1414

В фарфоровой чашке смешивают 3,00 г D-галактозы с 36,0 мл 25%-ной азотной кислоты. Полученный раствор упаривают под тягой до объёма 6 мл при осторожном нагревании на паровой бане и при перемешивании. По мере упаривания раствора начинается выделение малорастворимой в воде слизевой кислоты, которая к концу реакции образует густую кристаллическую массу. После упаривания смесь охлаждают до комнатной температуры, добавляют 6 мл воды, осадок отфильтровывают, промывают на фильтре холодной водой и высушивают на воздухе. Для очистки слизевой кислоты ее растворяют в 5%-ном растворе гидроксида натрия, нейтрализуют 15%-ным раствором соляной кислоты, раствор охлаждают на ледяной бане, осадок отфильтровывают, промывают на фильтре ледяной водой и высушивают на воздухе. Получают 2,00 г (57%) продукта. Температура плавления 214–215°C.

Вопросы к работе

1.Почему этот синтез следует проводить только под тягой?

2.Почему в данной реакции используют разбавленную азотную кислоту?

3.Почему упаривание воды следует проводить не полностью?

3.На чем основан использованный в работе метод очистки продукта?

Прочие реакции

Ангидрид 2,3,5,6-дибензобицикло[2.2.2]окт-2,5-диен-7,8- дикарбоновой кислоты

O H

+ O

H O

O O O

В круглодонную колбу емкостью 50 мл, снабженную воздушным холодильником, помещают 1,00 г антрацена, 0,55 г малеинового ангидрида и 13 мл ксилола. Полученную смесь нагревают при кипении в течение 20 мин, периодически встряхивая реакционную массу, далее охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают, промывают небольшим количеством ксилола, петролейным эфиром, высушивают. Получают 1,10 г (71%) продукта, который очищают перекристаллизацией из этилацетата или ксилола. Температура плавления 262-263°С.

31

Вопросы к работе:

1.Почему необходимо снабдить колбу обратным воздушным холодильником? Можно ли использовать водяной холодильник?

2.Обоснуйте выбор растворителя в этом синтезе. Какие еще растворители вы могли бы предложить?

3.Зачем осадок промывают ксилолом, а потом еще и петролейным эфиром?

Бензимидазол-2-он

NH2	H N		HCl	H
+	2	O		N
	H2N			O
NH2				N
				H

В небольшую термостойкую колбу или широкую пробирку помещают 2,00 г о-фенилендиамина, 1,35 г мочевины и 3,2 мл конц. соляной кислоты. Полученную смесь размешивают и далее нагревают на плитке при 150°С, контролируя температуру термометром, помещенным в реакционную массу. Вначале отгоняется вода, затем реакционная масса плавится и, наконец, вновь затвердевает. После этого смесь охлаждают до комнатной температуры, растворяют в минимальном количестве теплого 10%- ного водного раствора гидроксида натрия, фильтруют через складчатый фильтр, фильтрат подкисляют конц. соляной кислотой (контроль pH), выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой, высушивают. Получают 2,15 г (87%) продукта, который перекристаллизовывают из этилового или изопропилового спирта. Температура плавления 308°С.

Вопросы к работе:

1.Можно ли в этом синтезе вместо о-фенилендиамина использовать его дигидрохлорид?

2.Объясните, почему после удаления воды при нагревании реакционная масса вначале является жидкой, а затем затвердевает.

3.Почему после окончания реакции реакционную смесь обрабатывают водным раствором гидроксида натрия с последующей фильтрацией? С какой целью проводят подкисление полученного раствора?

4.При условии, если реакция прошла не до конца, то на какой стадии обработки реакционной массы происходит отделение продукта от непрореагировавшего о-фенилендиамина?

32

Бензпинаколин

В круглодонную колбу емкостью 25 мл, снабженную дефлегматором, помещают 2,50 г бензпинакона, 12,0 мл уксусной кислоты и 0,03 г йода. Полученную смесь нагревают до кипения. При этом через 1-2 мин осадок бензпинакона растворяется и образуется прозрачный красный раствор. После этого раствор кипятят дополнительно 5 мин, еще горячим выливают в стакан, охлаждают до комнатной температуры, выпавший осадок отфильтровывают, промывают на фильтре несколько раз небольшими порциями охлажденного изопропилового спирта для удаления йода, высушивают. Получают 2,25 г (95%) бензпинаколина. Для очистки продукт (2,25 г) растворяют в горячем бензоле (11 мл), фильтруют и к горячему фильтрату добавляют горячий гексан или петролейный эфир (6 мл), охлаждают на ледяной бане и выпавший осадок (2,05 г) отфильтровывают. Температура плавления 179-180°С.

