reaktiviteten til organoelementforbindelser bestemmes først og fremst av arten av karbon-elementbindingen, dens styrke, polaritet osv. Organoelementforbindelser deles vanligvis inn i organobor, organosilisium og organometalliske forbindelser. Hovedgruppen av organoelementforbindelser er organometalliske forbindelser. En spesiell plass blant dem er okkupert av p-komplekser av overgangsmetaller med umettede organiske ligander. Slike forbindelser inneholder delokaliserte metall-ligand kovalente bindinger, dannelsen av disse involverer helt eller delvis fylte d-orbitaler av metallet. Organoelementforbindelser av andre elementer, inkludert de fleste organoelementforbindelser av ikke-overgangsmetaller, så vel som noen overgangsmetallforbindelser, har typisk karbonelement-s-bindinger med varierende polaritet.

Ris. 1 Ferrocen er et eksempel på en organoelementforbindelse.

Organometalliske forbindelser

Organometalliske forbindelser inneholder en metall-karbon (M--C) binding i molekylet. Cyanider, karbider og i noen tilfeller metallkarbonyler, som også inneholder en M--C-binding, regnes som uorganiske forbindelser. Organometalliske forbindelser inkluderer noen ganger organiske forbindelser av B, Si, As og noen andre ikke-metaller.

Den første organometalliske forbindelsen (Zeises salt K?pO) ble oppnådd av W. Zeise i 1827. Deretter arbeidet til R. Bunsen, som isolerte den organiske forbindelsen As (1839), og E. Frankland, som oppnådde dietylsink (1849) , la grunnlaget for kjemien til organometalliske forbindelser. Fra ser. 1800-tallet til middag 20. århundre Kjemien til ikke-overgangsmetallforbindelser utviklet seg hovedsakelig. Hovedprestasjonen i denne perioden var syntesen og utbredt bruk av organomagnesiumforbindelser (Grignard-reagenser). På 50-tallet 20. århundre Det var en kraftig økning i kjemien til organometalliske forbindelser, spesielt overgangsmetaller. Oppdagelsen og etableringen av strukturen til ferrocen (1951) ble fulgt av syntese og isolering av mange beslektede organometalliske komplekser. Dette ble tilrettelagt av utvikling og implementering av fysiske forskningsmetoder, samt vellykket bruk av organometalliske forbindelser i praksis.

Basert på arten av metall-karbonbindingen er organometalliske forbindelser delt inn i flere typer:

Forbindelser med M--C s-bindinger hvor den organiske gruppen er bundet til metallet med en to-elektron, to-senter kovalent binding (i noen tilfeller med en merkbart polar karakter). De fleste ikke-overgangsmetaller danner slike forbindelser. Overgangsmetallforbindelser av denne typen er kun stabile i nærvær av p-ligander (CO, cyklopentadienyl, etc.) i molekylet.

Organometalliske forbindelser med ioniske bindinger M--C. Slike forbindelser er hovedsakelig metallsalter av karbanioner. Karakteristisk for alkali- og jordalkalimetaller (med unntak av Li og Mg), for eksempel Na+(C5H5)-, K+(C-=CR), etc. 3) Elektronmangelfulle forbindelser med brodannende to-elektron multisenterbindinger M- -C--M. Disse inkluderer forbindelser av Li, Mg, Be, Al.

p-komplekser av metallforbindelser som inneholder p-koblede organiske ligander (alkener, alkyner, aromatiske forbindelser, etc.). Organometalliske forbindelser av denne typen er karakteristiske for overgangsmetaller. Bare noen få eksempler er kjent for ikke-overgangsmetaller.

Det er kjent komplette organometalliske forbindelser, hvor metallatomet bare er bundet til C-atomer, og blandede, som også inneholder en metall-heteroatombinding.

Navnene på organometalliske forbindelser er bygd opp av navnene på organiske radikaler, metallet og andre grupper knyttet til metallet, for eksempel tetraetylbly [Pb(C2H5)4], dibutyltinn-diklorid. Når det gjelder p-komplekser, brukes prefikset h for C-atomene som er involvert i bindingen til metallet; navnene på de brodannende ligandene er innledet med prefikset m, for eksempel tetrakarbonyl (h-cyklopentadienyl) vanadium, dikarbonylmetyl (h-cyklopentadienyl) jern.

Søknad

Organometalliske forbindelser har et bredt spekter av bruksområder innen organisk kjemi. Organolitium- og organomagnesiumforbindelser kan brukes som sterke baser eller som reagenser for nukleofil alkylering eller arylering.

Et annet bruksområde for MOS er katalyse. Således inkluderer Ziegler-Natta-katalysatoren brukt i industrien for produksjon av polyetylen MOS (C2H5)3Al.

Organoborforbindelser

Organoborforbindelser inneholder et B-atom bundet til en organisk rest. Inkluderer: organoboran RnBX3-n (n = 1-3); nøytrale komplekser RnX3-nB*L (u = 1-3); organoborater M (n = 1-4); boriumsalter Y, hvor X-H, Hal, OH, OR", SeR", Np, NR2, NHNHR", SO4, etc., M - metallkation, NH4 eller andre, L - eter, amin, sulfid, fosfin, etc. , Y - anion inkluderer også forbindelser som inneholder B i syklusen (boracyclaner), intrakomplekse forbindelser og organokarboaner [for eksempel R2B-BR2, R2BNHNHBR2, C6H4(BR2)2] og polyboraner koordinasjonsnummer for bor er 3 eller 4. De mest studerte er alkyl-, cykloalkyl-, aryl-, alkenyl- og allylboraner, samt boracyklaner.

Når det gjelder kjemiske egenskaper, skiller organoborforbindelser seg fra organiske forbindelser av Li, Mg, Al og andre metaller. Dermed reagerer ikke alkyl og arylboraner med CO2, organiske halogenider, epoksider, karboksylsyrederivater, etc. Trialkylboraner, tricykloalkylboraner og alifatiske boracyklaner brytes ikke ned med vann, alkoholer, aminer, ketoner og estere, løsninger av uorganiske syrer og alkalier opp til 100-130°C. Dette gjør at mange reaksjoner av organoborforbindelser kan utføres i vandige og alkoholiske løsninger. Imidlertid, i hydridene (R2BH)2 og (RBp)2, spaltes B--H-bindingene lett av vann og alkoholer.

Søknad

Organoboronforbindelser brukes også for å oppnå borhydrider og karboraner; som tilsetningsstoffer til motor- og jetdrivstoff, smøreoljer og fargestoffer; som katalysatorer og kokatalysatorer for polymerisering av umettede forbindelser i oksidasjon av hydrokarboner; antioksidanter, bakteriedrepende midler, soppdrepende midler; reagenser i kjemi analyse, for eksempel caligost NaB(C6H5)4 og cesignost Na[(C6H5)3ВСК] - for bestemmelse og isolering av K+, Rb+, Cs+, NH4+, aminer og antibiotika; flavognost (C6H5)2BOCH2CH2NH2 - for bestemmelse, identifikasjon og karakterisering av flavoner og isolering av antibiotika. Noen organoborforbindelser brukes i medisin, spesielt for nøytronbehandling av kreftsvulster.

Organosilisiumforbindelser

Organosilisiumforbindelser inneholder Si-C-bindingen Noen ganger er alle organiske stoffer som inneholder Si, for eksempel silisiumestere, klassifisert som organosilisiumforbindelser.

