Конденсация карбонильных соединений
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Химико-технологический факультет
Кафедра Химические технологии
Доклад на тему:
Реакции по карбонильной группе
Выполнила студентка
группы ХТП-17-1м
Чащина Валерия
Проверил преподаватель:
Баньковская Е.В.
Пермь, 2018
Процессы присоединения и конденсации по карбонильной группе занимают очень важное место в промышленности основного органического и нефтехимического синтеза. Благодаря доступности многих альдегидов и кетонов и их высокой реакционной способности этим путём синтезируют мономеры и исходные вещества для получения полимерных материалов, промежуточные продукты органического синтеза (высшие спирты, альдегиды и кетоны), растворители и т.д.
Взаимодействие альдегидов и кетонов с различными веществами в зависимости от условий может остановиться на стадии присоединения этих веществ по карбонильной группе (1), сопровождаться дальнейшей конденсацией со второй молекулой реагента и отщеплением воды (2), например, при образовании ацеталей, или завершиться внутримолекулярной дегидратацией, что особенно характерно для реакций с азотсодержащими основанями (3):
Процессы конденсации по карбонильной группе можно классифицировать на два типа.
|
|
|
1.Реакции альдегидов и кетонов с различными основаниями. К ним относятся соединения с неподелёнными электронными парами на гетероатоме (азотсодержащие основания, спирты) и π-электронными системами (олефины, ароматические соединения). Активирование карбонильной группы достигается протонными кислотами (H2SO4, HCl). Они протонируют кислородный атом карбонильной группы, вызывая появление частичного положительного заряда на атоме углерода и в итоге – образование карбокатиона:
Карбокатион способен к прямой атаке молекулы, имеющей избыточную электронную плотность; этим обусловлено протекание конденсации карбонильных соединений с ароматическими веществами, олефинами.
2.Реакции альдегидов и кетонов со слабыми кислотами (HCN) и псевдокислотами (карбонильные и нитросоединения и другие вещества с активированным атомом водорода), т.е. реакции типа альдольной конденсации. Для этих превращений характерен катализ щёлочами и вообще основаниями, превращающими кислотный реагент в сопряжённое ему основание, которое становится сильным нуклеофилом, способным к прямой атаке карбонильного атома углерода:
Реакционная способность карбонильных соединений зависит от степени поляризации карбонильной группы, т.е. от величины частичного положительного заряда на углеродном атоме. Поскольку алкильные группы оказывают положительный индукционный эффект, они нейтрализуют этот заряд. Следовательно, у альдегидов удлинение и разветвление алкильной группы ведёт к снижению реакционной способности, а введение в неё атомов хлора – к её повышению:
|
|
|
HCHO>CCl3–CHO>CH3–CHO>CH3–CH2–CHO>CH3–CH(CH3)–CHO.
Кетоны обладают значительно меньшей реакционной способностью вследствие индукционного влияния двух алкильных групп:
CH3–CHO>CH3–CO–CH3>CH3–CO–CH2–CH3 и т.д.
Все реакции конденсации по карбонильной группе экзотермичны, по величине теплового эффекта их делят на две группы. К первой относятся сильно экзотермические и практически необратимые реакции с ароматическими веществами и олефинами (тепловой эффект 104-106кДж/моль). Ко второй принадлежат обратимые реакции образования ацеталей и циангидринов, реакции альдольной конденсации и реакции с азотсодержащими основаниями. Стадия присоединения в этих обратимых реакциях имеет небольшой тепловой эффект (21-63 кДж/моль), но из-за последующих реакций конденсации или дегидратации он может меняться.
В качестве катализаторов при конденсации по карбонильной группе применяются сильные основания (НО¯, RО¯, NH2¯, пиридин, третичные амины и др.), кислоты (H2SO4, НCl, Н3РO4‚ СН3СООН и др.).
|
|
|
Важнейшие продукты конденсации карбонильных соединений с ароматическими:
1. Дифенилолпропан, или диан, – смесь n,n'-, n,о'- и небольшого количества о,о'-бис-2,2-гидроксифенилпропанов. Он применяется для получения поликарбонатов и эпоксидных полимеров, а в меньшем количестве – для получения фенолформальдегидных лаков. Получают его конденсацией фенола с ацетоном при катализе кислотами:
2. Получение диаминодифенилметанов. Конденсация формальдегида с анилином ведёт к последовательному образованию продуктов:
Реакцию проводят, нагревая формалин с анилином, и получают главным образом смесь диаминодифенилметана и триамина. Ее применяют для получения ди- и триизоцианата.
3. Хлорметилирование. Введение хлорметильной группы в ароматическое ядро достигается при действии формалина (или параформальдегида) и соляной кислоты на ароматический углеводород:
Образующиеся продукты используют в органическом синтезе (например, при получении бензилового спирта).
Продукты реакции Принса:
Реакция Принса – реакция непредельных углеводородов с формальдегидом.
|
|
|
1. Продукты реакции 1,3-диоксаны, 1,3-гликоли применяются в качестве растворителей и промежуточных продуктов для синтеза пластификаторов, эмульгаторов и т.д.
2. Изопрен – главный продукт реакции – направляется на производство различных полимеров.
Продукты реакции альдольной конденсации:
1. Пентаэритрит производят конденсацией формальдегида с ацетальдегидом в щелочной среде:
Применяется он для производства лаков и красок, взрывчатых веществ, смазочных масел, пластификаторов и др.
2. Аналогичным способом из пропионового, масляного и изомасляного альдегидов и формальдегида получают соответственно триметилолэтан, 1,1,1-триметилолпропан и 2,2-диметилолпропан.
Эти многоатомные спирты довольно широко применяются в качестве заменителей глицерина и пентаэритрита при производстве алкидных смол, а также в производстве пластификаторов и смазочных масел.
3. В промышленности в больших количествах производят 2-этил-1-гексанол, сложные эфиры которого применяют в качестве пластификаторов, смазочных масел и присадок.
Получение 2-этил-1-гексанола основано на реакции альдольной конденсации н-масляного альдегида в щелочной среде с последующей дегидратацией альдоля в 2-этилгексен-2-аль и гидрированием последнего в 2-этил-1-гексанол:
Конденсацию н-масляного альдегида проводят в присутствии щелочи при 90-130 °С. Выход 2-этил-1-гексанола достигает 90 %.
4. Конденсацией ацетона и метилэтилкетона с формальдегидом в щелочной среде синтезируют соответствующие метилольные производные, из которых затем получают винилметилкетон и изопропенилкетон.
Винилметилкетон и изопропенилкетон легко полимеризуются и применяются в производстве пластических масс.
5. Конденсацией ацетона в присутствии щелочи при низкой температуре получают диацетоновый спирт, применяемый в качестве растворителя:
6. Конденсацией формальдегида с алифатическими нитросоединениями в промышленности производят нитроспирты.
7. Из альдегидов, кетонов и НСN в промышленности получают циангидрины, например:
При дегидратации ацетонциангидрина образуется метакрилонитрил:
При гидролизе метакрилонитрила в кислой среде образуется метакриловая кислота:
а в присутствии спирта RОН соответствующий сложный эфир.
Сополимеры метакрилонитрила с метакриловой и акриловой кислотами и их эфирами используют для получения органических стекол. Тройные сополимеры метакрилонитрил—стирол—бутадиен применяют в производстве электроизоляционных лаков, эмалей и пленок.
Конденсация карбонильных соединений
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 299; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!