Вопросы к работе:

1.Какую роль в этой реакции играют уксусная кислота и иод?

2.Почему реакционную смесь переливают в стакан еще горячей, без предварительного охлаждения?

3.Объясните смысл стадий очистки бензпинаколина. Можно ли проводить очистку перекристаллизацией из чистого бензола или чистого гексана?

Бензотриазол

	NH2	NaNO2	H
			N
		CH3COOH	N
	NH2		N

В стакан ёмкостью 100 мл помещают 3,60 г о-фенилендиамина, 8,0 мл уксусной кислоты и 17 мл воды. К полученной смеси в один приём при перемешивании добавляют раствор 2,30 г нитрита натрия в 7 мл воды. При этом происходит самопроизвольное разогревание реакционной смеси, её температура достигает 70-80°C и окраска

33

становится оранжево-красной. Если температура будет ниже, то смесь нагревают при 70-80°C в течение 5 мин. Затем реакционную массу охлаждают в ледяной бане и нейтрализуют до pH 7 при перемешивании путем добавления 5%-ного водного раствора аммиака. При этом выпадает обильный хлопьевидный осадок, который отфильтровывают, промывают ледяной водой (4 раза по 15 мл), высушивают. Получают 2,70 г (68%) продукта, который очищают перекристаллизацией из воды (на 1,00 г вещества расходуется 24 мл воды). Температура плавления 98-99°C.

Вопросы к работе

1.Что является растворителем в этой реакции? Объясните роль уксусной кислоты. Можно ли использовать вместо неё другие кислоты?

2.Почему водный раствор нитрита натрия добавляют к раствору о-фенилендиамина в один приём, а не постепенно? Объясните смысл контроля температуры реакции.

3.Для чего проводят нейтрализацию реакционной массы? Можно ли для этой цели вместо водного раствора аммиака использовать раствор гидроксида натрия?

4-Гидрокси-2-гуанилхиназолин

O

H2N

NH2

H

N N

NH2

OH

+

H2SO4

N

N

NH

C

NH2

N

OH

В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают 3,43 г антраниловой кислоты, 19 мл воды и 1,0 мл конц. серной кислоты. Полученную смесь нагревают на водяной бане до образования прозрачного раствора. Далее при перемешивании добавляют 3,15 г твердого дициандиамида. При этом в результате быстрой реакции выделяется осадок сульфата 4-гидрокси-2-гуанилхиназолина. Смесь нагревают 20 мин при перемешивании, затем нейтрализуют (контроль по универсальному индикатору) раствором 1,88 г гидроксида натрия в 4 мл воды. При этом выделяется обильный бесцветный осадок. Смесь кипятят в течение 15 мин, охлаждают, осадок отфильтровывают, промывают водой, высушивают. Получают 3,50 г (69%) продукта, который перекристаллизовывают из 5%-ного водного раствора гидроксида натрия. Температура плавления 316317°С.

34

Вопросы к работе

1.Почему после выпадения осадка сульфата 4-гидрокси-2-гуанил- хиназолина смесь дополнительно нагревают в течение 20 мин?

2.С какой целью необходимо контролировать по универсальному индикатору процесс нейтрализации реакционной массы? Что произойдёт при избытке щёлочи?

3.Зачем после нейтрализации смесь нагревают до кипения?

4.Объясните выбор системы для перекристаллизации конечного продукта. Можно ли для кристаллизации использовать чистую воду?

Диазоаминобензол

			NH2
NH2	Cl	N	+
	NaNO2	N			N
			HN	N
	HCl
			CH3COONa

В стакан ёмкостью 100 мл помещают 30 мл смеси воды и измельчённого льда (1:1 по объёму), 3,0 мл анилина и 4,3 мл конц. соляной кислоты. Смесь перемешивают стеклянной палочкой до растворения анилина и далее к ней при перемешивании в течение 15 мин добавляют раствор 1,20 г нитрита натрия в 3 мл воды. При этом наблюдается выделение оранжевого хлопьевидного осадка. Реакционную массу перемешивают дополнительно 15 мин при охлаждении, после чего в течение 5 мин добавляют раствор 4,64 г трёхводного ацетата натрия (или 2,80 г безводного ацетата натрия) в 9 мл воды. Немедленно начинается образование жёлтого осадка диазоаминобензола. Смесь выдерживают при охлаждении в течение 45 мин, осадок отфильтровывают, промывают холодной водой, высушивают. Получают 2,76 г (85%) продукта, который очищают перекристаллизацией из гексана или петролейного эфира (растворение следует проводить по возможности быстро, добавляя к веществу предварительно нагретый до кипения растворитель из расчета 16 мл растворителя на 1,00 г вещества). Температура плавления 98-99°C.