Organosilisiumforbindelser er delt inn i "monomerer", som inneholder ett eller flere Si-atomer, som er omtalt i denne artikkelen, og organosilisiumpolymerer. Følgende grupper av organosilisiumforbindelser er de mest studerte: organohalipsilaner RnSiHal4-n (n=1-3) og RnSiHmHal4-n-m (n og m = 1,2; m+n=2,3); alkoksysilaner og aroksysilaner Si(OR)4, R"nSi(OR)4-n; organohydrosilaner RnSiH4-n; organoaminosilaner RnSi(NR"2)4-n; organosilanoler RnSi(OH)4-nI; organoacyloksysilaner RnSi(OCOR")4-n (n=1-3); silatraner, etc.; forbindelser med flere Si-atomer - organosiloksaner med Si--O--Si-bindinger, organosilazaner med Si--N--Si-bindinger, organosilatiner (Si--S--Si), polyorganosilaner (Si--Si), etc.

I følge IUPAC-nomenklaturen anses forbindelser med ett Si-atom for å være derivater av silanen SiH4, noe som peker på vårt. alle substituenter assosiert med Si-atomet, bortsett fra for eksempel H-atomer. (Cp)2SillCl-dimetylklorsilan, CF3CpCpSiCl3-3,3,3-trifluorpropyltriklorsilan. Ofte legges navnet til grunn. org. tilkobling ved å legge til navnet. en tilsvarende silisiumholdig substituent, f.eks. Cl2(Cp)SiCpSi(Cp)Cl2-bis-(metyldiklorsilyl)metan.

Søknad

Hovedanvendelsen av monomere organosilisiumforbindelser er syntesen av organosilisiumpolymerer. Mono- og difunksjonelle silisiumorganiske forbindelser brukes i produksjonen av organosilisiumvæsker; difunksjonell - når du produserer organosilisiumgummier; di-, tri-, tetra- og polyfunksjonelle - i produksjon av harpiks og lakk. Organosilisiumforbindelser brukes også som vannavstøtende, anti-klebemidler, etterbehandlingsmidler for glassfiber, tekstil- og byggematerialer, plastfyllstoffer, for å modifisere overflatene til sorbenter og andre materialer; skaffe belegg for mikroelektroniske enheter, spesiell keramikk; som råstoff i syntesen av katalysatorer for polymerisering av olefiner, plantevernmidler, medisiner, etc., som tverrbindings- og modifiseringsmidler for forskjellige polymerer, som kjølemidler (opptil 400 ° C); tetrametylsilan er et referansestoff i NMR-spektroskopi. Den toksiske effekten av organiske silisiumforbindelser varierer mye (LD50 fra 0,1 til 5000 mg/kg og over). Dermed er maksimalt tillatt konsentrasjon for trietoksylan 1 mg/m3, tetraetoksysilan er 20 mg/m3, og fenyltrietoksysilan forårsaker ikke akutt forgiftning. Tilstedeværelsen av aminogrupper i organiske substituenter av organiske silisiumforbindelser øker for eksempel den generelle toksisiteten og irritasjonseffekten. LD50 (mus, oral) for dietylaminometyl- og (3-aminopropyl) trietoksysilan henholdsvis 7500 og 250 mg/kg. For sistnevnte er MPC 2,5 mg/m3. 1-arylsilatraner er spesielt giftige (LD50 0,1-1 mg/kg). Verdensproduksjonen av organiske silisiumforbindelser (uten tetraetoksysilan og etylsilikater) i 1983 utgjorde 300 tusen tonn, og ifølge prognoser vil den innen 2000 overstige 800 tusen tonn.

organometallforbindelse organoborsilikon

Litteratur brukt

Metoder for organoelementkjemi, under generell ledelse. utg. A.N. Nesmeyanova og K.A. Kocheshkova, M., 1963-1978;

Cotton F., Wilkinson J., Fundamentals of Inorganic Chemistry, trans. fra English, M., 1979, s. 550-636;

Generell organisk kjemi, trans. fra engelsk, vol. 7, M., 1984;

Organometallisk kjemi av overgangsmetaller. Fundamentals and Applications, trans. fra engelsk, del 1-2, M., 1989;

Omfattende organometallisk kjemi, red. av G. Wilkinson, v. 1-9. Oxf., 1982.

Mikhailov B. M., Bubnov Yu N., Organoboron compounds in organic synthesis, M., 1977;

Pelter A., ​​​​Smith K., i boken: Generell organisk kjemi, overs. fra engelsk, bind 6, del 14, M., 1984, s. 233-537;

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

Synthesis of organosilicium monomers, M., 1961;

Andrianov K. A., Metoder for organoelementkjemi. Kremniy, M., 1968;

Sobolevsky M.V., Muzovskaya O.A., Popeleva G.S., Egenskaper og bruksområder for organosilisiumprodukter, M., 1975;

Voronkov M. G., Zelchan G. I., Lukevits E. Ya., Silicon and Life, 2. utgave, Riga, 1978; Khananashvili L. M., Andrianov K. A., Technology of organoelement monomers and polymers, 2nd ed., M., 1983, s. 11-139, 376-400;

Voorhoeve R.J.H., Organohalosilanes. Forløpere til silikoner, Amst. - N. Y. - L, 1967;

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

Lignende dokumenter

Reaksjon av litium, natrium, kalium med vann. Studie av de fysiske og kjemiske egenskapene til binære oksygenforbindelser. De viktigste forbindelsene av jordalkalimetaller. Redoksegenskaper til peroksider. Anvendelse av organometalliske forbindelser.

presentasjon, lagt til 08.07.2015


Reaksjoner av isocyanater med alkoholer. Utvikling av metoder for syntese av funksjonelle organosilisiumforbindelser, samt oligomerer som er i stand til å løse REM-komplekser og danne optisk transparente sol-gel-filmer dopet med disse kompleksene.

kursarbeid, lagt til 06.03.2012


Definisjon av komplekse forbindelser og deres generelle egenskaper. Naturen til den kjemiske bindingen i et komplekst ion. Romlig struktur og isomeri, klassifisering av forbindelser. Nomenklatur av komplekse molekyler, dissosiasjon i løsninger, sammensatte reaksjoner.

sammendrag, lagt til 03.12.2013


Bruk av organomagnesiumforbindelser og kjemi av organoelementforbindelser. Fremstilling av forbindelser av forskjellige klasser: alkoholer, aldehyder, ketoner, etere. Historie om oppdagelse, struktur, fremstilling, reaksjoner og anvendelser av organomagnesiumforbindelser.

kursarbeid, lagt til 12.12.2009


Livet som en kontinuerlig fysisk og kjemisk prosess. Generelle egenskaper ved naturlige forbindelser. Klassifisering av naturlige forbindelser med lav molekylvekt. Grunnleggende kriterier for klassifisering av organiske forbindelser. Typer og egenskaper ved bindinger, gjensidig påvirkning av atomer.

presentasjon, lagt til 02.03.2014


sammendrag, lagt til 21.02.2009


Konseptet med heterosykliske forbindelser, deres essens og egenskaper, grunnleggende kjemiske egenskaper og generell formel. Klassifisering av heterosykliske forbindelser, varianter, særtrekk og fremstillingsmetoder. Elektrofile substitusjonsreaksjoner.

sammendrag, lagt til 21.02.2009


Generelle egenskaper ved komplekse metallforbindelser. Noen typer komplekse forbindelser. Komplekse forbindelser i løsninger. Kjennetegn på deres reaktivitet. Spesielle systemer for kompilering av kjemiske navn på komplekse forbindelser.

test, lagt til 11.11.2009


Konseptet og essensen av forbindelser. Beskrivelse og karakteristikker av aromatiske heterosykliske forbindelser. Fremstilling og dannelse av forbindelser. Reaksjoner på atomisk nitrogen, elektrofil observasjon og nukleisk substitusjon. Oksidasjon og reduksjon. Kinolin.

foredrag, lagt til 02.03.2009


Karbon: plassering i det periodiske system, forekomst i naturen, fritt karbon. Karbonatomer i grafitt. Fullerener er en klasse av kjemiske forbindelser hvis molekyler består av karbon. Den første metoden for å produsere fast krystallinsk fulleren.

