Методическое указание

Методические указания c органической химии для студентов II курса специальности „Фармация”

Ароматические амины. Сульфаниловая кислота. Синтез стрептоцида. Сульфаниламидные препараты. Антраниловая кислота и ее производные.

Основные теоретические вопросы

1. Классификация, номенклатура и изомерия ариламинив;

2. Способы добывания: восстановление нитроаренив (реакция Зинина); взаимодействие галогенаренив с аммиаком и аминами; алкилування первичных аминов.

3. Физическое и химическое свойства ариламинив:

•  реакции при участии атома азота: основнисть, алкилування, ацилування, образование изоцианидив, взаимодействие с нитритною кислотой, взаимодействие с ароматическими альдегидами (образование основ Шифа).

• реакции при участии атомов углерода ароматического ядра: галогенирование, нитрирование, сульфування.

• окиснення ариламинив

4. Синтез, свойства и применение сульфаниловой кислоты.

5. Синтез стрептоцида, его свойства и применение. Сульфаниламидные препараты:сульфацил (альбуцид), сульфален,сульфадимезин,етазол.

6. Антранилова кислота и ее производные.

7. Диамины.

8. Идентификация ариламинив

Азо- и диазосоединения. Красители. Теория цветности.

Основные теоретические вопросы

1. Классификация, номенклатура и изомерия диазо и азосполук.

2. Способы добывания диазо- и азосполук.

3. Физическое и химическое свойства солей диазонию:

• строение катиону арилдиазонию;

• влияние рн среды на строение диазосполук;

• реакции с выделением азота (механизмы нуклеофильного (S_N) и радикального (S_R) замещение;

• реакции без выделения азота;

4. Химические свойства азосполук:

• основные свойства;

• восстановление;

• окиснення.

5. Основные положения теории цветности. Хромофори и ауксохроми. Азобарвники.

Домашняя задача: 1, 2, 3, 4, 7, 12, 19, 25, 27, 28

Ситуационные вопросы

1. Напишите структурные формулы соединений, указав первичные, вторичные, третичные амины: 1)N-метиланилин; 2) п-толуїдин; 3) 2, 4-диметиланилин; 3) N, N-диметил-п-толуїдин; 4) п-анизидин; 5) о-фенилендиамин; 6) бензиламин; 7) β-фенилетиламин; 8) ди-о-толиламин; 9) м-фенетидин; 10) бензидин; 11) 4-метилбензилдиазонию хлорид; 12) бромистый м-толилдиазоний; 13) хлористый о-нитрофенилдиазоний; 14) син-бензолдиазогидроксид; 15) анти-бензолдиазоцианид; 16) калия бензолдиазотат; 17) бензолдиазоацетат; 18) п-аминоазобензол; 19) гидрокси-4’-метилазобензол; 20) азоксибензол; 21) диазоаминобензол (триазен); 22) 1-(3’-нитробензолазо) нафтол-2.

2. Назовите по замисниковий и радикало-функциональний номенклатуре следующие соединения:

 1) C₂H₅NHC₆H₅; 2) 4-CH₃C₆H₄NHC₂H₅.

3.  Напишите схему получения: 1) анилина из нитробензола хлорбензола,бензамиду,фенилгидроксиамину; 2) бензиламину из толуола; 3) N, N-диметиланилину из бензола; 4) п-толуїдину из амида п-толуїловой кислоты; 5) о-, м-, и п-нитроанилину из бензола; 6) 2, 4-нитроанилину с бромбензолу; 7) нитроза-N, N-диетиланилину из анилина; 8) триметилфениламонию бромида из бензола; 9) сульфанилову кислоту из бензола. Укажите условия реакции.

4. Напишите уравнение реакций, которые лежат в основе промышленного получения анилина, в и п-толуїдинив.

5.  Охарактеризуйие электронное строение анилина. С помощью электронных эффектов покажите взаимное влияние атомов в молекуле.

6.  Напишите схемы реакций соответствующих ариламинив с минеральными кислотами, которые приводят к образованию анилинию хлорида и метиламонию йодида. Как из этих солей можно получить исходные амины.