Вопросы к работе

1.Почему на первом этапе происходит растворение анилина, который является нерастворимым в воде веществом?

2.С какой целью в реакционную смесь добавляется лёд?

35

3.С какой целью после завершения реакции добавляется ацетат натрия?

4.Почему перекристаллизацию продукта следует проводить по возможности быстро?

2,3-Дифенилхиноксалин

Смесь 1,00 г бензила, 0,50 г о-фенилендиамина и 8,0 мл этилового спирта нагревают на водяной бане с температурой 50°С в течение 30 мин при перемешивании. После окончания реакции к раствору добавляют постепенно воду до легкого помутнения, охлаждают до 0°С, выпавшие кристаллы отфильтровывают, промывают небольшим количеством холодного этилового спирта, высушивают. Получают 0,93 г (72%) продукта, который перекристаллизовывают из водного этилового спирта. Т.пл.125-126°С.

Вопросы к работе

1.Почему реакцию проводят при небольшом нагревании? Можно ли ее проводить при комнатной температуре? При кипении растворителя?

2.Зачем после окончания реакции к раствору постепенно добавляют воду до легкого помутнения?

3.Объясните, зачем нужно промыть этанолом выпавший осадок? Как это правильно сделать? Почему спирт используют холодным?

4.Почему для перекристаллизации используют не чистый этиловый спирт, а водно-спиртовую смесь?

2-Иминотиазолидин-4-он (псевдотиогидантоин)

	O	H2N		NH2	CH3COONa	HN		H
								N
Cl	O CH3	+								O
		S					S

В круглодонную колбу ёмкостью 50 мл, снабжённую обратным холодильником, помещают 3,6 мл (4,17 г) этилового эфира хлоруксусной кислоты, 15 мл этилового или изопропилового спирта и 2,54 г тиомочевины. Полученную смесь кипятят в течение 1,5-2 ч, охлаждают до комнатной температуры. Выпавший осадок

36

гидрохлорида псевдотиогидантоина отфильтровывают, промывают на фильтре холодным изопропиловым спиртом, высушивают. Для выделения свободного основания полученный гидрохлорид помещают в стакан ёмкостью 100 мл, добавляют туда вначале 40 мл кипящей воды до полного растворения, далее добавляют горячий раствор 4,04 г трёхводного ацетата натрия (или 2,44 г безводного) в 5 мл воды и нагревают до кипения (долго не кипятить!). Полученный прозрачный раствор охлаждают до комнатной температуры, затем в ледяной бане. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают холодной водой, высушивают. Получают 3,07 г (79%) продукта, который перекристаллизовывают из воды. Температура плавления

255-258°C (с разложением).

Вопросы к работе

1.Почему для выделения псевдотиогидантоина из его гидрохлорида последний растворяют в предварительно нагретой воде? Почему к этому раствору добавляют горячий раствор ацетата натрия, а не раствор ацетата натрия при комнатной температуре?

2.Почему свободное основание выделяют ацетатом натрия, а не гидроксидом натрия?

3.Почему раствор после обработки гидрохлорида основанием нельзя длительное время кипятить?

4.Каковы особенности определения температуры плавления соединений, которые плавятся с разложением?

п-Нитрофенилдиазотат натрия (анти-изомер)

В разбавленной соляной кислоте, которую получают, смешивая 7,5 мл конц. соляной кислоты и 7,5 мл воды, растворяют при нагревании 3,50 г п-нитроанилина. Полученный раствор выливают в стакан, содержащий 20 г измельчённого льда. Смесь диазотируют добавлением раствора 2,00 г нитрита натрия в 5 мл воды при сильном перемешивании. Далее раствор соли диазония добавляют при постоянном перемешивании к нагретому до 40-50°С раствору 100 мл 4 М гидроксида натрия. При охлаждении полученного раствора

37

выделяется анти-диазотат в виде красивых золотисто-жёлтых листочков. Выпавшую соль отфильтровывают, промывают на фильтре насыщенным раствором хлорида натрия, высушивают. Получают 4,50 г (94%) продукта.

Испытание препарата: а) водный раствор диазотата добавляют к водному раствору натриевой соли 2-нафтола, полученной растворением 2-нафтола в эквивалентном количестве водного раствора NaOH; б) водный раствор диазотата подкисляют соляной кислотой до pH 6 и добавляют к водному раствору натриевой соли 2- нафтола. Сравнивают полученные результаты.

Вопросы к работе

1.С какой целью п-нитроанилин растворяют в разбавленной соляной кислоте, а затем полученный раствор выливают в измельчённый лёд?

2.Почему раствор соли диазония выливают при постоянном перемешивании в нагретый раствор гидроксида натрия, а не наоборот? Что будет происходить при обратном порядке смешения реагентов?