Organoelementforbindelser er organiske stoffer hvis molekyler inneholder en grunnstoff-karbon kjemisk binding. Denne gruppen inkluderer som regel ikke stoffer som inneholder karbonbindinger med nitrogen-, oksygen-, svovel- og halogenatomer. I henhold til denne klassifiseringen betraktes en av organoelementforbindelsene, for eksempel metylnatrium CH 3 Na, men natriummetoksid CH 3 ONa tilhører ikke dem, siden det ikke har en element-karbonbinding.

Organoelementforbindelser er forskjellige både i kjemiske og fysiske egenskaper, og i metodene for deres fremstilling. En stor gruppe er representert av organometalliske forbindelser. Den første av dem - dietylsink (C 2 H 5) 2 Zn - ble oppnådd i 1849 av E. Frankland. Sinkforbindelser ble mye brukt i synteser av A. M. Butlerov og andre kjemikere på slutten av 1800-tallet. Oppdagelsen av organomagnesium og organiske kvikksølvstoffer spilte en avgjørende rolle i utviklingen av kjemien til organoelementforbindelser. De brukes i syntesen av mange organoelement og organiske forbindelser.

Organomagnesiumforbindelser ble oppdaget i 1900 av den franske kjemikeren F. Barbier og dypt studert av hans kollega V. Grignard. Sistnevnte utviklet en metode for deres syntese fra halogenholdige hydrokarboner: RX + Mg → RMgX (R-hydrokarbonradikal, for eksempel CH 3, C 2 H 5, C 6 H 5, etc., og X er et halogenatom) . I moderne tid har reaksjoner som ligner på Grignard-reaksjonen blitt en vanlig metode for fremstilling av organometalliske forbindelser (Li, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al og Zn). Dessuten, hvis metallatomet ikke er enverdig, danner det organometalliske forbindelser som inneholder både organiske radikaler og halogenatomer: CH 3 MgCl, C 6 H 5 ZnBr, (C 2 H 5) 2 AlCl.

Forskning innen organiske kvikksølvforbindelser, samt forbindelser av bly, tinn og andre metaller, ble startet av A. N. Nesmeyanov i 1922. Organokviksølvforbindelser brukes til syntese av stoffer som inneholder mindre elektronegative elementer i spenningsserien opp til Hg (se Spenningsserie). Dette er hvordan svært aktive forbindelser av alkalimetaller og aluminium oppnås:

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

Ulike hydrokarbonderivater er blitt oppnådd ved bruk av organometalliske forbindelser.

Mange organometalliske forbindelser reagerer ekstremt lett med ulike stoffer. Således eksploderer metylnatrium og etylnatrium ved kontakt med luft; Organiske forbindelser Be, Ca, Ba, B, Al, Ga, etc. antennes spontant i luften Li, Mg og Be forbindelser selv i en CO 2 atmosfære.

Siden organometalliske forbindelser oksiderer veldig lett, krever arbeid med dem spesialutstyr. Eterløsninger av organomagnesiumstoffer er mye mer stabile. De brukes vanligvis i laboratoriepraksis.

Det kjemiske bindingselementet - karbon i organoelementforbindelser kan være både polare (ioniske) og ikke-polare. Metaller hvis kationer har et lite volum og en stor ladning danner kovalente bindinger; Slik oppstår organiske kvikksølvforbindelser og forbindelser av grunnstoffer i gruppe IV og V. Metaller som lett donerer elektroner, dvs. har stort volum og liten kjerneladning, for eksempel alkalimetaller, danner ioniske bindinger der karbonatomet C har en negativ ladning (M metallatom). Tilstedeværelsen av en negativ ladning på karbonatomet til slike forbindelser gjør at de kan brukes som katalysatorer for polymerisasjonsreaksjoner ved produksjon av syntetisk gummi. Ved å bruke organometalliske forbindelser av aluminium og titan produseres polyetylen, polypropylen og andre polymerer.

I de organometalliske forbindelsene av fosfor og arsen er element-karbonbindingene polarisert i motsatt retning sammenlignet med andre organometalliske forbindelser. Derfor er deres kjemiske egenskaper svært forskjellige fra egenskapene til andre stoffer med lignende sammensetning. Grunnstoffet silisium, som er relatert til karbon, danner sterke lavpolare bindinger med det. I dette tilfellet blir det mulig å bruke silisiums evne til å erstatte ustabile (ustabile) bindinger med bindinger gjennom kjemiske reaksjoner med dannelse av polymerkjeder. Organosilisiumpolymerer er verdifulle fordi de beholder sine egenskaper ved både høye og lave temperaturer og er motstandsdyktige mot syrer og alkalier. Belegg laget av slike polymerer beskytter materialer pålitelig mot de destruktive effektene av fuktighet. Disse forbindelsene er utmerkede elektriske isolatorer. Lineære silisium-organiske polymerer brukes til å lage smøremidler, hydrauliske væsker som tåler både høye og lave temperaturer, samt gummier.

Organoelementforbindelser brukes i økende grad i ulike felt av menneskelig aktivitet. Kvikksølv og organoarseniske stoffer brukes således i medisin og landbruk som bakteriedrepende, medisinske og antiseptiske preparater; tinnorganiske forbindelser - som insektmidler og ugressmidler, etc.

DEN RUSSISKE FØDERASJONS UDDANNINGSDEPARTEMENT

URAL STATE UNIVERSITY oppkalt etter. A. M. GORKY

METODOLOGISKE INSTRUKSJONER FOR ET SPESIALKURS

KJEMI AV ORGANELEMENTFORBINDELSER

for selvstendig arbeid av masterstudenter på 1 og 2 års studier

Kjemisk fakultet

Jekaterinburg

Retningslinjer utarbeidet av avdelingen

organisk kjemi

Satt sammen av: Yu G. Yatluk

Ural State University

Organoelementkjemi er en grunnleggende vitenskapelig disiplin som studerer karbonforbindelser som inneholder en element-karbonbinding. I en bredere forstand inkluderer organoelementforbindelser også forbindelser der det er en metall-ikke-metall-karbonbinding, hvor ikke-metallet vanligvis er oksygen, nitrogen eller svovel. Slike forbindelser kalles vanligvis organiske forbindelser av grunnstoffer. På den annen side er forbindelser som inneholder karbonbindinger med nitrogen, oksygen, svovel og halogener vanligvis ikke klassifisert som organoelementforbindelser. Dette kurset undersøker både organoelement og organiske sammensetninger av elementer. Noe oppmerksomhet rettes mot forbindelser av svovel og halogener i uvanlige valenser. Når du studerer emnet, blir studentene kjent med de viktigste lovene knyttet til strukturen og egenskapene til organoelementforbindelser, samt deres anvendelse i industri, landbruk og andre områder av menneskelig aktivitet.