7.  Напишите схемы реакций анилина, N-метиланилину и N, N–диметиланилину со следующими реагентами: 1) HBr;2) CH₃Cl; 3) CH₃COCl. Вкажить у яких реакциях амини проявляють основни, а у яких нуклеофильни властивости.

8.  Сравните отношение к действию нитритной кислоты следующих соединений: 1) анилин; 2) N-метиланилин; 3) N, N-диметиланилин; 4) бензиламин.

9.  Которые из перечисленных аминов будут взаимодействовать с хлороформом в присутствии спиртового раствора щелочи: 1) метилетиламин; 2) анилин; 3) триметиламин; 4) етиламин; 5) N-метил-п-толуїдин. Напишите схемы и приведите механизм реакции.

10.             Напишите схемы реакций, которые проходят при: 1) бромуванни анилина бромной водой; 2) нитрировании N, N-диметиланилину в излишке сульфатной кислоты; 3) нагревании анилинию гидросульфата; 4) окиснення анилина под действием кислорода воздуха. Назовите продукты.

11.             Напишите схемы реакций анилина со следующими соединениями и назовите продукты: 1) CH₃C(O)Cl; 2) C₆H₅C(O)Cl; 3) п-CH₃C₆H₄SO₂Cl. Сравните основнисть исходного амина и его N-ацильних производных.

12.             Приведите схему синтеза амида сульфаниловой кислоты (стрептоцида), исходя из бензола. Напишите уравнение реакций, которые подтверждают амфотерий характер продукта.

13.             Укажите, с которым из приведенных соединений п-толуїдин образовывает основы Шифа (азометини): 1) CH₃COOH; 2) CH₃C(O)H; 3) C₆H₅C(O)H; 4) CH₃OH; 5) 4-CH₃C₆H₄C(O)H. Назовите полученные продукты. Напишите соответствующие уравнения реакций.

14.             Напишите соответствующие уравнения реакций, с помощью которых можно различить следующие соединения: 1) метиламин и анилин; 2) триетиламин и N-диетиланилин; 3) диметиланилин и 2, 4-диметиланилин; 4) дифениламин и диметиламин; 5) бензиламин и п-толуїдин; 6) пропанамин-1 и 1-нитропропан. Назовите продукты.

15.             Напишите схемы реакций и назовите продукты взаимодействия анилина и соединений с общей формулой CH3COR, где R=H, CH₃, OCH₃, OH, OCOCH₃, Cl.

Какую реакцию называют диазотуванням, в каких условиях она проводитьься? Напишите схему и механизм диазотування анилина.

16.             Напишите схему реакции диазотування п-толуїдину нитритом натрия в кислой среде. Объясните чему на 1 моль п-толуїдину берут приблизительно 2,5 моля HCl и какое соединение будет получено, если реакцию проводить при недостатке кислоты.

17.             . Напишите схемы реакций диазотування следующих соединений: 1) о-нитроанилин; 2) 2, 4-динитроанилин; 3) нафтиламин-1; 4) п-анизидин; 5) п-толуїдин. Разместите данные соединения в порядке роста способности к реакции диазотування.

18. Напишите схемы взаимодействия п-толилдиазоний хлорида со следующими реагентами (вода, 0ºС): 1) надл. NaOH; 2) NaCN; 3) Na₂SO₄. Назовите полученные соединения.

19. На примере м-метокси бензолдиазонию хлорида покажите как можно осуществить замену диазогрупи на следующие группы: 1) H; 2) OH; 3) OCH₃; 4) Cl; 5) Br; 6) I; 7) CN; 8) NO₂. Напишите уравнение реакций и назовите продукты.

20. Назовите соединения, которые образовываются при восстановлении6 1) фенилдиазонию хлорида (SnCl₂+HCl); 2) п-толилдиазонию гидросульфата (Na₂SO₃+H₂O); 3) м-бромфенилдиазонию хлорида (Zn+CH₃COOH). Напишите соответствующие уравнения реакций.

 

21. Назовите соединения и укажите диазо- и азосполуки:

22. Исходя из соответствующих солей арендиазонию, приведите схемы синтеза следующих диазопохидних: 1) 3-натрия метилдиазоат; 2) 4-нитробензолдиазогидрат; 3) 4-хлорфенилдиазоцианид.

