Материал: кр 1

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

1.Приведите конкретные примеры и условия проведения реакций получения металлорганических соединений в результате взаимодействия металлов с другими металлорганическими соединениями.

M

+

RM'

RM

+

M'

подходит для получения более реакционноспособного соединения из менее реакционноспособного. Так, например, действием металлического лития или натрия на диалкилртуть или диарилртуть можно получить соответствующее литийили натрийорганическое соединение.

(C2H5)2Hg + 2 Na 2 C2H5Na + Hg

Получение натрийорганических соединений и в этом случае проводят при интенсивном перемешивании в инертной атмосфере в среде углеводородов, свободных от непредельных примесей, например, в пентане, низкокипящем петролейном эфире и др. При этом металлический натрий должен быть диспергирован до мельчайших частиц (менее 25 мкм), поскольку натрийорганические соединения нерастворимы в углеводородах.

2.Приведите конкретные примеры и условия проведения реакций образования металлорганических соединений в результате взаимодействия солей металлов с

металлорганическими соединениями.

Это взаимодействие представляет собой один из самых важных и широко используемых способов получения металлорганических соединений:

MX

+

RM'

RM

+

M'X

Этот способ можно использовать для синтеза практически всех типов металлорганических соединений. Равновесие сдвинуто в сторону образования менее реакционноспособной компоненты реакции. В качестве исходных соединений чаще всего используют реактивы Гриньяра и литийорганические соединения.

По этой схеме протекает также реакция галогенидов металлов и органических галогенидов с металлическим натрием:

MX + 2 Na + RX RM + 2 NaX

Вэтом случае реакция протекает в две стадии: сначала металлический натрий реагирует с органическим галогенидом с образованием натрийорганического соединения, которое сразу взаимодействует с галогенидом другого металла:

RX

+

2 Na

RNa

+

NaX

MX

+

RNa

RM

+

NaX

Эту двухстадийную реакцию чаще всего используют для получения кремнийорганических соединений, а также органических производных цинка, олова, мышьяка и сурьмы.

C6H5CH2MgCl + 2 Li

C6H5CH2Li + LiCl + Mg

3.Приведите примеры реакций магнийорганических и литийорганических соединений с карбонильными соединениями, со сложными эфирами, с

ортоэфирами.

Взаимодействие реактива Гриньяра с карбонильной группой представляет собой восстановительный процесс, поскольку образование новой С–С-связи приводит к превращению карбонильной группы в спиртовую:

R

2

 

R

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R MgBr

 

 

 

 

H O

 

 

 

 

C

O

1

C

OMgBr

2

1

C

OH

1

 

R

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

R

 

 

 

R

 

Если в этой реакции R означает атом водорода, то продуктом реакции становится вторичный спирт, а взаимодействие с реактивом Гриньяра кетона (R означает органический остаток) приводит к третичному спирту.

Литийорганические соединения реагируют с кетонами так же, как и магнийорганические соединения. Однако они более реакционноспособны, что позволяет использовать их в тех случаях, когда реактивы Гриньяра с кетонами не реагируют. В соответствии с этим реакции по карбонильным группам стерически затруднённых кетонов лучше проводить с литийорганическими соединениями. Так, например, для получения триизопропилкарбинола проводят взаимодействие диизопропилкетона с изопропиллитием:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH(CH )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(CH )

CH

C

CH(CH )

+

(CH )

CHLi

(CH )

CH

C

CH(CH )

3 2

 

 

 

 

3 2

 

3 2

 

3 2

 

 

 

3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

OLi

 

Действие реактивов Гриньяра на сложные эфиры (в приведенном выше общем уравнении R означает алкоксильную группу) также приводит к образованию третичных спиртов, поскольку образующиеся в результате первичного присоединения магнийорганического соединения аддукты разлагаются на алкоголят и кетон:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

OR

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

C

+

R2MgBr

 

R

 

C

OMgBr

 

R

C

+

1

 

 

 

 

 

 

R OMgBr

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

OR

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

R2

 

H2O

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

C + R2MgBr

R

 

C

 

 