Når du mestrer kjemikurset til organoelementforbindelser, må studentene lære:

– gi riktig navn på forbindelsene som brukes i strengt samsvar med reglene for rasjonell nomenklatur, IUPAC-nomenklaturen, kjenn deres trivielle navn;

- skille hovedklassene av organoelementforbindelser, forstå egenskapene til deres struktur, fremstillingsmetoder, forstå forholdet mellom kjemiske og fysiske egenskaper, kjenne bruksområdene;

– gjøre rimelige antakelser om mekanismene for kjemiske reaksjoner som involverer organoelementforbindelser og bruke denne kunnskapen til å forutsi mulige forhold for forekomsten av kjemiske reaksjoner;

Grunnlaget for å lykkes med å løse disse problemene er en samvittighetsfull holdning til klasseromsaktiviteter (forelesninger, seminarer, kollokvier). Det kreves også selvstendige lekser (forberedelse til seminarer, kollokvier, gjennomføring av prøver). Selvstendig studie av materiale som ikke dekkes i forelesninger er nødvendig.

Kort kursprogram

Klassifisering av organoelementforbindelser (organometalliske forbindelser: forbindelser med en metall-karbonbinding, salter, forbindelser med radikale anioner; organiske forbindelser av alkalimetaller: alkoksyder, chelater b-dikarbonylforbindelser). Struktur. Nomenklatur. Fysiske egenskaper. Kvitteringsmetoder.

Organolitiumforbindelser i organisk syntese. Sammenføyning av flere obligasjoner. Substitusjonsreaksjoner. Omgrupperinger. Reaksjoner av litium (natrium, kalium) organiske forbindelser med radikale anioner. Reaksjoner av amider og alkoksider av litium, natrium og kalium. Avhengighet av reaktiviteten til chelater på alkalimetallet som danner det.

Organometalliske forbindelser av jordalkalimetaller (dialkyl(aryl)derivater, alkyl(aryl)metallhalogenider). Struktur. Nomenklatur. Fysiske egenskaper. Kvitteringsmetoder.

Organomagnesiumforbindelser i organisk syntese. Sammenføyning av flere obligasjoner. Substitusjonsreaksjon. Omgrupperinger. Syntese av andre organometalliske forbindelser. Kalsium- og organoariumforbindelser. Magnesiumalkoksyder. Magnesiumnaftalen. Metoksymagnesium metylkarbonat.

Organiske kobberforbindelser. Litiumdialkylkuprat. Kobberacetylenider. Struktur. Nomenklatur. Forberedelsesmetoder, reaksjoner. Kobberalkoksyder. Kobberbaserte chelater b-dikarbonylforbindelser. Sølvacylater.

Sink, kadmium og organiske kvikksølvforbindelser. Struktur. Fremgangsmåter for fremstilling og reaksjon. Reaksjon av S.N. Reformatsky. Katalyse av kvikksølvforbindelser. Dobbel reaktivitet en

Organoaluminiumforbindelser. Egenskaper, fremstillingsmetoder, reaksjoner. Aluminiumhydrider i organisk syntese. Industriell betydning av organoaluminiumforbindelser. Organothalliumforbindelser. Mono-, di-, trialkyl(aryl)organotalliumforbindelser. Alkoksider, chelater, acylater av enverdig tallium i organisk syntese.

Germanium, organotinn og blyforbindelser. Egenskaper, fremstillingsmetoder og reaksjoner. Industriell bruk av organiske blyforbindelser. Tinnhydridforbindelser. Forbindelser av toverdig bly, forbindelser med bly-bly-binding.

Borhydrider og deres derivater i organisk syntese. Organylboraner. Salter av organoborater, deres bruk i organisk syntese. Borhalogenider og deres reaksjoner. Alkoksy- og acyloksyboraner, deres fremstilling og egenskaper.

Organosilisiumforbindelser (forbindelser med silisium-halogen, silisium-hydrogen, silisium-oksygen, silisium-nitrogen, silisium-karbon, silisium-silisium og silisium-metallbindinger). Fremstillingsmetoder, reaksjoner, egenskaper. Polymerer basert på silisiumorganiske forbindelser.

Organofosforforbindelser med ulik valens, oksidasjonstilstand og koordinasjonsnummer. Sammenligning av reaktivitet med forbindelser av arsen, antimon og vismut. Bruk av organiske fosforforbindelser i industrien, uorganiske i organisk syntese.

Organiske svovelforbindelser: tioler, sulfider, polysulfider, sulfoniumsalter, sulfoksider, sulfoner, sulfensyre, sulfoksylsyre, sulfinsyre, sulfonsyre. Organiske sulfitter og sulfater. Tiokarbonylforbindelser. Selen og organotellurforbindelser. Egenskaper, fremstillingsmetoder, reaksjoner. Analogi med organiske svovelforbindelser, forskjeller. Blandede forbindelser av svovel og selen.

Forbindelser som inneholder halogener i form av positivt ladede atomer. Jodoniumsalter, jod og jodderivater. Lignende forbindelser av brom og klor. Perklorsyre og dens derivater i organisk kjemi.

Organiske overgangsmetallforbindelser, s- Og s- komplekser.

Reaksjoner av implementering, omgruppering. Overgangsmetallalkoksyder. Sterisk kontroll. Polymerisasjonsreaksjoner. Biologiske systemer som involverer overgangsmetaller.

Seminar leksjonsplaner

Seminar 1

Klassifisering av organiske forbindelser av alkalimetaller. Organometalliske forbindelser (forbindelser med en Me-C-binding), alkalimetallsalter med radikale anioner; organiske forbindelser av alkalimetaller (alkoksyder, chelater b-dikarbonylforbindelser. Struktur, nomenklatur, fysiske egenskaper. Kvitteringsmetoder.

Organolitiumforbindelser i organisk syntese. Addisjon til flere bindinger (C=C, C=O, C=N). Substitusjonsreaksjoner. Omgrupperinger. Reaksjoner av litium (natrium, kalium) organiske forbindelser. Anion-radikale forbindelser av overgangsmetaller og deres reaksjoner. Reaksjoner av amider og alkoksider av litium, natrium, kalium. Avhengighet av reaktiviteten til chelater av naturen til alkalimetallet som danner det.

Verksted 2

Klassifisering av organometalliske forbindelser av jordalkalimetall-dialkyl-(aryl)-derivater , alkyl(aryl)metallhalogenider). Struktur. Nomenklatur. Fysiske egenskaper. Kvitteringsmetoder.

Magnesium organiske forbindelser i organisk syntese. Addisjon til flere bindinger (C=C, C=O, C=N). Substitusjonsreaksjoner (halogener, alkoksygrupper). Omgrupperinger. Syntese av andre organometalliske forbindelser. Organiske kalsium- og bariumforbindelser.