23. Какую реакцию называют азосполученням? Напишите схемы азосполучення п-толилдиазонию хлорида с фенолом и N-метиланилином. Назовите продукты. Объясните чему азосполучення с фенолами следует проводить в слаболужному, а с аминами – в слабокислому среде.

24. напишите структурные формулы диазосполук и разместите их в порядке роста реакционной способности в реакциях азосполучення: 1) п-нитрофенилдиазонию хлорид; 2) фенилдиазонию хлорид; 3) п-метоксифенилдиазонию бромид; 4) п-сульфофенилдиазонию хлорид; 5) п-толилдиазонию бромид.

25. укажите, которые из приведенных соединений будут вступать в реакцию азосполучення: 1) толуол; 2) N-метиланилин; 3) о-метиланилин; 4) бензойная кислота; 5) фенол; 6) п-гидроксибензальдегид; 7) анилин; 8) п-крезол; 9) N, N-диметиланилин. Ответ объясните.

Напишите схемы получения азобарвникив, исходя из следующих соединений: 1) п-толуїдин и фенол; 2) салициловая кислота и анилин; 3) N, N–диметиланилин и нитронафтиламин-1; 4) N, N–диетиланилин и сульфанилова кислота; 5) антранилова (о-аминобензойна) кислота и N–метил-N-етиланилин. Назовите полученные соединения. Обозначьте хромофорные и ауксохромни группы.

26. Приведите схемы синтеза приведенных азосполук, укажите аза- и диазокомпоненти:  

27. Напишите структурные формулы азосполук, если продуктами их восстановления есть: 1) п-толуїдин и п-аминофенол; 2) п-нитроанилин и аминонафтол-2.

28. Напишите схему синтеза метилового оранжевого. До якой групи барвникив вин видноситься? Пояснить, чи можливе його використання у якости рН-индикатору. Перерахуйте фактори, що впливають на забарвлення сполук. Чи звавжди забарвлена речовина є барвником? Видповидь пояснить.

Методика выполнения практической работы

Ароматические амины.

Работа 1. Основнисть аминов

Реактивы: анилин (водно-спиртовый раствор, см. дод. 1); соляная кислота (10%-и раствор); синий лакмус (раствор, см. дод. 1).

А. На универсальную индикаторную бумагу наносят отдельно по ддний капли 25%-ного водного раствора метиламина и анилина и сравнивают их основнисть. Алифатични амины в отличие от ароматических проявляют более выраженные основные свойства.

Б. В пробирку помещают 10 капель 5%-ного раствора Купруму (ИИ) сульфата и прибавляют покапельно 25%-ной раствор метиламина. Наблюдают образование голубого осадка купруму (ИИ) гидроксиду, который потом растворяется, интенсивно окрашивая раствор в фиолетовый цвет.

              

               Растворение осадка обусловлено излишком амина, который с ионами Cu²⁺ образовывает легкорастворимые в воде соединения [Cu(CH₃NH₂)₄]²⁺.

Работа 2. Растворимость анилина и его солей в воде.

В пробирку помещают одну каплю анилина и три капли воды. При енергичному стряхивании пробирки наблюдают помутнение жидкости – образование эмульсии анилин-вода. Смесь разводят такой же количеством воды и повторно встряхивают пробирку. Эмульсия сохраняется, что свидетельствует о плохой растворимости анилина в воде. Содержимое пробиреи разделяют на две части. До одной части прибавляют 1-2 капле 10%-ного раствора хлоридной кислоты. Раствор становится прозрачным вследствие образования прозрачной хорошо растворимой соли – анилинию хлорида.

Его сохраняют для следующих опытов.

К второй части раствора прибавляют 1-2 капле 10%-ного раствора сульфатной кислоты. При стряхивании пробирок наблюдают выпадение кристаллического осадка тяжкорозчинной в воде сернокислой соли анилина.

Работа 3. Взаимодействие аминов с нитритною кислотой.

А. Реакции первичных аминов: в пробирку помещают 4 капле анилина, 2-3 мл воды и 20 капель концентрированной хлоридной кислоты. Пробирку помещают в стакан с льдом, охлаждают до 0-5?С и при струшувавнни добавлябть 5 капель 30%-ного раствора натрия нитрита. Первичные ароматические амины под действием нитритной кислоты перетворються в соли диазонию. Их образование можно подтвердить следующей реакцией азосполучення.