3.Почему продукт реакции промывают на фильтре водным раствором хлорида натрия, а не чистой водой?

4.Объясните результаты описанных выше испытаний препарата.

4-Оксо-3,4-дигидрофталазин-1-карбоновая кислота

O OH O OH

KMnO		NH NH		. H SO	4
4	O	2	2	2		N
	OH					NH
	O					O

В круглодонную колбу на 250 мл, снабжённую обратным водяным холодильником, помещают 1,00 г нафталина, 0,54 г карбоната калия, 6,25 г перманганата калия и 80 мл воды. Полученную смесь нагревают при кипении до полного обесцвечивания реакционной массы (около 2-2,5 ч). Так как в ходе реакции нафталин частично возгоняется и оседает на стенках холодильника, то его следует периодически сбрасывать длинной стеклянной палочкой из холодильника в реакционную массу. После окончания окисления смесь охлаждают до комнатной температуры, осадок диоксида марганца отфильтровывают. К фильтрату добавляют 1,22 г сульфата гидразина и раствор нагревают на кипящей водяной бане в течение 2 ч, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 3,0 мл конц. соляной кислоты, выпавший осадок отфильтровывают, промывают

38

холодной водой, высушивают. Получают 1,05 г (71%) продукта, который перекристаллизовывают из уксусной кислоты. Температура плавления 226-228°С.

Вопросы к работе

1.Какова роль карбоната калия в данной реакции?

2.Почему в реакции используют водяной холодильник, а не воздушный?

3.Что является признаком окончания реакции окисления?

4.Можно ли на второй стадии вместо сульфата гидразина использовать гидразин-гидрат?

5.С какой целью к реакционной смеси в конце прибавляют соляную кислоту?

1,2,4-Триазолин-3-тион

H

O

H

H2N

N

N

NH2

+

N

S

H NH2

N

S

H

В широкую термостойкую пробирку помещают 3,00 г тиосемикарбазида и 2,6 мл формамида. Полученную смесь нагревают на плитке или на песчаной бане до температуры 110°С, контролируя температуру термометром, опущенным в реакционную массу. Смесь выдерживают при 110-120°С в течение 30 мин, периодически перемешивая реакционную массу термометром. В ходе нагревания тиосемикарбазид постепенно растворяется и образуется зеленоватый раствор. После окончания реакции смесь охлаждают до комнатной температуры, к реакционной массе добавляют 3 мл изопропилового спирта, перемешивают, охлаждают на ледяной бане, осадок отфильтровывают, промывают на фильтре холодным изопропиловым спиртом, высушивают. Получают 2,87 г (86%) продукта, который перекристаллизовывают из 3 мл воды. Температура плавления 215-216°С.

Вопросы к работе

1.Для чего необходимо контролировать температуру? Почему смесь необходимо периодически перемешивать?

2.Что является одним из признаков окончания реакции?

3.Зачем после охлаждения реакционной массы к ней добавляют изопропиловый спирт?

4.Для чего перед фильтрацией продукта смесь охлаждают на ледяной бане? Почему после фильтрации продукт промывают холодным растворителем?

39

Этиловый эфир 6-метил-2-оксо-4-фенил-1,2,3,4- тетрагидропиримидин-5-карбоновой кислоты (реакция Биджинелли)

В круглодонную колбу ёмкостью 25 мл последовательно помещают 1,00 г мочевины, 1,7 мл бензальдегида, 3,2 мл ацетоуксусного эфира, 6 мл этилового спирта и 3 капли конц. соляной кислоты. Полученную смесь нагревают при кипении с обратным холодильником в течение 1,5 ч. В ходе реакции сначала образуется прозрачный раствор, из которого через некоторое время (≈ 30 мин) начинает выделяться кристаллический осадок конечного продукта. После окончания реакции смесь с осадком охлаждают до комнатной температуры, осадок отфильтровывают, промывают на фильтре небольшим количеством этилового или изопропилового спирта, высушивают. Получают 3,12 г (72%) продукта, который перекристаллизовывают из изопропилового спирта. Температура плавления 202-204°C.

Вопросы к работе

1.Объясните роль соляной кислоты и этилового спирта в данной реакции.

2.Можно ли для проведения реакции вместо этилового спирта использовать изопропиловый спирт?

2.С какой целью берётся избыток ацетоуксусного эфира?

3.Объясните, увеличится или уменьшится выход продукта реакции при использовании абсолютного этилового спирта вместо обычного этилового спирта?

N-Ацетил-N’-метилмочевина

В мерную пробирку емкостью 10 мл наливают 1,0 мл брома и в нем растворяют 2,08 г ацетамида (осторожное нагревание на

40