Magnesiumalkoksyder. Magnesiumnaftalen. Metoksymagnesium metylkarbonat.

Verksted 3

Organiske kobberforbindelser. Litiumdialkylkuprat. Kobberacetylenider. Struktur, nomenklatur. Forberedelsesmetoder, reaksjoner. Mono- og toverdige kobberalkoksyder. Kobberbaserte chelater b-dikarbonylforbindelser. Sølvacylater. Kobberkomplekser i organisk syntese.

Seminar 4

Sink, kadmium og organiske kvikksølvforbindelser. Struktur, produksjonsmetoder, egenskaper. Reformatskys reaksjon. Katalyse av kvikksølvforbindelser. Dobbel reaktivitet en-kvikksilerte karbonylforbindelser.

Seminar 5

Organoaluminiumforbindelser. Egenskaper, produksjonsmetode, reaksjoner. Aluminiumhydrider som reduksjonsmiddel. Aluminiumalkoksyder i organisk syntese. Industriell betydning av organoaluminiumforbindelser.

Organothalliumforbindelser. Mono-, di-, trialkyl(aryl)organotalliumforbindelser. Alkoksider, chelater, acylater av enverdig tallium i organisk syntese.

Verksted 6

Organotinn og blyforbindelser. Egenskaper, fremstillingsmetoder og reaksjoner. Industriell bruk av organiske blyforbindelser. Tinnhydridforbindelser. Forbindelser av to- og treverdig bly, forbindelser med en Pb-Pb-binding.

Seminar 7

Borhydrider og deres derivater i organisk syntese. Organylboraner. Salter av opga men borater, deres bruk i organisk syntese. Borhalogenider og deres reaksjoner. Alkoksy og acyloksyboraner – fremstilling og reaksjoner.

Organosilisiumforbindelser (forbindelser med silisium-halogen, silisium-hydrogen, silisium-oksygen, silisium-nitrogen, silisium-karbon, silisium-silisium og silisium-metallbindinger). Metoder for å oppnå reaksjoner, egenskaper. Polymerer basert på silisiumorganiske forbindelser.

Seminar 8

Organofosforforbindelser: pentakoordinerte fosforderivater, fosforsyrederivater (estere, amider), polyfosforsyrederivater, fosfonsyrederivater, fosfinsyrederivater, tertiære fosfinoksider, treverdige fosforforbindelser. Fosforhalogenider. Arsen, antimon, vismut og deres organoelementforbindelser.

Seminar 9

Organiske svovelforbindelser: tioler, sulfider, polysulfider, sulfoniumsalter, sulfoksider, sulfoner, sulfensyrer, sulfoksylsyrer, sulfinsyrer, sulfonsyrer. Organiske sulfitter og sulfater. Tiokarbonylforbindelser. Reaksjoner av elementært svovel, tionylklorid og sulfurylklorid.

Selen og tellurforbindelser. Egenskaper, fremstillingsmetoder, reaksjoner. Analogier med organiske svovelforbindelser, forskjeller. Blandede forbindelser som inneholder svovel og selen.

Seminar 10

Forbindelser som inneholder halogener som vise positivt ladede atomer. Jodoniumsalter, jod og jodderivater. Lignende forbindelser av brom og klor. Perklorsyre og dens derivater i organisk syntese.

Spesifikasjoner for syntesen av organofluorforbindelser. Spesielle fluoriderende midler. Fluorerte hydrokarboner i industrien, fluorerte polymerer. Biologisk aktive organofluorforbindelser.

Problemer å løse selvstendig

Problemer for seminar 1

1. Gjennomfør transformasjonen av RC MEN ® RCOR' via dioxolan, 1,3-ditian og imidazolidin.

2. Vurder måtene å syntetisere ketoner direkte fra karboksylsyrer på.

3. Skaff dibenzyl fra dimetylbenzylamin.

4. Ved behandling av en suspensjon av litium i cetan med klorid gnir-butyl etterfulgt av å føre karbondioksid og ødelegge den resulterende blandingen med vann, to signaler med et kjemisk skift på 1,07 og 0,85 ppm observeres i 1H NMR-spekteret til reaksjonsblandingen. henholdsvis, og integralforholdet er 4,67:1. Hvordan gikk reaksjonen?

5. Utfør transformasjonen:

RCH2COOH ® RC(CH3)2COOH

Sammenlign med den industrielle metoden for å oppnå høyere isosyrer.

6. Skaff dibenzoylmetan fra styren (vurder alternativer).

7. Syntetiser akrolein-dietylacetal fra allyletyleter.

8. Sammenlign mulighetene for direkte metallering av benzen og toluen i undergruppen av alkalimetaller.

Problemer for seminar 2

1. Vurder mulighetene for interaksjon av trifluoracetaldehyd med organomagnesiumforbindelser.

2. Sammenlign metoder for syntese av propionaldehyd fra ulike derivater av maursyre.

3. Skriv diagrammer over prosessene til metylketoner med organomagnesiumforbindelser, magnesiumalkylamider og alkoksyder, samt magnesiumnaftalen.

4. Karakteriser mulighetene for interaksjon av heksahalobenzener med metylmagnesiumjodid avhengig av halogenet som brukes.

5. Syntetiser vinylmalonester fra butyrolakton.

6. Vurder reaksjonene til organoberylliumforbindelser avhengig av strukturen til det organiske radikalet.

7. Sammenlign reaktiviteten til fenylacetylenider av jordalkalimetaller avhengig av metallets plassering i det periodiske system.

Problemer for seminar 3

1. Skaff 6-oksoheptansyre fra adipinsyre.

2. Skaff butanol-2 fra propanol-2.

3. Fra propargylalkohol oppnås etylester av 3,4-pentadiensyre.

4. Skaff 2,6-difensyre fra benzonitril.

5. Fra heksafluorpropylen oppnås 2-bromfluorpropan.

6. Vurder mulighetene for reaksjoner av interaksjon av sølvkarboksylater med halogener.

7. Skaff klorbenzen fra anilin uten diazotering.

Problemer for seminar 4

1. Skaff metylacetoeddiksyreester og metylacetylaceton ved å bruke de samme råvarene.

2. Skaff metylmetakrylat fra dimetyloksalat.

3. Skaff metylallylketon fra acetonitril.

4. Skaff kanelsyre uten å bruke Perkin-reaksjonen.

5. Presenter arten av oksidasjon av sykliske ketoner katalysert av kvikksølvsalter.

6. Skaff styren fra fenyleddikaldehyd.

7. Skaff isopropylacetamid fra propylen.

Mål for seminaret 5.

1. Ved å bruke organoaluminiumforbindelser, oppnå butyraldehyd, butylamin og butylvinyleter.

2. Syntetiser triacetylmetan ved å bruke alle mulige metoder.

3. Skaff fenylmaldehyd fra kanelmaldehyd.

4. Syntetiser 1,1-dietoksyetylen fra metylkloroform.

5. Syntetiser cyklopentankarboksylsyre og dens aldehyd fra cyklohesanol.

6. Syntetiser 1,4-difenylbutadien fra styren.

7. Vurder mulighetene for å syntetisere glycidolestere ved bruk av talliumforbindelser, sammenlign syntesemetoden med metoder som brukes i industrien.