Поэтому полученный раствор соли диазонию прибавляют в пробирку, которая содержит2 мл щелочного раствора β-нафтола. Наблюдают образование оранжево-красного красителя. Эта реакция есть качественной на первичные ароматические амины.

 

 

 

 

 

 

Б. Реакции вторичных аминов: нитрозування вторичных аминов. В пробирку  помещают несколько капель N-метил анилина, 3 капле концентрированной хлоридной кислоты и 5 капель 5%-ного раствора натрия нитрита. При енергичному стряхивании пробирки наблюдают  появление желтых маслянистых капель N-нитрозо-N-метиланилину.

В. Реакция третичных аминов. В пробирку с пробкой помещают 1 каплю N,N-диметиланилину и 2 капле концентрированной хлоридной кислоты. После охлаждения содержимого прибавляют 2 капле 30%-ного раствора натрия нитрита, закрывают пробирку пробкой и енергично встряхивают. Наблюдают появление желто-бурой окраски вследствие образования п-нитрозо-N,N-диметиланилинию хлорида. Для выделения свободной основы в пробирку покапельно прибавляют 5%-ной раствор натрия гидрокарбоната к появлению зеленой окраски, а потом 2 мл диетилового эфира и встряхивают. Эфирный пласт приобретает изумрудно-зеленую окраску, которая обусловлено образованием п-нитрозо-N,N-диметиланилину.

 

Работа 4. Изонитрильна проба.

В пробирку помещают одну каплю анилина, 2-3 крапл 10%-ного раствора натрия гидроксиду, 2 капле хлороформа и 10 капель етанолу. При медленном нагревании смеси к началу кипения зявляється характерный неприятный запах изонитрилу (опыт проводить под вытяжным шкафом!!!!!!) 

 

 Прежде чем вылить раствор в банка для слива химических реагентов, полученный изонитрил необходимо гидролизувати. Для этого в пробирку прибавляют 1 мл 10%-ного раствора сульфатной кислоты и кипятять смесь к исчезновению характерного запаха.

 

 

 

Изонитрильна реакция используется как качественная на первичные амины алифатичного и ароматического ряда.

Работа 5. Выявление первичных аминов (реакция Ерлиха).

Каплю насыщенного бензольного раствора п-диметиламинобензальдегиду помещают на полоску фильтровальной бумаги. На образованное пятно наносят каплю эфирного раствора первичного амина и подсушивают на протяжении 5 мин при температуре 100?С. Образованные основы Шифа обнаруживают за появлением желто-оранжевого пятна.

 

 

 

 

 

Работа 6. Лигниновая проба.

На кусочки газетной и фильтровальной бумаги с помощью стеклянной палочки наносят по 1 капле анилинию хлорида, который был получен в 1 опыте. Окраска фильтровального паперру, что содержит практически чистую целлюлозу не изменилось. На газетной бумаге, которая содержит кроме целлюлоз лигнин зявляється желто-оранжевое пятно.

Лигниновая проба базируется на взаимодействии первиннихї ароматических аминов с ароматическими альдегидами, которые образовываются в результате кислотного гидролиза лигнина.

 

 

 

 

 

 

Работа 7. Бромування анилина.

В пробирку помещают 1 каплю анилина и 5-6 капель воды. Содержимое пробирки энергично встряхивают и к полученному раствору каплями прибавляют бромную воду. Наблюдают обесцвечивание бурого цвета бромной воды и выделение белого осадка 2,4, 6-триброманилину.

Реакция бромування первичных ароматических аминов проходит количественно и используется в фармацевтическом анализе.

Работа 8. Окиснення анилина.

На предметное стекло на расстоянии 2 см один от другого наносят 3 капле хлоридной соли анилинию, что был получен в опыте 1. К первой капле прибавляют 1 каплю 10%-ного раствора сульфатной кислоты, Наблюдают переход окраски от темно-зеленого до темно-синего, а потом к черному.

К второй капле прибавляют 1 каплю насыщенного раствора кальция гипохлорит-хлориду. Наблюдают переход от фиолетовый^-фиолетового-темно-фиолетового до темно-синей окраски.

