Производни на въглеродна киселина. Функционални производни на въглеродната киселина Сулфоксиди и сулфони

.иолна киселина

в свободно състояние

не съществува, разлага се на у.и^о. като двуосновна киселина

много, той може да образува редица функционални производни: частични и пълни киселинни халиди, естери, амиди и др.

ХЛОРИДНИ ХИДРИДИ

монохлорид на въглена киселина, хлоровъглена киселина

въглена киселина, фосген

Фосгенът е пълен киселинен хлорид на въглената киселина!, в превод означава - роден от светлина. Получава се чрез смесване на газовете въглероден (II) оксид и хлор. Реакцията възниква само при облъчване с UV светлина:

co + C12 -- g=o

Фосгенът е задушлив газ с "кип" и има миризма на прясно узряло сено.Парите му са по-тежки от въздуха и дразнят белите дробове, причинявайки подуване.

Химични свойства. 1. Взаимодействие с H20. Като хлор хидрид, той лесно се разлага с вода, за да образува въглеродна и солна киселина.

2. взаимодействие с a*p*piaki*p

ч. взаимодействие с алкохоли

Амиди на въглеродната киселина

Частичният амид на въглеродната киселина се нарича кариамова киселина.

киселина:

карбаминовата киселина е нестабилна и не се среща в свободно състояние, тъй като лесно се разлага при стайна температура:

Производните на карбаминовата киселина също се разлагат лесно.

Нагряването на амониев карбамат води до разлагането му до урея и H O:

естери на карбамова киселина! се наричат ​​уретани. Общ

формула на уретани:

Карбоксилни киселини

те се получават от фосген и съответния алкохол, последвано от действието на амоняк:

или от диетилов етер на въглена киселина! - реакция с амоняк:

Уретаните са вещества с различни точки на топене

и служат за идентифициране на алкохоли. Използват се като сънотворни.

Урея - диамид на въглеродна киселина:

Уреята е крайният продукт от разграждането на протеина. Тя

има голямо биохимично значение.

Уреята е получена за първи път от Wöhler през 1828 г. от амониева сол на цианова киселина:

В промишлеността уреята се получава от. и 1ч!!.,:

Уреята е безцветно кристално вещество, силно разтворимо във вода, с неутрален характер.

Химични свойства. 1. Взаимодействие на урея с киселини. Протонирането на урея се извършва при кислородния атом, тъй като основността на -1CHN групите е значително намалена

в резултат на сдвояване:

26. Производни на въглената киселина

2. хидролиза на брашно. урея при нагряване лесно хидро-

лизира се с вода или водни разтвори на киселини и основи.

3. Взаимодействие с азотиста киселина. при взаимодействие

С азотиста киселина, уреята се разлага до освобождаване на азот, въглероден (IV) оксид и вода:

4. съотношение на карбамид към топлина. При нагряване на урея се образува биурет:

iuret се разтваря добре във вода.

По-нататъшното нагряване води до образуването на цианур

Карбоксилни киселини

циануровата киселина не се разтваря във вода, с разтвор на ^u^o^

в присъствието на 1ChH3 образува комплексно съединение с лилав цвят.

5. Уреята реагира с ацилиращи реагенти, за да образува ацил урея. 1Н-Ацил производните на уреята се наричат ​​уреиди.

уреята и нейните производни се използват широко в синтеза

лекарства.

При нормални условия фосгенът е газ, който кондензира в течност при температура. кип. и плътност

Фосгенът е много отровен. Има силно въздействие върху дихателната система и лигавиците. По време на Първата световна война се използва като има остра задушлива миризма.

Когато е изложен на вода (или по-добре воден алкален разтвор), той се разлага до образуване на солна киселина и въглероден диоксид:

Фосгенът се получава от хлор и въглероден окис в присъствието на катализатор, специално обработен за увеличаване на неговата порьозност:

Фосгенът служи като изходен материал за синтеза на различни органични съединения.