OMgBr

R

 

C

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Только с эфирами муравьиной кислоты реакцию можно остановить на первой стадии. В соответствии с этим гидролиз продуктов присоединения реактивов Гриньяра к формиатам приводит к альдегидам:

 

 

 

 

OC2H5

H2O

 

 

 

 

 

 

 

RMgBr + HCOOC2H5

R

 

C

 

OMgBr

 

R

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

Гладко реагируют с реактивами Гриньяра ортоэфиры карбоновых кислот, например:

OC2H5

RMgBr + H3CC(OC2H5)3

H3C

 

C

 

R + C2H5OMgBr

 

 

 

 

 

 

OC2H5

4. Роль растворителей при получении литий- и магнийорганических соединений. Образование ассоциатов с участием электронодонорных растворителей.

Подходящими растворителями для получения алкильных производных лития являются такие углеводороды, как бензол, циклогексан, низшие фракции петролейного эфира. Можно использовать и диэтиловый эфир или тетрагидрофуран, но раствор алкиллития в простых эфирах надо сразу использовать в следующем далее превращении. Ароматические производные лития в отличие от алифатических с простыми эфирами не реагируют. Растворители для получения литийорганических соединений должны длительное время выдерживаться над металлическим натрием.

Накопленный опыт по проведению реакции Гриньяра показал, что растворитель играет важную роль при получении магнийорганических соединений. Более всего для этого подходит диэтиловый эфир, но можно использовать также дипропиловый, дибутиловый и диизопентиловый эфиры, а также тетрагидрофуран и диоксан. В качестве растворителя могут быть использованы и ацетали формальдегида, например, диизопропоксиметан и диизобутоксиметан. Эфир при этом должен быть абсолютным, т.е. его надо очистить от воды и спирта. Для этого его в течение достаточно длительного времени выдерживают над металлическим натрием. Количество эфира должно соответствовать образованию раствора реактива Гриньяра с концентрацией от 1 до 2 молей в литре.

В качестве среды для получения реактивов Гриньяра можно использовать углеводороды (например, бензол, толуол и петролейный эфир), но эти вещества не образуют аддукты с магнийорганическими соединениями и поэтому не растворяют их. Очень хорошие результаты получены при проведении реакции Гриньяра в додекане, изооктане или тетралине, при этом оптимальная скорость взаимодействия магния с алкилгалогенидами достигается при температуре от 80 до 100 °С, а для реакции с арилгалогенидами от 160 до 170 °С. Хорошие выходы реактивов Гриньяра получены также при проведении реакции магния с органическими галогенидами в таких углеводородах, как бензол, толуол или ксилол, к которым добавлен тетрагидрофуран или триэтиламин в количестве 1 моль на г-атом магния.

На самом деле магнийорганическое соединение растворяется в эфире в виде аддукта, экзотермический эффект образования которого поддерживает реакционную массу в состоянии кипения. Эфираты продуктов реакции магния с органическими галогенидами могут быть выделены в виде бесцветных кристаллических веществ состава, например, R2Mg∙MgX2∙4(C2H5)2O. В действительности, очевидно, в растворе устанавливается равновесие:

(RMgX)2 2 RMgX R2Mg + MgX2 R2Mg.MgX2

5.Синтез и использование цинкорганических соединений в органическом синтезе, реакция Реформатского, синтез кетонов.

Основной способ получения цинкорганических соединений представлен реакцией металлического цинка с алкилиодидами. При этом целесообразно использовать цинк, активированный медью. Это может быть цинк-медная пара, получаемая при нагревании цинковых стружек с порошкообразной медью или смесь цинка и меди, получаемая нагреванием цинковой пыли с цитратом меди до полного разложения цитрата.

Вреакцию с цинком вступают первичные и вторичные алкилиодиды. Получаемые в инертной атмосфере алкилцинкиодиды представляют собой белые кристаллические вещества. При нагревании они разлагаются на иодид цинка и диалкильные производные цинка:

Zn +

RI

RZnI

 

2 RZnI

 

ZnR

+

ZnI

 

 

2

 

2

Диалкильные производные цинка представляют собой стабильные в бескислородной атмосфере соединения, которые можно перегонять при температурах до 200 °С.