К третьей капле прибавляют 1 каплю 2%-ного раствора калия хлората. Наблюдают появление пурпурово-фиолетовой окраски.

Анилин легко окислюєть. В умповах проведенных реакции образовываются ризнозабарвлени соединения, которые содержат в своей структуре хинойдну группу

 

Работа 9. Цветная реакция дифениламина с нитратной кислотой.

На предметном стеклышке змишеють с помощью стеклянной палочки  к растворению 2-3 кристалла дифениламина и 1 каплю концентрированной сульфатной кислоты.

 

 

 

 

 

Образовывается дифениламонию гидросульфит. Рядом с ним на предметное стекло наносят разбавленную нитратную кислоту. В месте столкновенья капель наблюдают появление синюю-интенсивно-синей окраска.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа 10. Сульфування анилина (добывание сульфаниловой кислоты)

Реактивы: анилин; серная кислота (концентрированная,  = 1,84 г/м³).

Оборудование: песочный купол; термометр; стакан с льдом.

В сухую пробирку с помощью пипетки вносят 1 мл анилина. При этом стараются не смочить стенки пробирки анилином. Потом к анилину осторожно каплями прибавляют 2 мл концентрированной серной кислоты. Смесь в пробирке сначала становится твердой, а потом разрежается. Пробирку с реакционной смесью нагревают на протяжении 15 мин. в песочном куполе при температуре 180°С. (Термометр в реакционной смеси! Реакционную суммы не перегревать!) После этого пробирку вынимают из купола, смесь охлаждают к комнатной температуре и осторожно каплями прибавляют к ней 4 мл воды. Полученную при этом смесь медленно охлаждают к температуре 0°С. Наблюдают выделение кристаллов сульфаниловой кислоты.

Анилин при смешивании с концентрированной серной кислотой образовывает сначала соль – сернокислый анилин (И). В процессе нагревания этой соли от нее откалывается вода и образовывается фенилсульфаминова кислота (II). Дальнейшее нагревание приводит к внутримолекулярной перегруппировке и образованию сульфаниловой кислоты (III).

При температуре 180°С и выше образовывается преимущественно сульфанилова кислота, а при низших температурах – орто-изомер.

Реакция высокочувствительная и используется для вичвлення нитратов и нитритов.

Контрольные вопросы к практикуму по теме „ароматични амины”    

1.      Какие качественные реакции используют для идентификации ароматических аминов? Напишите соответствующие ривняня реакций.

2.      В чем отличие в основности ароматических и алифатичних аминов? Ответ объясните.

3.      С помощью каких реакций можно отличить первичные, вторичные и третичные амины? Напишите соответствующие уравнения реакций.

4.      напишите схему и механизм изонитрильной пробы. Можно ли с помощью этой пробы: 1)  проявить вторичные и третичные амины; 2) отличить метиламин от анилина? Ответ объясните.

5.      Какие амины можно идентифицировать с помощью реакции Ерлиха? Напишите уравнение реакции.

6.      В чем суть лигниновой пробы? Объясните чему для проведения реакции необходимо применять бумагу низкой пробы?

7.      Чему в отличие от бензену анилин бромується без катализатора? Какое значение имеет эта реакция в фармацевтическом анализе?

8.      Чему окиснення анилина супроводжеється образованием разных окрашенных продуктов?

9.      какое практическое значение имеет цветная реакция дифениламина с нитратной кислотой?

Аза- и диазосполуки. Красители. Теория цветности.

Работа 10. Диазотування анилина

В большую пробиврку помещают 1 мл анилина, 7-8 мл воды и 2,5 мл концентрированной хлоридной кислоты. Смесь охлаждают в стакане с льдом до 0?С. Потом при частом стряхивании пробирки по каплям прибавляют 1 мл 30%-ного  раствора натрия нитрита. Температура смеси не должна подниматься выше 5?С (регулируют путем добавления кусочкив льда в реакционную смесь).

 

Образуется бензолдиазонию хлорид. Дальше стеклянной палочкой наносят каплю раствора на йодокрохмальний бумага (фильтровальная бумага обработана крахмалом и калий йодидом).  При нанесении пробы, которая содержит азотистую кислоту, выделяется свободный йод, который с крахмалом образовывает комплекс синого цвета.

