полезности / Замещенные фенолы

II. Реакции по ароматическому ядру

Реакции электрофильного замещения SEAr идут в мета-положение ароматического ядра в достаточно жестких условиях.

C O

C O

O

Cl2

C

OH

OH

OH

+ HCl

600C

FeCl3

1500C, p

NO2

олеум

t0C

Cl

м-нитробензойная кислота

O

м-хлорбензойная кислота

C OH

SO3H

м-карбоксибензолсульфокислота, 3-сульфобензойная кислота

Бензойная кислота обладает бактериостатическими свойствами и используется в качестве консерванта (в пищевой и косметической промышленности), антисептика (в дерматологии). Бензойная кислота содержится во многих ягодах (больше всего в клюкве).

Соли натрия и аммония бензойной кислоты являются антисептиками. Сложные эфиры (метиловый, этиловый) содержатся в эфирных маслах иланг-иланга, туберозы, гвоздики, в толуанском и перуанском бальзамах. Фенилбензоат является фиксатором запаха (парфюмерные композиции), а также репеллентом.

260

ХИНОНЫ

Хиноны – это α, β-непредельные циклические кетоны. Все хиноны являются ярко окрашенными кристаллическими веществами, что является следствием высокой степени сопряжения в их молекулах.

Номенклатура

O

O

O

O

CH3

O

O

O

O

CH3

п-бензохинон

п-толухинон

о-бензохинон

о-толухиноны

(золотисто-желтый)

(ярко-красный)

Методы получения

1.Окисление двухатомных фенолов, нафталина, антрацена, фенантрена.

2.Окисление анилина – это промышленный способ производства п- бензохинона.

NH2					O
		Na2Cr2O7
	H2SO4(p), 00C				O
	-H2O,-NH3

Реакционная способность

Хиноны проявляют свойства α, β-непредельных кетонов, в том числе могут выступать в роли диенофилов.

261

OH

O

OH *

OH

CH3COOH

HCl

H

O-

C-CH3

(через

H

Cl

промежуточное

Cl

O

OH O

соединение типа )

O

OH

2-хлор-1,4-диоксибензол,

2,5-диоксифенил ацетат,

хлоргидрохинон

ацетоксигидрохинон

CH OH

(через промежуточное

3

соединение типа )

OH

OCH3

OH

2-метокси-1,4-диоксибензол, метоксигидрохинон

OH

O

NOH

H2

2 NH2OH

- 2 H2O

O

NOH

OH

гидрохинон

диоксим п-бензохинона

Биологически активные производные хинонов

К биологически активным производным хинонов относятся, например, витамин К1, регулирующий свертываемость крови. В мухоморах содержится мускаруфин, обеспечивающий их красный цвет мухоморов.

	O
O			CH2	CH3	CH3
			H	C=C
				CH2(CH2CH2		CH)2CH2CH2CH(CH3)2
COOH	O			витамин К1
CH=CH-CH=CH-COOH
O

COOH

мускаруфин

262

СУЛЬФОКИСЛОТЫ

В сульфокислотах ароматического ряда арен связан с сульфогруппой.

Номенклатура

	O	SO3H	SO3H
	S O
	OH
		CH3	OH
	бензолсульфокислота	п-толуолсульфокислота	о-фенолсульфокислота
	(бензолсульфоновая кислота)
		(ПТСК)

Основным методом получения аренсульфокислот (ArSO3H) является сульфирование с помощью концентрированной H2SO4 или олеумом (см. сульфирование аренов). Из реакционной массы ArSO3H выделяют и очищают с помощью солей, это дает возможность сместить равновесие вправо в обратимой реакции сульфирования. Кроме серной кислоты можно использовать хлорсульфоновую кислоту по следующей схеме:

ArH + ClSO3H →ArSO3H + HCl (реакция необратима)

	Реакционная способность
Аренсульфокислоты	относятся к сильным кислотам, близким по

кислотности к минеральным. Целью введения сульфогруппы в арены является увеличение растворимости в воде больших органических молекул. Аренсульфокислоты растворимы в воде лучше, чем большинство других органических соединений.

ArSO3H + Н2О → ArSO3−+ Н3О+ (полная ионизация в воде)

Аренсульфокислоты образуют производные, аналогичные производным карбоновых кислот.

	PCl5			NaOH
ArSO2Cl - POCl		ArSO2OH		- H2O ArSO2ONa
хлорангидрид	3				натриевая соль
	- HCl
		Na2CO3	- CO2
			- H2O
		ArSO2ONa

263

ROH

NH3

ArSO2OR

ArSO2Cl

ArSO2NH2

- HCl

сульфонаты - HCl

сульфонады

(сложные эфиры)

(амиды)

CH

OH

NH2

CH3

CH3

3 SO Cl

SO ONa

SO2OCH3

SO2NH2

SO2NHCH3

2

2

хлорангидрид

о-фенолсульфо

метил

о-толуолсуль

N-метил-о-толуол

о-толуолсульфо

нат натрия

о-аминобензол

фонад

сульфонад

кислоты

сульфонат

(сульфамид)

(сульфамид)

кислоты

В органических синтезах используется свойство сульфогруппы легко элиминироваться (десульфирование). Сульфогруппа может замещаться нуклеофилами (SN2Ar) и электрофилами (SEAr).

