Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Синтез нитрата 1-окси-3-адамантанкарбоновой кислоты

Тип Реферат
Предмет Химия
Просмотров
579
Размер файла
137 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Синтез нитрата 1-окси-3-адамантанкарбоновой кислоты

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологический факультет

Кафедра органической химии

Синтез нитрата 1-окси-3-адамантанкарбоновой кислоты

Курсовая работа

Выполнила студентка

ХХХХХХ

ХХХХХХ

ХХХХХХ

___________________________

(подпись)

Научный руководитель

Д.х.н., профессор

ХХХХХ

___________________________

(подпись)

Работа защищена

«___»________________2007г.

Оценка____________________

Зав. кафедрой

Д. х.н., профессор

ХХХХХ

___________________________

(подпись)

САМАРА 2007

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание2
1.Введение3
2.Обзор литературы4
2.1. Способы получения алифатических кислот4
2.2. Адамантан9
3.Обсуждение результатов15
4.Экспериментальная часть16
4.1. Реагенты и оборудование16
4.2. Методика эксперимента16
5.Выводы17
6.Библиография18

.ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является синтезирование нитрата 1-окси-3-адамантановой кислоты и изучение её свойств.

Как и для большинства карбоцепных и гетероцепных полимеров, исходными веществами для синтеза полиэдрановых полимеров являются соединения, содержащие в молекулах, наряду с ядром полиэдрана, не менее двух функциональных групп, таких как гидроксильная, карбоксильная, амино- и изоцианатная, а также атомы галогенов и радикалы, содержащие кратные связи. Основой для синтеза адамантансодержащих полимеров является адамантан и функциональные производные адамантана, а также родственные соединения.

Молекула адамантана построена из четырех конденсированных циклогексановых колец в конформации кресла. Углеродный скелет молекулы адамантана повторяет структурную элементарную единицу кристаллической решетки алмаза. Встречается несколько изображений молекулы адамантана, из которых первое лучше всего отображает ее геометрию (Рис.1.1).

Рис 1.1 Изображение молекулы адамантана.

Все углы С—С—С-связей в молекуле адамантана тетраэдрические и равны 109,5°, а длины С—С-связей равны длинам связей в алмазе – 1,534±0,03. Считалось, что в силу симметричности молекула адамантана свободна от напряжений. Работы последних лет показали, что в адамантане возникает определенное напряжение (27,2 кДж/моль), связанное с жесткой структурой углеродного скелета молекулы, которая не позволяет каких-либо колебаний углов углерод-углеродных связей, особенно при наличии разнородных заместителей у углеродных атомов.

Структурные особенности адамантана определяют его необычные физические и химические свойства. Адамантан имеет самую высокую для углеводородов температуру плавления, равную 269°С, и плотность, равную 1,07 г/см3. Он термически устойчив в отсутствии кислорода при нагревании до 660°С. При давлении 20 килобар и температуре 480°С и выше он постепенно графитизируется. Адамантан исключительно стоек к агрессивным химическим средам и не взаимодействует с перманганатом калия, хромовой и концентрированной азотной кислотой даже при повышенной температуре.

2.Обзор литературы

2.1Способы получения алифатических кислот Одноосновные предельные карбоновые кислоты. Способы получения.

Известен ряд общих способов получения кислот.

1. Окисление первичных спиртов

2. Окисление альдегидов.