Problemer for seminar 6

1 Sammenlign reduksjonen av syreklorider av valerian- og allyleddiksyrer ved å bruke tinnhydrider.

2. Skaff aceton, melkesyre og acetaldehyd fra malonsyre.

3. Fra propionsyre oppnås etanol, etylen og etylklorid og jodid.

4. Skaff metylacetamid fra etylamin.

5. Skaff 4-oksoheptansyre fra heptanol

6. Sammenlign industrielle metoder for fremstilling av tetraetylbly. Vurder mulige erstatninger for denne forbindelsen ved produksjon av høyoktanbensin.

Problemer for seminar 7

1. Fra metyletylketon oppnås butynol og dietylketon.

2. Skaff tripropylkarbinol fra aceton.

3. Få fra trimetylborat og naftalen b-naftol.

4. Syntetiser benzofenon fra fenyltrimetylsilan.

5. Fra trimetylallylsilan oppnå 1,1-dimetylbuten-4-ol-1.

6. Skaff fenylpropionsyre fra malonester.

7. Syntetiser isopropylamin fra aceton.

8. Sammenlign metoder for å oppnå silyletere av enoler

Problemer for seminar 8

1. Skaff vinyltrifenylfosfoniumbromid. Beskriv dets interaksjon med salisylaldehyd.

2. Foreslå syntese av difenylfosfinlitium, bruk det til dealkylering av anisol og fenetol, forklar forskjellene.

3. Beskriv interaksjonen mellom pyrodruesyremetylester og trimetylfosfitt.

4. Vurder interaksjonen mellom trietylfosfitt og orto-substituerte nitrobenzener.

5. Vurder endringen i arten av interaksjonen av heksametapol med cykloheksanon ved forskjellige interaksjonstidspunkter

6. Sammenlign metoder for fremstilling av mono-, di- og triestere av fosfor- og fosforsyrer.

Problemer for seminar 9

1. Foreslå en metode for å oppnå dibutylsulfat fra tilgjengelige reagenser.

2. Fra benzensulfonylklorid oppnås metylfenylsulfon.

3. 2,4-Dinitrofenylsulfenylklorider brukes til å identifisere organiske forbindelser, beskriv hvordan.

4. Beskriv reaksjonene mellom alkylbenzener og tionylklorid i nærvær av pyridin.

5. Skaff 4-dimetylaminopyridin fra pyridin.

6. Skriv et diagram over samspillet mellom svovel og kumen i nærvær av en sterk base.

Problemer for seminar 10

1. Foreslå en metode for syntese av arylfluorider uten bruk av diazoniumtetrafluorborater.

2. Ved å bruke dietylamin og trifluorkloretylen oppnås metylfluorid.

3. Beskriv interaksjonen mellom trifluormetylfenylketon og trifenylfosfin og natriumklordifluoracetat.

4. Ved å bruke enantiske og perfluorenantiske syrer, oppnå semi-fluorert dodekan.

5. Sammenlign reagenser for direkte fluorering av hydrokarboner, velg den mest tilgjengelige laboratoriereagensen.

6. Bruke perklorsyre i stedet for Lewis-syrer. Sammenlign reaktiviteten til underlagene.

Kollokvieplaner

Kollokvium 1. Organometalliske forbindelser

Dannelse av karbon-karbonbindinger i reaksjoner av organometalliske forbindelser. Grignard-reagenser som elektrofiler. Alkylering (reaksjoner med karbonylforbindelser, nitriler, azometiner, en,b-umettede forbindelser, etc.). Andre metallorganiske forbindelser og elektrofiler (litium, sink, kadmium og organiske kobberforbindelser).

Reaksjoner av nukleofiler (litium, natrium, magnesiumderivater). Alkynyl kobberforbindelser.

Reaksjoner av metallalkoksyder ( gnir-kaliumbutoksid, forgrenede natriumalkoksyder, talliumalkoksyder). Katalyse av reaksjoner med alkoksyder, metaller med høye koordinasjonstall (aluminium, titan, vanadium, krom). Amider av alkali- og jordalkalimetaller som baser, deres reaksjoner (amider av litium og magnesium). Amidering med titanamider eller titantetraklorid (silisium, tinn) – aminsystemer.

Metallkarboksylater. Karboksylater av sølv, bly, tallium og vismut er spesifikke reagenser for organisk syntese

Kollokvium 2. Organiske forbindelser av ikke-metaller

Hydroborering med komplekse boraner og alkylboraner. Reaksjoner av organoborforbindelser (omdannelse til alkoholer, aminer, halogenderivater). Termiske transformasjoner, reaksjoner med syrer og karbonmonoksid. Hydroborering av umettede forbindelser.

Organofosforreagenser. Dannelse av doble karbon-karbonbindinger (Wittig-reaksjon). Transformasjoner av funksjonelle grupper (erstatning av hydroksyl med halogen, dannelse av amider, estere, etc.) sammenligning av reaktiviteten til Wittig-reagenser i V-undergruppen i det periodiske systemet.

Restaurering av nitrogenholdige funksjoner ved bruk av treverdige fosforforbindelser.

Tidsplan for kontrollaktiviteter

№	Testleksjon og emnet	Litteratur
1	Seminar 1.Alkalimetallforbindelser.
2	Seminar 2.Alkaliske jordmetallforbindelser.
3	Verksted 3.
4	Organiske forbindelser av kobber og sølv.Seminar 4.
5	Sink, kadmium og organiske kvikksølvforbindelser.Seminar 5.
6	Aluminium og organotalliumforbindelser.Seminar 6.
7	Organotinn og blyforbindelser. Kollokvium 1.	Organometalliske forbindelser.
8	Se ovenfor. Seminar 7.
9	Bor og organosilisiumforbindelser.Seminar 8.
10	OrganofosforforbindelserSeminar 9.
11	Organiske svovelforbindelser.Seminar 10.
12	Organofluorforbindelser, forbindelser med høyere valens halogener. Kollokvium 2.	Organometalliske forbindelser.

Endre og introdusere funksjoner i kjemien til organoelementforbindelser

1. Reaksjoner uten å endre oksidasjonstilstanden

I ¯ Fra ®	->C -H	>C=CR-H	R.C. = CH	Ar-H
->C-H
>C=CR-M
R.C. = C-M
Væpne
->C-B<
->C-P<
->C -Si<-

Typiske eksempler

MH2O

1-1 R-X ¾ ® R-M ¾ ® R-H

C2H5COOH

(C 6 H 13) 3 B 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

CH 3 SOCH 3 ¾ ¾ ¾ ® CH 3 SOCH 2 K

CH 3 ONa

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 3B

1-7 PCl 3

i-Pr MgCl¾ ¾ ® i-Pr 2 PCl

2. Reduksjonsreaksjoner

I ¯ Fra ®	->C-X		>C=C<
->C-Li
->C-Mg-
->C-Zn-
->C-Al<
->C-B<
->C-P<
->C-Si<-

Typiske eksempler

2-1 Li

RX ¾ ® RLi

2-2 mg

RX ¾ ® RMgX

2-3 mg

CH 3 OSO 2 OCH 3 ¾ ® CH 3 MgOSO 2 OCH 3

2-4Zn

CH3CH=CHCH2Br ¾ ® CH3CH=CHCH2ZnBr

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

H2PtCl6

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

3. Oksidasjonsreaksjoner

I ¯ Fra ®
ROH(R)
RNH 2
RPX 2
RS-, SO 2 -, SO 3 -			3-10

Typiske eksempler

SO 2

C12H25MgBr ¾ ¾ ® C12H25SO2H

SO2Cl2

PhMgCl ¾ ¾ ® PhSO2Cl ¾ ® PhSO3H

3-10

Litteratur

1. Talalaeva T.V., Kocheshkov K.A. Metoder for organoelementkjemi. Litium, natrium, kalium, rubidium, cesium. Bok 1-2, M., fra USSR Academy of Sciences, 1963.