Диалкильные и диарильные производные цинка, а также соответствующие органические цинкгалогениды можно получать действием растворов реактивов Гриньяра в эфире на безводный хлорид цинка:

ZnCl

+

RMgX

RZnCl

+

ZnClX

2

 

 

 

 

 

ZnCl

+

2 RMgX

ZnR

+

2 MgClX

2

 

 

2

 

 

Этот способ можно также использовать для получения дивинилцинка и диаллилцинка. Ещё один способ получения диалкильных производных цинка представлен реакцией диалкильных производных ртути с металлическим цинком. Чистые диарильные

производные цинка лучше всего получаются по этой реакции при нагревании диарилртути и цинка в кипящем ксилоле или по реакции хлорида цинка с диариллитием.

Действием азометана на хлорид цинка можно получать хлорметильные производные цинка:

ZnCl

+

CH N

ClCH ZnCl

+

N

2

 

2

2

2

 

 

2

ZnCl

+

2 CH N

(ClCH )

Zn

+

2 N

2

 

2

2

2 2

 

 

2

Цинкорганические соединения не имеют такого препаративного значения, как реактивы Гриньяра и литийорганические соединения. Их используют в тех случаях, когда есть необходимость в проведении реакции с участием металлорганического соединения с пониженной реакционной способностью. Так, например, в реакции цинкорганических соединений с хлорангидридами карбоновых кислот образуются кетоны:

R1ZnI или R12Zn

RCOCl RCOR1

Впревращениях, протекающих с участием цинкорганических соединений, определенное препаративное значение имеет реакция Реформатского, в соответствии с которой из

кетонов, металлического цинка и α-галогенированных сложных эфиров образуются эфиры β-гидроксизамещённых сложных эфиров по схеме:

CH3

RCOCH3 + Zn + BrCH2COOC2H5 R C CH2COOC2H5 OZnBr

Образующееся в результате взаимодействия бромацетата и цинка цинкорганическое соединение нестабильно, поэтому реакцию проводят в трёхкомпонентной системе так, чтобы оно сразу реагировало с кетоном. Реакция протекает только по кетогруппе, поскольку активности цинкорганических соединений недостаточно для взаимодействия с карбонильной группой карбоксилатного структурного элемента.

Интересная реакция кросс-сочетания с участием цинкорганических соединений представлена реакцией Негиши. В соответствии с этой реакцией органические производные цинка реагируют с разнообразными галогенидами в присутствии никелевых или палладиевых катализаторов. В качестве примера можно привести получение 2-метил-4´-нитробифенила из 2-иодтолуола и 4-бром-нитробензола по схеме:

CH

 

 

CH

 

CH

 

 

 

3

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

ZnCl

 

 

 

I

(CH )

CLi

 

 

 

Li

ZnCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

CH

3

 

3

ZnCl

Br

Pd(PPh )

 

 

 

3 4

+

 

NO

 

2

 

 

NO

 

 

2

6.Ртутьорганические соединения. Способы получения, химические свойства и токсичность. Гранозан (этилмеркурхлорид).

Ртутьорганические соединения исследовались достаточно широко с целью получения веществ, которые можно было бы использовать в качестве лекарственных средств и пестицидов. В соответствии с этим были разработаны многочисленные способы получения самых разных органических производных ртути. Высокая их токсичность, чаще всего превышающая токсичность элементной ртути, заставляет предпринимать особые меры предосторожности при работе с ними. Особенно опасны летучие алкильные производные ртути.

Ртутьорганические соединения достаточно инертны. В нормальных условиях они не реагируют с кислородом воздуха и с водой, поэтому работать с ними проще, чем с реакционноспособными органическими производными других металлов.

Некоторые алкилиодиды реагируют с металлической ртутью на свету или в присутствии иода с образованием алкилмеркуриодидов, но эта реакция идёт с очень низкой скоростью.

Общий способ получения диалкильных и диарильных производных ртути представлен