Въглероден дисулфидОт производните на въглеродната киселина, съдържащи сяра, широко се използва въглеродният дисулфид. Представлява безцветна подвижна течност с темп. кип. с ефирна миризма (технически въглероден дисулфид, има неприятна миризма, напомняща миризмата на репички). Въглеродният дисулфид е отровен и изключително запалим, тъй като неговите пари се запалват при ниски температури.

Въглеродният дисулфид се използва като изходен продукт за синтеза на въглероден тетрахлорид (стр. 74), при производството на вискозни влакна (стр. 345), а също и като разтворител за мазнини и др.

Въглеродният дисулфид се получава чрез преминаване на серни пари. горещ въглен:

Понастоящем най-рентабилният начин за получаване на въглероден дисулфид е взаимодействието на метан със серни пари върху силикагел:

Урея (карбамид)е пълен амид на въглеродната киселина:

Това е едно от първите органични вещества, получени синтетично от неорганични вещества (Wöhler, 1828).

Уреята е кристално вещество с темп. мн. 133 °C, лесно разтворим във вода и алкохол. С един еквивалент киселини образува соли, например:

Когато разтворите на урея се нагряват в присъствието на киселини или основи, тя лесно се хидролизира, за да образува въглероден диоксид и амоняк:

Когато азотната киселина реагира с урея, се образуват въглероден диоксид, азот и вода:

При нагряване на урея с алкохоли се получават уретани - естери на карбаминовата киселина

Уретаните са кристални вещества, които са разтворими във вода.

Когато уреята реагира с формалдехид в неутрална или леко алкална среда при температура около 30 °C, се образуват монометилокарбамид и диметилокарбамид:

Тези производни при нагряване в кисела среда образуват карбамидни полимери – основата на обикновените пластмаси – аминопласти (стр. 331) и лепила за лепене на дърво.

Уреята (карбамид) играе важна роля в метаболизма в животинските организми; е крайният продукт на азотния метаболизъм, при който азотните вещества (например протеини), претърпели серия от сложни трансформации в тялото, се екскретират в урината под формата на урея (оттук и името му).

Уреята е концентриран азотен тор (съдържа 46% азот) и бързо се усвоява от растенията. В допълнение, уреята се използва успешно за хранене на добитък.

Понастоящем карбамидът се използва за отделяне на парафинови въглеводороди с нормална структура от петролни продукти. Факт е, че кристалите на уреята образуват „кристални пори“, толкова тесни, че въглеводородите с нормална структура проникват в тях, но въглеводородите с разклонена верига не могат да проникнат. Следователно кристалите на уреята адсорбират от сместа само въглеводороди с нормална структура, които след разтваряне на уреята се отделят от водния слой.

В промишлеността карбамидът се получава от амоняк и въглероден диоксид при 185 °C и налягане

ТиокарбамидКристално вещество; темп, мн. 172°С. Лесно разтворим във вода, слабо разтворим в алкохол. Тиокарбамидът може да се получи чрез действието на сероводород върху цианамид

или чрез нагряване на амониев тиоцианат. Използва се за производство на карбамидни полимери.

Хлорид на въглеродна киселина – фосген:

Както всички киселинни хлориди, фосгенът има висока ацилираща способност:

Амиди на въглеродна киселина

1) Карбаминова киселина

Карбаминова киселина– полуамид (киселинен амид) на въглена киселина – нестабилен:

2) Урея

Урея– урея, диамид на въглеродна киселина:

Уреята е най-важният краен продукт на протеиновия метаболизъм при бозайниците. Възрастен отделя 20-30 g урея на ден с урината.

Синтезът на Wöhler (1828).

Индустриален метод за производство на урея

Уреята е широкомащабен продукт на химическата промишленост (световното производство е повече от 100 милиона тона годишно). Той се използва широко като азотен тор и за производството на карбамид-формалдехидни смоли. В химическата и фармацевтичната промишленост се използва за производство на барбитурати.

Химични свойства на уреята

1) Основност:

2) Разлагане при нагряване:

3) Разлагане с азотиста киселина

По количеството отделен азот може да се определи количествено уреята

(Метод на Ван-Слайк).