3. Синтез через металлоорганические соединения, например:

O O

║ HCl ║

CH3 + CO2 → CH3 -C-OLi → CH3-C-OH + LiCl

4. Гидролиз (омыление) нитрилов (R-CN), в свою очередь получаемых взаимодействием галогеналкилов с цианидом калия:

R-Cl + KCN → R- C ≡ N + KCl

R-C ≡ N + 2H2O → R-COOH + NH3 (или R-COONH4)

Реакцию проводят, нагревая нитрилы с водными растворами минеральных кислот или щелочей. При этом в кислой среде азот выделяется в виде аммонийной соли, а щелочной – в виде аммонийного основания, кислота же получается в виде соли:

→ R-COOH

R-C ≡ N + 2H2O –│KOH

→ R-COOK + NH4OH

В промышленности кислоты получают следующими способами:

1. Окисление парафиновых углеводородов воздухом или техническим кислородом при высокой температуре в присутствии или отсутствие катализаторов. Низшие углеводороды (с числом атомов углерода до 8) окисляются главным образом в паровой фазе, при повышенном давлении, а высшие углеводороды (парафины С16Н3430Н62, для получения ислот С10Н20О220Н40О2) – преимущественно в жидкой фазе. Окисление проводят при температуре около 500ºС и атмосферном давлении или при 400ºС под давлением 12-20 МПа (130-200 атм). Служат металлы, их соли и оксиды. При получении высших жирных кислот в присутствии каализаторов температуру снижают до 130-150ºС. При окислении углеводородов обычно образуется смесь кислот с различным количеством углеродных атомов.

2. Оксосинтез применяют в двух вариантах:

а) с его помощью получают альдегиды и окисляют их в соответствующие кислоты;

б) взаимодействием олефинов с оксидом углерода (2) и водяным паром в присутствии катализаторов (тетракарбанил никеля, Н3РО4 и др.) при температуре 300 - 400ºС и давлении 2-5 * 107 Па (200-500 атм) получают смесь кислот нормального и изостроения, например:

┌────────→ СН3-СН2-СН2-СООН

СН3-СН=СН2 + СО + Н2О -│

└────────→ СН3-СН-СООН

СН3

Ароматические галогенпроизводные. Способы получения

1. Прямое воздействие галогенов на ароматические углкводороды.

Галогены могут реагировать с ароматическим углеводородом тремя путями:

а) присоединяться к двойным связям бензольного кольца;

б) замещать водородный атом бензольного конца с образованием галогенарила;

в) замещать водородный атом в алкильной группе боковой цепи с образованием арилалкилгалогенида.

При действии на ароматические углеводороды галогенов (хлор, бром) на холоду в присутствии катализаторов происходит замещение водородных атомов в ядре с выделением гелагеноводородов:

FeCl3

C6H6 + Cl2 → C6H6Cl + HCl

Катализатором при этом обычно является хлорид или бромид железа (ІІІ). В качестве катализаторов могут быть также использованы хлориды других металлов, такие, как AlCl3, SbCl3, SbCl5, а также иод.

Роль катализатора заключается в активации (поляризации) галогена, который осуществляет электрофильное замещение в бензольном ядре. В присутствии FeCl3 хлорирование идет, например, по схеме:

.. .. ..

FeCl3 + :Cl::Cl: ↔ FeCl-4 + Cl:+

۠۠۠۠۠۠۠۠۠۠ ۠ ۠۠

C6H6 + Cl+ → C6H5Cl + H+;

H+ + Cl2 → HCl + Cl+ и т. д.

В боковую цепь можно ввести галоген в отсутствии катализаторов на свету или при нагревании. Механизм замещения в этом случае радикальный. Для толуола эти превращения могут быть выражены схемой:

Галогены относятся к заместителям первого рода, и потому при галогенировании бензола второй атом галогена вступает преимущественно в n-положение к первому. Однако галогены в отличие от других заместителей первого рода затрудняют замещение (по сравнению с бензолом).