Появление  окраски свидетельствует о завершении реакции диазотування.

 

 

 

 

Если окраска йодокрохмального бумаги не изменяется, то в реакционную смесь дополнительно прибавляют несколько капель 30%-ного раствора натрия нитрита. Смесь перемешивают и снова делают пробу.

Полученный прозрачный раствор фенилдиазонию разделяют на три части и используют дл проведение следующих опытов.

            Б. Диазотування п-нитроанилину

В стакане вместительностью 100 мл растворяют при нагревании на водном куполе 1 г п-нитроанилину в 3 мл концентрированной соляной кислоты. Полученный раствор охлаждают смесью льда и соли и диазотують раствором 1 г нитрита натрия в 2 мл воды так, как описано в предыдущем опыте при диазотуванни анилина.

Получают прозрачный раствор хлорида п-нитрофенилдиазонию, который сохраняют в охладительной смеси для дальнейших опытов.

Работа 11. Расписание соли диазонию при нагревании.

В пробирку помещают 1 мл раствора бензолдиазонию хлорида, полученного в предыдущем опыте и слегка нагревают в полумї горелки. Наблюдают выделение пузырьков газа – азота, который в дальнейшем продлевается без нагревания.

По окончании реакции пробирку закрывают пробкой с газовидвидною трубкой, конец которой опускают в сухую пробирку. Раствор в пробирке нагревают. Соли диазонию раскладываются с образованием фенола, который перегоняется водной парой.

 Ощущают в пробирке-приемнике характериний запах фенола. При добавлении к нему 1 капле 1%-ного раствора ферум (ИИИ) хлорида зявляється фиолетовая окраска (качественная реакция на фенолы).

Работа 12. Получение кислого азобарвника (судан И) .

В пробирку помещают несколько кристалликов β-нафтола и прибавляют 2-3 капле 10%-ного раствора натрия гидроксиду. К прозарого щелочного раствора β-нафтола прибавляют 1 мл раствора фенилдиазонию хлорида, полученного в опыте 10. Наблюдают появление оранжево-красного осадка азобарвника α-фенилазо-β-нафтола (судан И).

Работа 13. Получение основного азобарвник п-диметиламиноазобензолу и его индикаторные свойства.

В пробиру помещают 1 каплю N,N-диметиланилину, 5 капель воды и прибавляют по каплям концентрированную хлоидну кислоту к образованию прозрачного раствора. Содержимое пробирки охлаждают, прибавляют 1 мл раствора соли диазонию, полученного в опыте 10, энергично встряхивают. При добавлении в пробирку 2-3 капель 5%-ного раствора натрия ацетата и наблюдают образование желто-оранжевого осадка основного красителя п-диметиламиноазобензолу.

 

 

 

В пробирке смешивают несколько капель раствора образованного азобарвника и 5-6 мл воды. При следующем добавлении в пробирку нескольких капель 10%-ного раствора хлоридной кислоты желтая окраска раствора скрывается и зявляється красное. При дальнейшем пидлуговуванни снова восстанавливается желтая окраска.

 

 

 

 

 

В нейтральной и щелочной средах п-диметиламиноазобензол находится в виде азоформи желтого цвета, а в кислой форме переходит в хинойдну форму красного цвета.

Контрольные вопросы к практикуму по теме „Азо- и диазосполуки. Красители. Теория цветности”.

1. Напишите схему и объясните механизм диазотування п-толуїдину.

2. Объясните чему в реакции диазотування на 1 моль ароматического амина берут не меньше 2,5 моля минеральной кислоты.

3. Как обнаруживают конец реакции диазотування? Ответ объясните.

4. как удаляют излишек азотистой кислоты в реакции диазотування? Напишите схему реакции.

5. Чему при проведении реакции диазотуванни следует придерживаться температурногорежиму?

 

Методическое указание составил:                    к.х. н., доц. Загричук Г.Я.

                                             асист. Демид А.Е.

Утверждено на заседании кафедры

“___” ___________ 200__ г. Протокол № _____

Пересмотрено на заседании кафедры

“___” ___________ 200__ г. Протокол № _____