Примеры синтезов

SO3H

2 Cl2

Cl

SO3H H O

Cl

H

3

HO

HO

100-1750C

HO

- H2SO4

Cl

Cl

2,6-дихлорфенол

(недоступен при обычном

C≡N

хлорировании фенола)

SO3Na

NaCN

+ Na2SO3

SN2Ar

2000C

2000C

нитрил 2-нафтилкарбоновой

NaOH

кислоты

OH

+ Na SO

SN2Ar

2

3

β-нафтол

264

			SO3H		2HNO3 дым.		NO2
	2 k H2SO4						+ 2 H2SO4
HO		-2H2O			(NO2)
							HO
			HO
			SO3H		SEAr		NO2
				(ипс-атака)			2,4-динитрофенол

АМИНОСПИРТЫ, АМИНОФЕНОЛЫ

Соединения алифатического или ароматического рядов, содержащие амино- и гидрокси-группы.

Номенклатура

NH2

HO-CH2-CH2-NH2

HO

2(или β)-аминоэтанол (моноэтаноламин, коламин) о-, м-, п-аминофенолы

Коламин относится к биогенным соединениям, его N-триметильное производное – холин (нейромедиатор), ацилированное производное холина – ацетилхолин. Оба соединения участвуют в передаче нервного импульса.

Методы получения

CH2-CH2

NH3

HO-CH -CH -NH

2

2

2

O

SO3H

2NaOH

OH

+ Na2SO3 + 2H2O

2000C

NH

NH2

2

Приведены методы получения наиболее важных производных.

265

Реакционная способность п-аминофенола и синтез его производных, являющихся лекарственными препаратами

п-Аминофенол является амфотерным соединением и амбидентным нуклеофилом (нуклеофильные свойства аминогруппы выше таковых гидроксильной).

Примеры реакций

O Na	NaOH	OH	HCl	OH
NH2	NH		Cl NH3
	2
п-аминофенолят натрия	CH3I		1м (CH3CO)2O	гидрохлорид
				п-аминофенола
	OH		NHCOCH3
CH3NH2		HO
I
йодметилат			N-(п-оксифенил)ацетамид,
п-аминофенола			парацетамол

Синтез фенитидина, парацетамола, фенацетина

Cl

C H OH

OC2H5

Na

S

OC2H5

H O/H

OH

2

2

2

5

NO2

NaOH

[H]

- C2H5OH

NO

NH

(MnO2)

NH

2

2

2

SN2Ar

п-этоксианилин, фенитидин

266

OH

1 м (CH3CO)2O

CH3OC-NH

N-(п-оксифенил)ацетамид, парацетамол (панадол)

(CH3CO)2O

OC2H5

CH3OC-NH

N-(п-этоксифенил)ацетамид, фенацетин

Фенитидин, фенацетин и парацетамол относятся к жаропонижающим и анальгетическим средствам. По приведенным схемам эти соединения получают в фармацевтической промышленности.

АРОМАТИЧЕСКИЕ ОКСИКИСЛОТЫ (оксибензойные кислоты)

Ароматические одноосновные кислоты, содержащие одну и более оксигрупп, относят к ароматическим оксикислотам.

Номенклатура

OH

OH

OH

COOH

COOH

HO

OH

COOH

COOH

о-оксибензойная

OH

м-оксибензойная кислота

п-оксибензойная кислота

3,4,5-триоксибензойная

кислота,

кислота,галловая

салициловая

кислота

кислота

Методы получения

Методы получения салициловой и п-оксибензойной кислот приведены в теме “Фенолы”.

			SO3H				OH
				2NaOH			+ Na2SO3 + H2O
				2000C
HOOC						HOOC
		м-сульфобензойная кислота				м-оксибензойная кислота

267

Реакционная способность

Для оксибензойных кислот характерны реакции по функциональным группам и ароматическому ядру.

Примеры реакций

C O

PCl5

COOH

COONa

Cl

изб.NaOH

HO

или PCl3,

- H2O

POCl3

HO

NaO

R-Hal или (R=алкил)

t0C

- CO2

хлорангидриды

(CH3O)2SO2

о-,м-,

OH

п-оксибензойных

COOR (или CH3)

кислот

HO

RO

или (CH3)

о-,м-, п-оксифенолы

сложные эфиры о-, м-, п-алкоксибензойные кислоты

Электрофильное замещение (нитрование, сульфирование, галогенирование) происходит преимущественно в орто- и пара-положения относительно гидроксильной группы, которая является сильным донором и предопределяет направление замещения.

OH

Cl

3

OH

OH

Cl2

2

CH3COOH

4

1

+

5

COOH

6

COOH

COOH

Cl

3-окси-4-хлорбензойная

2-хлор-5-оксибензойная

кислота

кислота

Биологически активные производные оксибензойных кислот

268

OH

OCOCH3

OH

O

COOH

COOH

C

OC6H5

о-оксибензойная,

ацетилсалициловая

фенилсалицилат,

салициловая

кислота, аспирин

салол

кислота

Салициловая кислота образуется в коре ивы, относится к антисептикам, использовалась при лечении подагры (отложение солей). Аспирин обладает жаропонижающим и анальгезирующим свойствами, а также антитромбозным действием. Салол использовался как антисептик при желудочно-кишечных отравлениях.

АРОМАТИЧЕСКИЕ АМИНОКИСЛОТЫ (аминобензойные кислоты)

Ароматические одноосновные кислоты, содержащие аминогруппу, относятся к ароматическим аминокислотам.

Номенклатура

NH2

NH2

NH2

COOH

COOH

COOH

о-аминобензойная кислота,

м-аминобензойная кислота

п-аминобензойная кислота,

антраниловая кислота

(ПАБК)

Методы получения

Основным методом получения является восстановление орто-, мета-, пара- нитробензойных кислот.

COOH Fe + HCl	COOH
	+ H2O
NO2	NH2

Реакционная способность

Ароматические аминокислоты аналогично аминокислотам алифатического ряда являются амфотерными соединениями, но не образуют цвиттер-ионы. Причиной являются низкие кислотность карбоксильной группы и основность́ аминогруппы, за счет взаимного ослабления основных́ и кислотных свойств.

269