При хлорировании n-фторхлорбензола третий атом галогена вступает в о-положение к хлору, а не к фтору. Следовательно, решающее влияние на порядок замещения оказывает индукционный эффект галогена (о-положение к атому фтора имеет большой положительный заряд, так как –IF > -ICl):

2.Замена аминогруппы галогеном через промежуточное образование диазосоединений. Этот способ позволяет получать любые галогенпроизводные, в том числе и фторпроизводные:

Cu2Cl2

───→ C6H5Cl + N2

HONO + HCl KI

C6H5NH2───→ C6H5N2Cl ────→ C6H5I + KCl +N2

Cu2Br2

───→ C6H5Br + Cu2Cl2 + N2

[C6H5N2]BF4 → C6H5F + N2 + BF3

2.2 Адамантан

Структурные особенности адамантана определяют его необычные физические и химические свойства. Адамантан имеет самую высокую для углеводородов температуру плавления, равную 269°С, и плотность, равную 1,07 г/см3. Он термически устойчив в отсутствии кислорода при нагревании до 660°С. При давлении 20 килобар и температуре 480°С и выше он постепенно графитизируется. Адамантан исключительно стоек к агрессивным химическим средам и не взаимодействует с перманганатом калия, хромовой и концентрированной азотной кислотой даже при повышенной температуре.

В Таблице 1 показана зависимость выхода адамантана от применяемого катализатора.


Таблица 1. Результаты жидкофазной изомеризации ТМНБ в адамантан

Условия реакцииВыход адамантана, %
BF3, HF, 23 ат Н2, 50°С73
SbF5, HF, 120°C, 5 ч47,2
А1С13, Н2О43,2
А1С13, НС1,40 ат Н2, 120°С40
А1С13, НС1, трет-С4Н9Сl40
BF3, HF30
AlCl3, HBr15
AICl315
А1С1315–20
А1Вr3, трет-С4Н9Вг25–30

Изомеризация ТМНБ в адамантан проводится по схеме:

К дальнейшей перегруппировке в адамантан по пространственным соображениям способен только эндо-изомер, а его равновесная концентрация составляет около 0,5 масс. %.

В кинетическом отношении изомеризация эндо-ТМНБ – одна из самых медленных перегруппировок насыщенных углеводородов в этих условиях: геометрическая изомеризация ТМНБ (перегруппировка Вагнера-Меервейна) протекает быстрее примерно в 10000 раз.

Этот способ синтеза стал основой для промышленной технологии адамантана. Легкость такой перегруппировки объясняется, высокой термодинамической стабильностью адамантана, поэтому обработка всех известных изомеров C10H16 кислотами Льюиса неизбежно приводит к этому полициклическому каркасному углеводороду.

Синтез адамантанкарбоновых кислот

Для получения кислот ряда адамантана широко применяют реакцию Коха-Хаафа. В качестве исходных веществ используют адамантан, 1-бром- , 1-гидроксиадамантан, а также нитрат 1-гидроксиадамантана.

Адамантан -1-карбоновая кислота получена при взаимодействии 1-бром- или 1-гидроксиадамантана с муравьиной кислотой в серной кислоте или адамантана с муравьиной или серной кислотой в присутствии третбутилового спирта.

Показано,что максимальный выход адамантан-1-карбоновой кислоты достигается при соотношении AdOH :HCOOH:H2SO4 = 1:1:24. Выход уменьшается при недостатке муравьиной кислоты.

Адамантан-1-карбоновая кислота может быть получена из адамантана в 20%-ном олеуме. Предполагают, что реакция протекает через образование адамантильного катиона

Для получения карбоновых кислот из адамантана используют его реакцию с СО2в серной кислоте или олеуме (автоклав ,90-160ºС). При этом образуется смесь адамантан-1-карбоновой и адамантан-1,3-дикарбоновой кислоты в соотношении 1:6.

Синтез (1-адамантил)уксусной кислоты из 1-бром или 1-гидроксиадамантана и дихлорэтилена осуществляют в 80-100%-ной H2SO4в присутствии BF3при 0-15ºС.

При взаимодействии адамантана и его производных с трихлорэтиленом в присутствии 90%-ной серной кислоты образуются соответствующие α-хлоруксусные кислоты.

3-алкиладамантан-1-карбоновые кислоты получают из алкиладамантанов в серной кислоте в присутствии третбутилового спирта и 95%-ной муравьиной кислоты.

