Самостійна робота № іv нітрогенвмісні органічні сполуки

Нітросполуки, аміни та нітрили є важливими напівпродуктами органічного синтезу. Нітросполуками називають речовини, які містять нітрогрупу – NO₂, атом нітрогену якої безпосередньо пов^’язан з атомом карбону. В залежності від того, біля якого атому карбону розташована нітрогрупа, нітроалкани поділяються на первинні, вторинні та третинні. Крім того розрізняють моно-, ди - та полінітросполуки. Нітросполуки отримують нітруванням насичених вуглеводнів за реакцією М.І. Коновалова та взаємодією галогеналканів з нітритом аргентуму. Нітроалкани відновлюються в аміни.

Аміносполуки розглядаються як похідні амоніаку, в молекулах яких один або кілька атомів гідрогену заміщені на вуглеводневі радикали (алкіли). Первинні аміносполуки містять –NH₂ аміногрупу, вторинні - ñ NH групу та третинні - ºN групу. Загальним способом отримання первинних аміносполук є реакція відновлення нітросполук (М.М. Зініна), а також за реакцією Гофмана з галогеналканів та амідів кислот, відновленням нітрилів та оксидів. Аміни мають основні властивості, утворюють у водному розчині основи, з мінеральними кислотами – солі, з карбоновими кислотами та їх похідними вступають реакцію ацилювання, з галогеналканами – в реакцію алкілування, утворюють четвертинні амонійні солі та основи, по різному реагують з нітритною кислотою; первинні аміни з хлороформом в лужному розчині утворюють ізонітрили.

Аміди кислот – похідні карбонових кислот, в яких гідроксил заміщен на аміногрупу. Важливий представник класу амідів – повний амід карбонатної кислоти – сечовина – кінцевий продукт обміну нітрогену в організмі людини та тварин. ЇЇ розчин нейтральний. Утворює солі з одним еквівалентом кислоти, при нагріванні розкладається, перетворюється в біурет.

Особливе значення мають ароматичні діазосполуки. З бензолу через нітробензол, анілін і далі солі діазонію можна добути практично будь-яке функціональне похідне. При плануванні синтезу треба враховувати, що нітрогрупа є сильним електроноакцептором та спрямовує електрофільний агент в мета-положення. Слід пам’ятати, що перед нітруванням ( або іншою реакцію з окислювачем) аміногрупу треба захистити ацилюванням.

Задачі для самостійної роботи

1. Наведіть усі можливі продукти парофазного нітрування ізобутану та пентану. Напишіть механізм реакцій. Які речовини, крім нітроалканів можуть утворитися за цих умов.

2. Напишіть схему перетворення ацетилену на такі нітросполуки : а) 2-нітропропан; б) 1,4-динітробутан; в) 1-нітробутан.

3. Визначте будову сполуки складу C₄H₉NO₂ , яка не взаємодіє з нітритною кислотою. Не розчиняється у водному розчині лугу, а при відновленні утворює речовину C₄H₁₁N. Запропонуйте метод синтезу вихідної речовини.

4. Напишіть схеми синтезу 2,6-динітроаніліну з хлорбензену. Наведіть умови та механізм реакцій.

5. Складіть схеми синтезу 3,4-дихлорнітробензену з бензену, а потім перетворіть його на 2-хлор-4-нітроанілін.

6. Напишіть структурні формули сполук : 2-амінопропану, гексаметилендіаміну, йодиду тетраетиламонію, N,N-диметиламіноциклогексану, гідроксиду диметилетилпропіл амонію.

7. Зазначте, який з наведених амінів є найсильнішою основою : етиламін, діетиламін, триетиламін.Порівняйте основність цих сполук і аміаку. Якими реакціями легко виявити наявність, наприклад, етиламіну.

8. Чому в нітросполуках атом гідрогену біля a-карбонового атома дуже активний, а в амінах гідроген в аналогічному положенні відносно NH₂ групи, неактивний? Напишіть реакції, які це підтверджують.

9. Напишіть схеми синтезу бутиламіну з таких сполук: а) бутил броміду; б) масляного альдегіду; в) бутилового спирту.

10. Визначте будову сполуки C₇H₆ClNO₂ , яка при нагріванні з водним розчином лугу утворює речовину складу C₇H₇NO₃ , а при окисленні – кислоту, що має формулу C₇H₅NO₄ . При нітруванні вихідної речовини утворюється один ізомер. Напишіть рівняння усіх реакцій.

11. Запропонуйте схему синтезу з нафталіну 2,4-динітро-1-нафтолу,який використовується як жовтий барвник.

12. Наведіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна розпізнати ізомерні нітробутани. Напишіть схеми їх синтезу.

13. Запропонуйте схему синтезу м-бромтолуену з толуену ( використовуйте властивості аміногрупи та діазосполук).

14. Наведіть структурні формули сполук: а) хлориду п-нітрофенілдіазонію; б)п-фенілазофенол(п-гідроксиазобен -зен); в) азобензен. Запропонуйте метод отримання першої речовини з бензену.

15. Напишіть рівняння послідовних реакцій, за допомогою яких, через діазотування можна добути : а) м-хлорфенол із бензену; б) п-гідроксибензенову кислоту із толуену.

16. Які діазо- та азоскладові необхідні для синтезу азобарвників? Напишіть схему синтезу одного з них із бензену.

17. Напишіть реакції взаємодії а) метилпропіламіну з йодистим метилом; б) диметиламіну з бромістим етилом; в) метилдиетиламіну з хлористим метилом. Дайте назву сполукам.

18. Напишіть рівняння реакцій: а) метиламіну з оцтовим ангідридом; б) диетиламіну з хлорангідридом оцтової кислоти. Чи можлива така реакція для триетиламіну?

19. Напишіть реакції отримання амінів відновленням : а) 2-нітробутану; б) динітрилу бурштинової кислоти; в) нітрилу оцтової кислоти; г) 2-нітро-2-метилпентану. Якого типу аміни можна отримати такими методами?

20. Напишіть послідовно реакції отримання: а) метилетиламіну із етиламіну; б) диметилетиламіну із етиламіну; в) диметилпропіламіну із 2-амінопропана.

21. Продемонструйте хімічні властивості амідів на прикладі аміду пропанової кислоти ( реакції гідролізу, реакції з нітритною кислотою, з NaOBr, з Р₂О₅ тощо ).

22. Напишіть структурні формули сечовини та біурету. Методи отримання, гідроліз, взаємодія з нітритною кислотою та утворення солей сечовини.

23. Напишіть реакції отримання пропаннітрилу: а) з амідів карбонових кислот; б) дегідратацією оксиму; в) алкілуванням натрій ціаніду.

24. Запропонуйте методи синтезу акрилонітрилу. Напишіть реакцію полімеризації цієї сполуки. Де вона використовується?

25. Порівняйте відношення до дії нітритної кислоти : а) бутиламіну; б) диметилізопропіламіну; в) диетиламіну. Напишіть та поясніть реакції.