2. Generell organisk kjemi. T.7, M., Chemistry, 1984.

3. Ioffe S.T.. Nesmeyanov A.N. Metoder for organoelementkjemi (magnesium, beryllium, kalsium, strontium, barium). M., fra USSR Academy of Sciences, 1963.

4. Carey F., Sandeberg R. Videregående kurs i organisk kjemi. M., Chemistry, 1981, vol. 2, s. 165-184.

5. Sheverdina N.I., Kocheshkov K.I. Metoder for organoelementkjemi. Sink, kadmium. M., Nauka, 1964.

6. Makarova L.G. Nesmeyanov A.N. Metoder for organoelementkjemi. Merkur. M., Nauka, 1965.

7. Nesmeyanov A.N., Sokolik R.A. Metoder for organoelementkjemi. Bor, aluminium, gallium, indium, thallium. M., Nauka, 2 vol. 1964.

8. Kocheshkov K.A., Zemljansky N.I., Sheverdina N.I. og andre metoder for organoelementkjemi. Germanium, tinn, bly. M., Nauka, 1968.

9. Generell organisk kjemi. M., Chemistry, vol. 6, 1984.

10. Andriyanov K. A. Metoder for organoelementkjemi. Silisium. M., Nauka, 1968.

11. Mikhailov B.M., Bubnov Yu.N. Organoborforbindelser i organisk syntese. M., Nauka, 1977.

12. Generell organisk kjemi. M., Chemistry, vol. 4, 1983, s. 595-719.

13. Generell organisk kjemi. M., Chemistry, vol. 5, 1984.

14. Nifantiev E.E. Kjemi av organofosforforbindelser. M., kjemi, 1971.

15. Generell organisk kjemi. M., Chemistry, vol. 1, 1981, s. 622-719.

16. Gublitsky M. Kjemi av organiske fluorforbindelser. M. Goskhimizdat, 1961.

17. Sheppard W., Sharts K. Organisk kjemi av fluor. M. Publishing House, 1972.

18. Dorofeenko G.N., Zhdanov Yu.A., Dulenko V.I. og andre perklorsyre og dens forbindelser i organisk syntese. Rostov, fra det russiske statsuniversitetet, 1965.

Videre lesing

1. Rokhov Y., Hurd D., Lewis R. Kjemi av organometalliske forbindelser. M., forlag, 1963.

2. Fizer L., Fizer M. Reagenser for organisk syntese. M., Mir, vol. I-VII, 1970-1978.

Innledning 3

Kort kursprogram4

Seminar leksjonsplaner 6

Problemer for uavhengig løsning9

Kollokvieplaner14

Tidsplan for kontrollaktiviteter16

I historien om utviklingen av organisk kjemi er det mange eksempler når noen deler av denne vitenskapen, som tidligere ikke hadde tiltrukket seg mye oppmerksomhet fra forskere, begynte å utvikle seg raskt på grunn av den uventede praktiske anvendelsen av en eller annen klasse av forbindelser eller identifiseringen av deres nye eiendommer.

Noen data fra historien til organoelementforbindelser

Et slikt eksempel involverer sulfonamider. Bruken av sulfa-medisiner som verdifulle terapeutiske midler markerte begynnelsen på den intensive utviklingen av dette området av organisk kjemi - flere tusen nye sulfa-medisiner ble syntetisert på kort tid.

Kjemien til organoelementforbindelser er nå i et lignende stadium av rask utvikling. Dette kan sees fra mange eksempler. Kjemien til organiske fosforforbindelser, som i lang tid kun var av teoretisk interesse, utvikler seg nå raskt på grunn av den utbredte bruken av organiske fosforderivater i ulike områder av den nasjonale økonomien. Utviklingen av kjemien til organiske forbindelser av titan og aluminium ble akselerert etter oppdagelsen av Ziegler i 1954 av evnen til organoaluminiumforbindelser i en blanding med titantetraklorid til å forårsake polymerisering av etylen, samt oppdagelsen av Natta i 1955 av muligheten for stereospesifikk polymerisering av umettede forbindelser i nærvær av forskjellige komplekse katalysatorer.

Kjemien til organosilisiumforbindelser utvikler seg også i store sprang. Den første forbindelsen som inneholder silisium og karbon, etylester av ortosilicic acid, ble oppnådd av den franske forskeren Ebelmain i 1844. Senere, i 1963, syntetiserte Friedel og Crafts den første organosilisiumforbindelsen med en Si-C-binding - tetraetylsilan. I begynnelsen av utviklingen av kjemien til organiske silisiumforbindelser, vakte silisium, som den nærmeste analogen av karbon, mye oppmerksomhet fra forskere. Det så ut til at det på grunnlag av silisium var mulig å skape det samme brede feltet av kjemisk vitenskap som organisk kjemi. Men det viste seg at silisium, som karbon, ikke danner stabile kjeder av molekyler fra seriekoblede Si-atomer, og derfor falt interessen for organiske derivater av silisium umiddelbart. Utviklingen av kjemien til høymolekylære forbindelser kunne imidlertid ikke begrenses bare til bruken av karbon og organogene elementer (oksygen, halogener, nitrogen, svovel) for å bygge polymermolekyler; den hadde naturlig nok som mål å involvere andre elementer i det periodiske system. Dette ble diktert av en rekke hensyn, ifølge hvilke det ble antatt at erstatning av karbon i hovedkjeden av molekylet med andre elementer ville føre til en radikal endring i egenskapene til polymeren.

Silisium var det første grunnstoffet som ble brukt av K. A. Andrianov (1937), og litt senere av M. M. Coton (1939) for konstruksjon av uorganiske hovedkjeder av store molekyler, bestående av vekslende silisium- og oksygenatomer og innrammet av organiske radikaler. Dermed dukket det opp en ny klasse organosilisiumpolymerer, nå kjent som polyorganosiloksaner, siloksaner eller silikoner. Dermed demonstrerte sovjetiske forskere for første gang muligheten for å bruke organiske silisiumforbindelser (silikoner) for syntese av polymerer med uorganiske molekylkjeder og organiske sidegrupper. Dette stadiet ble et vendepunkt i kjemien til organosisiumpolymerer og fungerte som begynnelsen på intensiv forskning, ikke bare på organosilisiumpolymerer, men også på andre organoelement høymolekylære forbindelser,

I USA dukket de første rapportene om polyorganosiloksaner opp i 1941 (Yu. Rokhov). I forordet til den russiske utgaven av boken av Yu Rokhov, D. Hurd og R. Lewis "Chemistry of organometallic compounds" (1963), skrev Yu Rokhov: "Som en av tilhengerne av de grunnleggende verkene til K. A. Andrianov og L. M. Coton innen kjemi av silisium-organiske forbindelser, anerkjenner jeg fullt ut suksessen til russiske forskere innen syntese og studier av organometalliske forbindelser."