Нитраты адамантана.

Реакция адамантана с избытком 96-98 %-ной азотной кислоты приводит к 1-нитроксиадамантану в качестве основного продукта реакции 1. 3-динитроксиадамантану.

Адамантан со смесью азотной и уксусной кислот взаимодействует с меньшей скоростью, чем с азотной кислотой, и максимальный выход нитрата 80 % достигается за 3 часа. Единственным побочным продуктом реакции является адамантол-1.

Изучение поведения адамантана вазотной кислоте и ее смеси с уксусной кислотой позволило предложить мехагизм образования 1-нитроксиадамантана, включающий стадию генерации адамантильного катиона.

Синтезировать тринитрокси- и тетранитроксипроизводные непосредственно из адамантана не удалось. Соответствующие нитраты были получены нитрованием спиртов смесью азотной кислоты с уксусным ангидридом.

Условия проведения реакции и выход продуктов в реакции 1-R-адамантанов с азотной кислотой

Способ получения нитратов ряда адамантана отличаетя простотой, высоким выходом и экономичностью, поэтому он представляет альтернативу методам получения функциональных производных с использованием бром- и гидроксиадамантанов.

В связи с этим, изучены реакции нитроксипроизводных адамантана и разработаны удобные способы получения арбоновых кислот, спиртов, аминов и других функциональных производных адамантанового ряда.

В синтезе адамантанкарбоновой и адамантандикарбоновой кислот выход составляет 94-96 %.

На основе нитрата адамантана был разрабтан способ получения адамантанкарбоновой кислоты через стадию получения 1-гидроксиадамантана. Этот метод получения адамантанкарбоновой кислоты, обеспечивающий высокое качество целевого продукта и экологическую чистоту процесса,был внедрен на АО “Олайнфарм” в производстве “ремантадин”.


3. Обсуждение результатов

Таким образом, в литературном обзоре были рассмотрены различные способы получения галогензамещенных адамантанкароновых кислот, но для синтеза 1-окси-3адамантанкарбоновой кислоты (такого задание на данный курсовой проект) мы выбираем метод получения данного соединения из адамантанкарбоновой кислоты

+ 2НNO3 → + HNO2 + H2O

Данный метод был выбран, потому что он обуславливает наиболее высокий выход и сам процесс синтеза наименее трудоемкий (по сравнению с другими способами получения), а также его легко выполнить в лабораторных условиях.


4. Экспериментальная часть

4.1 Реагенты и оборудование

Азотная кислота, d = 1,5;

Адамантанкарбоновая кислота;

Олеум

+ 2НNO3 → + HNO2 + H2O

Трехгорлая колба, магнитная мешалка, термометр, воронка Бюхнера, колба Бунзена.

4.2Методика эксперимента

К 63 мл (1.5 моль) 98-100%-ной азотной кислоты приливают 2.5 мл олеум (d=1.883) при 30-35º С присыпают 18 г (0.1 моль) 1- адамантанкарбоновой кислоты. Реакционную смесь выдерживают. 1 г при 40º С, охлаждают: выливают в лед. Выпавший осадок отфильтровывают иполучают 21.5 г (89%) нитрата 3-окси-1-адамантанкарбоновой кислоты.

Тпл = 146º С (ацетон)


5. Выводы

1. В данной курсовой работе были рассмотрены данные по синтезу карбоновых кислот алифатического, ароматического и полициклического ряда.

2. На основе анализа литературных данных для выполнения курсового проекта, а именно для синтеза нитрата 1-окси-3-адамантанкарбоновой кислоты, был выбран метод синтеза из адамантанкарбоновой кислоты.

3. В результате проведенного опыта: нитрат 1-окси-3-адамантанкарбоноваой кислоты был синтезироан с выходом 89 % (сырой продукт). Температура плавления соответствует литературным данным.