3) Гуанидин

Гуанидинът има необичайно висока основност, сравнима с тази на неорганичните основи. Това се дължи на високата степен на структурна симетрия на неговата протонирана форма и максималната делокализация на (+) заряда:

Гуанидинови остатъци се намират в някои природни съединения и медицински вещества, например:

Сярата в органичните съединения има различна степен на окисление.

Тиоли и тиоестери

При заместване на халоген с SH група се образуват тиоли:

Тиолите са по-кисели от алкохолите:

Тиолатните аниони са силни нуклеофили; когато взаимодействат с халогенни производни, те образуват тиоестери:

Серният атом в тиоетерите е центърът на основност и нуклеофилност; когато взаимодействат с халогенни производни, тиоетерите образуват триалкилтиониеви соли:

Тиолите лесно се окисляват при меки условия, образувайки дисулфиди:

Посоката на реакцията се променя, когато

RH потенциал на околната среда: с висок RH потенциал - вдясно, с нисък RH потенциал - вляво. Тиол-дисулфидните взаимопревръщания играят важна роля при формирането на структурата и регулирането на функциите на естествените протеини.

Сулфоксиди и сулфони

По време на окисляването на тиоетери серен атом добавя кислород и последователно се образуват сулфоксиди и сулфони:

Диметилсулфоксид (DMSO, димексид)- безцветна течност с температура на кипене. 189°C, разтворим във вода и органични разтворители. Широко използван в органичния синтез като полярен апротонен разтворител.
Поради способността си бързо да дифундира през кожата, пренасяйки разтворени в нея вещества, се използва във фармацията като съставна част на лечебни мехлеми.

Сулфонови киселини (сулфонови киселини)

Сулфонови киселини (или сулфонови киселини)съединения, съдържащи сулфо група:

Методи за получаване на сулфонови киселини
1) Алифатни сулфонови киселини

2) Ароматните сулфонови киселини се получават чрез сулфониране на бензен и неговите производни (вижте "Химични свойства на арени")

Химични свойства на сулфоновите киселини

Сулфогрупа –

1) силен акцептор на електрони;
2) тя има висока киселинност(сравнима със сярна киселина);
3) кога нуклеофилниатака срещу съседен С-атом може бъде замененза други остатъци.
4) Причината е висока полярност и способност за хидратиране разтворимостсулфонови киселини във вода.

1) Киселинност
Във водна среда сулфоновите киселини са почти напълно йонизирани:

С алкали те образуват водоразтворими соли:

2) Заместване на сулфо групата с други остатъци

3) Образуване на производни на сулфогрупата

Описание. Разтворимост.Бял кристален прах, без мирис, солено-алкален вкус, разтворим във вода, практически неразтворим в алкохол. Водните разтвори имат леко алкална реакция. При разклащане и нагряване на водни разтвори на NaHCO 3 до 70 o C се образува двойната сол Na 2 CO 3 · NaHC03.

Касова бележка

Натриевият бикарбонат е открит през 1801 г. от учения В. Роуз. Лекарството се приготвя чрез насищане на пречистена калцинирана сода с въглероден диоксид:

Na 2 CO 3 · 10 H 2 O + CO 2 → 2NaHCO 3 + 9 H 2 O

пиене на калциев диоксид

Автентичност

При качествен анализ се провеждат фармакопейни реакции за Na + йон и HCO 3 - - и той.

Общи реакции към CO 3 2 - и HCO 3 - - йони:

Под въздействието на силна минерална киселина се наблюдава бързо освобождаване на CO 2:

NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2

CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

бял варов диоксид

въглеродна вода

Отличителни реакции:

1) Карбонатите се различават от бикарбонатите по цвета на индикатора - фенолфталеин. Когато натриевият карбонат се разтваря във вода, реакцията на средата е леко алкална и следователно цветът на индикатора е розов: Na 2 CO 3 + H 2 O → NaHCO 3 + NaOH

Когато натриевият бикарбонат се разтвори, реакцията на средата е кисела и индикаторът е безцветен или леко розов: NaHCO 3 + H 2 O → H 2 CO 3 + NaOH

H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O

2) С наситен разтвор на магнезиев сулфат карбонатите образуват бяла утайка при стайна температура, а бикарбонатите само при кипене:

4 Na 2 CO 3 + 4 MgSO 4 + 4 H 2 O → 3 MgCO 3 Mg(OH) 2 3 H 2 O↓ + 4 Na 2 SO 4 + CO 2

2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Доброта

NaHCO3: 1) разрешени: Cl – , K + , Ca 2+ , Fe, As.

Специфичната добавка на CO 3 2– се определя чрез калциниране при температура 300 o C. Загубата на маса трябва да бъде най-малко 36,6%. Колкото повече карбонати има, толкова по-малка е загубата на тегло по време на запалването. Теоретичната загуба е 36,9%. Разликата между теоретичната загуба на тегло и посочената в Глобалния фонд определя допустимата граница на карбонатни примеси в препарата - 0,3%.

2) не се допускат: NH 4 + соли и тежки метали.

количествено определяне

Ацидиметрия, директно титруване, пробата се разтваря в прясно преварена и охладена вода за отстраняване на CO 2, титрува се с 0,5 N HCl, индикатор метилоранж. Е = М.

Приложение. Съхранение.

Съхраненив добре затворен съд. Веществото е стабилно на сух въздух, но във влажен въздух бавно губи CO 2 и образува Na 2 CO 3.

Приложикато антиацид вътрешно, както и външно под формата на изплаквания, изплаквания, инхалации на 0,5 - 2% разтвори.

Характеристики на приготвянето на инжекционни разтвори на NaHCO 3

Инжекционните разтвори на NaHCO 3 се стерилизират при 100 o C за 30 минути. В този случай се образува CO 2, така че бутилките с инжекционен разтвор на NaHCO 3 се пълнят до 2/3 от обема при температура не по-висока от 20 o C.

След стерилизация разтворът се охлажда, докато полученият CO 2 се разтвори напълно.

Описание. Разтворимост.Безцветни прозрачни кристали или бял кристален прах, без мирис, леко горчив вкус. Сублимира и разяжда. Слабо разтворим във вода, разтворим в алкохол, слабо разтворим в хлороформ, етер, терпентин.

Касова бележка

Терпинхидратполучен от пинен, продукт от фракционната дестилация на терпентин. Пиненът се хидратира под действието на сярна киселина на студено в продължение на 10 дни. След това сместа се неутрализира със сода, терпенхидратът се отделя, пречиства и прекристализира.

Автентичност

Общи реакции

Наркотиците са идентифицирани посталкохолен хидроксил:

1) реакция за образуване на естери с киселини. Това свойство се използва при производството на валидол. При естерификация на ментол и терпин хидрат с оцетен анхидрид се получават ацилови производни под формата на бяла утайка, може да се определи нейната точка на топене.

2) реакция на окисление.Ментолът се окислява от слаби окислители до кетон-ментон. Когато е изложен на силни окислители, ментолът се разлага на мравчена, оцетна, маслена и оксалова киселина.

Специфични реакции

Терпинхидраткогато взаимодейства с алкохолен разтвор на железен хлорид по време на процеса на изпаряване, той образува карминово-червени, виолетови и зелени цветове на различни места в чашата за изпаряване. Когато към продуктите на окислението се добави бензен, се образува син цвят.

Терпеновият хидрат също се открива чрез реакция на дехидратация в присъствието на концентрирана сярна киселина, за да се получи мътност и ароматна миризма:

Доброта

Терпинхидрат. 1) Позволен:

сулфатна пепел и тежки метали.

въглероден диоксид (въглероден диоксид)- участник в много реакции на карбоксилиране и декарбоксилиране in vivoИ инвитро.

Карбоксилирането е възможно, когато съединения с частичен отрицателен заряд на въглеродния атом реагират с въглероден диоксид. В организма взаимодействието на въглероден диоксид с ацетил коензим А води до образуването на малонил коензим А.

Подобно на самата въглеродна киселина, някои от нейните производни също са неизвестни в свободна форма: монохлорид ClCOOH и моноамид - карбаминкиселина H 2 NCOOH. Въпреки това, техните естери са доста стабилни съединения.

За да синтезирате производни на въглеродна киселина, можете да използвате фосген(дихлорид) COCl 2, който се образува лесно при реакцията на въглероден окис с хлор на светлина. Фосгенът е изключително отровен газ (т.к. 8 o C), през Първата световна война е използван като бойно химическо вещество.

Етилов естер на хлоромравчена киселина реагира с амоняк, за да образува етилов естер на карбаминова киселина H 2 NCOOC 2 H 5 . Естерите на карбаминовата киселина (карбамати) имат общо име - Уретани.

Уретаните са намерили приложение в медицината, по-специално като лекарства мепротанИ етацизин.

Урея (карбамид)(NH 2) 2 C=O е най-важният азотсъдържащ краен продукт на човешкия метаболизъм (около 20-30 g урея/ден се екскретира с урината).

Киселините и основите при нагряване причиняват хидролиза на урея; в организма се хидролизира от ензими.

При бавно нагряване до температура 150-160 o C уреята се разлага с отделяне на амоняк и образуването биурет.

Когато биуретът реагира в алкални разтвори с медни (II) йони, се наблюдава характерен виолетов цвят поради образуването на хелатен комплекс (биуретова реакция).Биуретният остатък в хелатния комплекс има имидна структура.

Производни на карбоксилна киселина, съдържащи карбамиден остатък като заместител, са уреиди.Те се използват в медицината, по-специално уреид на α-бромоизовалерианова киселина - бромиран
(bromural) - използва се като лек хипнотик. Действието му се дължи на комбинацията от бром и остатъка от изовалерианова киселина, известни с потискащия си ефект върху централната нервна система.

Гуанидин (иминоурея)- азотно производно на урея - е силна основа, тъй като спрегнатата киселина - гуанидиниев йон - е мезомерно стабилизирана.

Гуанидиновият остатък е част от α-аминокиселината - аргинин и нуклеиновата основа - гуанин.

3.2 Хетерофункционаленвръзки в жизнените процеси

основни характеристики

Повечето вещества, участващи в метаболизма, са хетерофункционални съединения.

Хетерофункционалните съединения са съединения, чиито молекули съдържат различни функционални групи.

Комбинации от функционални групи, характерни за биологично важни съединения, са представени в таблица 3.2.

Таблица 3.1.Най-често срещаните комбинации от функционални групи в биологично важни алифатни съединения

Сред хетерофункционалните съединения в природни обекти най-често срещаните са аминоалкохолите, аминокиселините, хидроксикарбонилните съединения, както и хидрокси и оксо киселините (Таблица 9.2).

Таблица 9.2.Някои хидрокси и оксо киселини и техните производни

* За ди- и трикарбоксилни киселини - с участието на всички карбоксилни групи. За частични соли и функционални производни се добавя префикс хидро)-, например „хидроксалат“ за аниона HOOC-COO - .

От особено биологично значение α-аминокиселиниса описани в глава 12. Полихидроксиалдехиди и полихидроксикетони (въглехидрати) се обсъждат в глава 13.

В ароматната серия основата на важни естествени биологично активни съединения и синтетични лекарства (виж 9.3) е i-аминофенол, i-аминобензоена, салициловаИ сулфанилова киселина.

Систематичните наименования на хетерофункционалните съединения се конструират съгласно общите правила на заместващата номенклатура (виж 1.2.1). Въпреки това, за редица широко използвани киселини се предпочитат тривиални имена (вижте таблица 9.2). Латинските им имена служат като основа за имената на аниони и киселинни производни, които често не съвпадат с руските тривиални имена.

Реактивност