Nylig har det vist seg stor interesse for organoelementpolymerer fra ulike sektorer av økonomien, spesielt mekanisk og apparatteknikk, luftfart og rakett; Samtidig stilles det høyeste krav til polymerers termiske stabilitet. La oss ta energi som eksempel. Utvidelse av bruksområdene for kraftaggregater krever en økning i omfanget av produksjonen av elektrisk utstyr og i forbindelse med dette et usedvanlig stort forbruk av kobber, magnetiske materialer osv. I tillegg er det i forbindelse med utviklingen av luftfarten. marine- og rakettteknologi, samt elektrifisering av underjordisk arbeid, blir det nødvendig å redusere vekten og redusere størrelsen på elektrisk utstyr. Alt dette tvinger designere til å lage elektriske enheter som har høy effekt med lav vekt og dimensjoner. Når du løser disse problemene, er det naturligvis nødvendig å øke strømtettheten, og dette fører til en kraftig økning i driftstemperaturen til maskinen eller apparatet. Siden polymerer er de viktigste materialene for fremstilling av noen energienheter, er det nødvendig å ta hensyn til at de, som dielektriske, er de første til å oppfatte varmen som genereres av ledende elementer. Og her blir den termiske stabiliteten til polymermaterialer spesielt viktig.

Innføringen av kjernekraft i energisektoren skjerper kravene til dielektrikum ytterligere. Spesielt trenger vi for tiden dielektriske stoffer som kan fungere i lang tid ved 180-200°C, og under kortvarig drift tåle temperaturer på 250-350°C og høyere. Et annet eksempel kommer fra moderne luftfart. Flyhastigheten øker nå i et utrolig raskt tempo; Ved landing av slike høyhastighetsfly når temperaturen i flydekkene 320°C og høyere. Sammen med dette blir det ekstremt vanskelig å beskytte høyhastighetsfly mot varmen som genereres når de beveger seg gjennom atmosfæren i høy hastighet. Varmebestandige polymerer bør også bidra til å lykkes med å løse problemene med romutforskning.

Polyorganosiloksaner, som allerede nevnt, var de første representantene for høymolekylære forbindelser med uorganiske hovedkjeder av molekyler innrammet av organiske grupper. Disse polymerene åpnet et nytt område som kjemisk vitenskap utvikler uten å kopiere naturlige stoffer eller materialer, siden polymerer av denne sammensetningen er ukjente i naturen og ble utviklet fra begynnelse til slutt i laboratoriet. Forskning på organoelement høymolekylære forbindelser utvidet seg spesielt i etterkrigstiden, og utføres nå i alle industri- og utviklingsland. Antall publikasjoner og patenter på dette området vokser hvert år, og det dukker stadig opp nye verk av teoretisk og anvendt karakter. Parallelt med dette er industrien for organoelementpolymerer og monomerer i rask utvikling; Verdensproduksjonen av organosisiummonomerer og polymerer alene har nå nådd 1 million tonn per år.

Forskere som jobber med syntese av polymerer fokuserer på 45 elementer i det periodiske systemet. De viktigste elementene som er involvert i å konstruere polymerkjeder er oppført nedenfor:

• II gruppe Mg, Zn

• III gruppe B, Al

• IV gruppe C, Si, Ti, Ge, Zr, Sn, Pb

• V-gruppe N, P, V, As, Sb, Bi

• VI gruppe O, S, Cr, Se, Mo

• VIII gruppe Fe, Co, Ni

Det viste seg faktisk at mange av dem (B, Al, Si, Ti, Sn, Pb, P, As, Sb, Fe) er i stand til, i kombinasjon med oksygen og nitrogen, å danne uorganiske kjeder av polymermolekyler med sideorganisk og organosiloksangrupper; Noen av disse polymerene har allerede funnet industriell anvendelse. Det bør forventes at utviklingen av nye syntesemetoder i de kommende årene vil føre til produksjon og introduksjon i industrien av nye organoelementpolymerer med viktige egenskaper.

Funksjoner av kjemi i teknologien til organoelementforbindelser

Organoelementforbindelser skiller seg betydelig i egenskaper og struktur fra både organiske og uorganiske forbindelser - de inntar en mellomposisjon. Organoelementforbindelser er sjeldne i naturen de oppnås syntetisk.

I kjemien til levende organismer er rollen til organoelementforbindelser ennå ikke helt klar, men det kan sies med sikkerhet at forbindelser av silisium, fosfor og andre elementer spiller en betydelig rolle i livsaktiviteten og metabolismen til levende organismer ved en høyt nivå av evolusjonær utvikling, spesielt mennesker. I menneske- og dyrekroppen er silisiumholdige forbindelser til stede i forskjellige former, inkludert i form av organosilisium og komplekse forbindelser, oppløselige i organiske løsemidler. Ikke desto mindre, for organosilisiumforbindelser, er bare ett tilfelle av deres oppdagelse i naturen kjent - en individuell ester av ortokiselsyre med sammensetningen Si(OC34H69)4 ble isolert fra fuglefjær, primært estere av fosforsyre og polyfosforsyre. stor rolle i kjemien til levende organismer. Således finnes adenosintrifosfat (ATP) i levende vev og spiller en viktig rolle som energikilde.

Organoelementforbindelser har flere karakteristiske trekk som fundamentalt skiller dem fra karbonforbindelser.

1. Forskjeller i de selektive affinitetene til elementer sammenlignet med karbon.

Elektropositive elementer (Si, B, Al, P) har en mye større affinitet for elektronegative elementer enn karbon. Med andre ord danner silisium, bor, aluminium, fosfor og andre grunnstoffer svakere bindinger med elektropositive elementer (H, Si, B, Al, As, Sb, Bi, etc.), men sterkere bindinger med elektronegative (O, N, Cl, Br, F, etc.) enn karbon.

Når man vurderer elektronegativiteten til forskjellige elementer, er det klart at karbon (xC = 2,5) inntar omtrent en midtposisjon mellom det mest elektronegative elementet - fluor (xF == 4,0) og de mest elektropositive elementene - cesium og francium (xCs = 0,7, xFr == 0,7). Halvsummen av elektronegativitetene til disse elementene er xpc = 2,35, og derfor har C-atomet den minste tendensen til å gi eller motta elektroner, det vil si å danne positive eller negative ioner. Dette betyr at karbonet i forbindelsene er mindre ionisert sammenlignet med elektropositive eller elektronegative grunnstoffer. For eksempel, hvis Si-C1-bindingen er ionisert med 30-50 %, er C-C1-bindingen omtrent 6 % ionisert. Derfor er karbon minst utsatt for elektrofile eller nukleofile angrep, noe som betyr at C-C-bindingen er mye sterkere enn E-E-bindingen (for eksempel BB, Si-Si, A1-A1, P-P, As-As) og omvendt, for eksempel er C-O-bindingen, hvis halvsum av elektronegativitet er lik xpc = 3,0, mindre sterk enn A1-O (xpc = 2,5), Si-O (xpc = 2,65), Si-N (xps) = 2,4), etc. Sammenligning av bindingsenergien til bor, silisium, fosfor, arsen atomer med bindingsenergien til karbonatomer bekrefter disse bestemmelsene (tabell 1).