6.Библиографический список

1. Петров А. А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. – СПб: Иван Федоров, 2002. – 624 с.

2. H. Stetter, M. Schwarz, A. Hirschhorn Chem/ Ber? 1959,92, №7. Р. 667-672

3. H/ Stetter, J. Mayer Chem. Ber, 1959,92, №7. Р. 667-672.

4.И.К. Моисеев, Н.В. Макарова, М.Н. Земцова. Синтез адамантанкарбоновых кислот//Успехи химии,1999,68,№12. С 1114-1115.

5. Юдашкин А.В., Стулин Н.В., Моисеев И.К. Бифункциональные производные адамантана, Самара 1991.

6. Земцова М.Н. Методические указания к выполнению курсовой работы по органической химии, Самара 2004.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
147618
рейтинг
icon
3129
работ сдано
icon
1352
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
142374
рейтинг
icon
5881
работ сдано
icon
2654
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
95355
рейтинг
icon
2031
работ сдано
icon
1273
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
54 221 оценка star star star star star
среднее 4.9 из 5
Московский униыерситет им. Витте
Работа выполненна качественно и досрочно. Никаких доработок не понадобилось. Обращайтесь к...
star star star star star
Финансовый Университет при Правительстве РФ
Работа выполнена очень быстро. Написано простым, понятным языком) Все требования соблюдены.
star star star star star
Нижневартовский Государственный университет
Как всегда работа на высоте, самая лучшая из исполнителей, всегда буду обращаться!)
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Прокурорский надзор за соблюдением прав и свобод человека и гражданина

Решение задач, Прокурорский надзор

Срок сдачи к 4 нояб.

только что

Тест по теме « Предмет и метод экономической теории»

Другое, Микроэкономика

Срок сдачи к 19 сент.

только что

Нужно решить только 6 той столбик 2 задачи

Решение задач, Физика

Срок сдачи к 23 сент.

1 минуту назад

Слуховое восприятие умственно отсталых детей

Реферат, Психология лиц с умственной отсталостью

Срок сдачи к 18 сент.

2 минуты назад

Подобрать игры для пособия "Мате плюс"

Решение задач, математика

Срок сдачи к 18 сент.

3 минуты назад

Прокурорский надзор за исполнением законов и законностью правовых актов

Решение задач, Прокурорский надзор

Срок сдачи к 7 окт.

3 минуты назад

Тема Индивидуально. количество страниц 60. 3 цифры зачётки для...

Курсовая, Проектирование цифровых вычислительных (управляющих) устройств

Срок сдачи к 10 окт.

4 минуты назад

Составить статистический бланк (анкету, опросник).

Другое, Статистика

Срок сдачи к 30 сент.

4 минуты назад

Анализ "Диспут о счастье"

Контрольная, Практикум по анализу худ.текста

Срок сдачи к 8 окт.

4 минуты назад

Итоговый тест

Тест дистанционно, Стратегическое планирование и управление

Срок сдачи к 20 сент.

6 минут назад

Выполнить лабораторную работу

Лабораторная, Информационные технологии в менеджменте

Срок сдачи к 27 сент.

7 минут назад

Написать 4 отчета по практике

Отчет по практике, Нет

Срок сдачи к 28 сент.

8 минут назад

Отчет по производственной практике

Отчет по практике, Маркетинг

Срок сдачи к 1 окт.

9 минут назад

с 13:00 до 16:00

Онлайн-помощь, Банковское дело

Срок сдачи к 18 сент.

9 минут назад

Исследование пропускной способности государственной информационной системы

Статья, Информационные технологии

Срок сдачи к 30 сент.

10 минут назад
10 минут назад

Особенности обеспечения пожарной безопасности резервуарных парков в...

Статья, Пожарная безопасность

Срок сдачи к 23 сент.

10 минут назад

На листе форм

Чертеж, Черчение

Срок сдачи к 23 сент.

11 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно