Бензпинакон

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА

имени И.М.ГУБКИНА

КАФЕДРА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ХИМИИ НЕФТИ

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

в практикуме по синтетическим методам органической химии

(Литературный синтез)

на тему:

«Бензпинакон».

 

 

 

 

 

 

 

Студентка: Касым О.Н.                                                           Преподаватель: Группа: ХТ-11-02               Иванова Л.В. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва

2014 г

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение
2. Теоретическая часть
1. Формула соединения и его названия
2. Физические свойства соединения
3. Химические свойства соединения
4. Промежуточное соединение
5. Методы получения соединения
6. Обоснование выбора схемы синтеза соединения
3. Экспериментальная часть
1. Первая стадия синтеза

3.1.1.Уравнение реакции

2. Расчет и таблица характеристик и количеств исходных реагентов и продуктов реакции
3. Описание синтеза
4. Константы полученного соединения, выход продукта реакции
2. Вторая стадия синтеза
1. Уравнение основной и побочной реакции
2. Расчет и таблица характеристик и количеств исходных реагентов и продуктов реакции
3. Описание синтеза
4. Константы полученного соединения, выход продукта реакции
4. Выводы
5. Список литературы
6. Приложения

 

1. ВВЕДЕНИЕ.

     Задачей данного синтеза является получение 5 г бензпинакона в две стадии, а также описание химических и физических свойств бензпинакона и промежуточного вещества.

Бензпинакон относится к классу пинаконов. ПИНАКОНЫ (двутретичные гликоли) - вицинальные двухатомные спирты общей формулы RR'C(OH)C(OH)RR', где R и R'-органические остатки. Кристаллические  вещества; плохо растворимы в холодной воде, хорошо - в этаноле, хлороформе.[1].

Реакционная способность сходна с реакционной способностью третичных спиртов  — они алкилируются, восстанавливаются йодистоводородной кислотой и т. п.

Специфической особенностью пинаконов являются реакции с перестройкой углеродного скелета.

В Таблице 1. представлены наиболее известные пинаконы.

 

Таблица 1. Свойства некоторых пинаконов.

	T. пл., 0C	T.кип.,°С/мм рт.ст.
2,3-Диметил-2,3-бутандиол  (CH з)2С (ОН) С (OH)(CH3)2	43	174,35/760  75/13
3,4- Диэтил- 3 ,4-гександиол  (С2Н5)2С(ОН)С(ОН)(С2Н5)2	28	230/760    112/10
1,1 '-Бициклопентан- 1,1 '-диол	108	-
1,1'-Бициклогексан-1,1'-диол	129-130	-
2,3-Дифенил-2,3-бутандиол C6H5(CH3)C(OH)C(OH)(CH3)C6H5	121-122	-
Тетрафенил-1,2-этандиол (C6H5)2 С (ОН) С (ОН) (C6H5)2	193-195	-

 

Пинаконы образуют ассоциаты с водой и из водных растворов часто кристаллизуются в виде гидратов, так, пинакон при кристаллизации из горячей воды выпадает в виде гексагидрата (пинаконгидрата) Гидраты пинаконов легко теряют воду при перегонке с бензолом, а также при выдержке в вакууме над KOH или при нагревании. Так-же некоторые пинаконы способны образовывать ассоциаты с галогеноводородными кислотами и другими соединениями. Некоторые пинаконы при нагревании до температуры плавления распадаются по центральной связи С—С с образованием кетона и спирта, напр.:

При действии минеральных кислот пинаконы превращаются в кетоны (пинаколиновая перегруппировка):

При обработке диалкилфосфитами и другими геминальными дифункциональными реагентами пинаконы гетероциклизуются; при этом для пинаконов эти процессы проходят значительно результативнее, чем соответствующие превращения обычных гликолей из-за взаимодействия боковых алкильных групп (эффект Инголда-Торпа).

Получают пинаконы чаще всего электрохимическим восстановлением кетонов по схеме:

Для восстановления используют также амальгаму Mg или Al, Zn (иногда в присут. TiCl4). Другой способ синтеза пинаконов - взаимодействие магнийорганических соединений с α-дикетонами или эфирами щавелевой кислоты: 

Ограниченное применение имеют методы синтеза пинаконов окислением тетраалкилэтиленов и гидролизом тетраалкилдигалогенэтанов:

В промышленности применяют 2,3-диметил-2,3-бутандиол для получения пинаколина (2,2-диметил-З-бутанон); ранее последний применялся в синтезе 2,3-диметилбутадиена (дегидратацией над Al2O3), дающего при полимеризации каучукообразный продукт.[4]

 

 

Я проанализировала учебные пособия по органическому синтезу [1], [2], [3], [4], [8] и пришла к выводу, что бензпинакон в лаборатории можно получить по схеме:

                                                            

                                                                                                                                                                                                                     

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1.  Формула соединения и его названия.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Названия соединения.

Тривиальная номенклатура	бензпинакон
Рациональная номенклатура	тетрафенилгликоль
Систематическая номенклатура  (номенклатура IUPAC)	1,1,2,2-тетрафенилэтандиол-1,2 (тетрафенилэтан-1,2-диол)

 

 

 

 

 

2.2.  Физические свойства бензпинакона.

 

Таблица 3. Физические свойства бензпинакона.

Физические свойства
Состояние	б/ц кристаллы
Молярная масса	366 г/моль
Термические свойства
Т. плав.	193-195 °C (с разложением)

 

 

2.3. Химические свойства бензпинакона.

 

Химические свойства бензпинакона определяются в основном наличием гидроксильных групп и бензольных колец, а также их взаимным влиянием:

• Гидроксильная группа −ОН уменьшает электронную плотность вдоль прилегающих σ-связей углеродной цепи (отрицательный индуктивный эффект).
• Бензольные кольца оттягивают на себя электронную плотность от атомов углерода. Это приводит к тому, что положительный заряд на атомах углерода увеличивается, а также  увеличивается подвижность атомов водорода в гидроксильной группе.

2.3.1. Бензпинакон при нагревании до температуры плавления распадается по              центральной связи С—С:

2.3.2. Реакции нуклеофильного замещения легче протекают в кислой среде,             поскольку гидроксильная группа спирта протонируется, и фактической  уходящей частицей является не гидроксид-ион OH−, а молекула воды  H2O.

2.3.3. Как и в гликолях можно последовательно заместить один или  оба атома водорода в гидроксильных группах на атомы металлов  и  получить соединения:

Расположение двух гидроксилов у соседних углеродных атомов облегчает замещение  атомов  водорода  гидроксильных групп  на атомы металлов.

Бензпинакон способен, как и гликоли, взаимодействовать с гидроксидом меди (II). Это является качественной реакцией на наличие  ОН-групп при соседних атомах углерода. При действии свежеосажденного гидроксида меди (II) образуется ярко-синее окрашивание раствора. Цвет раствора обусловлен образованием комплексного гликолята меди: 

 

2.3.4. Действием галоидных алкилов на бензпинакон можно получить два  ряда простых эфиров:

 

2.3.5.Действием пятигалоидного фосфора можно заместить  на  галоиды   оба гидроксила:

2.3.6. Бензпинакон  при действии минеральных кислот, их хлорангидридов,  хлористого цинка и других электрофильных реагентов может  отщеплять молекулу воды и превращаться в кетон,  называемый   бензпинаколином. Это явление сопровождается перемещением одного  из углеводородных радикалов от одного третичного атома углерода к  другому, например:

Реакция относится к числу внутримолекулярных перегруппировок и называется пинаколиновой перегруппировкой.  Пинаколиновая перегруппировка, по всей вероятности, протекает следующим образом. При действии электрофильного реагента, например иона водорода, образуется оксониевое соединение I и от него отщепляется молекула воды. Образовавшийся  катионII перегруппировывается таким образом, что к атому углерода, несущему положительный заряд, переходит метильная группа в виде аниона (со своей электронной парой). В результате образуется катион III с положительным зарядом на вторичном углеродном атоме. От этого катиона отщепляется протон и образуется бензпинаколин (IV):

Весь процесс перегруппировки протекает непрерывно, внутри молекулы, без возникновения промежуточных кинетически независимых частиц.[6]

2.3.7. При нагревании с малыми количествами серной кислоты может  происходить выделение молекул воды из двух молекул бензпинакона,  причем образуются циклические соединения эфирного характера,  содержащие кольцо из шести атомов(А. Е. Фаворский):[6]

2.3.8. Бензпинакон способен реагировать с галогенами в присутствии кислот  Льюиса с замещением водорода в бензольном кольце приемущественно  в пара- положении:

 

 

 

 

 

2.4. Промежуточное соединение.

 

Тривиальная номенклатура	бензофенон
Рациональная номенклатура	дифенилкетон

 

В таблице 4. представлены физические свойства бензофенона

 

Таблица 4. Физические свойства бензофенона

Физические свойства
Молярная масса	182,2214 г/моль
Плотность	1,11 г/см³
Т. плав.	48,1 °C
Т. кип.	305,4 °C
Т. всп.	143 °C
Растворимость в воде	0.1 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1.5893

 

 

Бензофенон — это органическое соединение, относится к классу ароматических кетонов. Обладает некоторыми свойствами консервантов, имеет специфический запах, напоминающий запах герани и розы.

 

2.4.1. Химические свойства бензофенона

Бензофенон - мягкий окислитель. Химические свойства соответствуют кетонам и ароматическим соединениям. Для дифенилкетона существует характерная реакция. Если поместить в герметичную ампулу смесь дифенилкетона с концентрированным этиловым спиртом и оставить ампулу под действием солнечного света в течение недели, то благодаря свойству дифенилкетона поглощать электромагнитное излучение может произойти окислительно-восстановительная реакция и образоваться дигидрокситетрафенилэтан с выходом более 80%.[9]