Свободнорадикальное галогенирование 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Свободнорадикальное галогенирование



 

При гомогенном распаде молекулы галогена образуются свободные радикалы, их взаимодействие с углеводородами дает продукты галогенозамещения. Расщепление молекулы галогена на свободные радикалы инициируется нагреванием, облучением светом и пероксидами. Механизм реакции свободнорадикального замещения представлен на схеме и имеет следующие стадии:

 

Старт реакции требует единовременной затраты энергии. Энергия начала цепной реакции и поддержания роста цепи зависит от типа галогена. Важное значение для цепной радикальной реакции имеет сумма энергии второй и третьей стадии. Эти величины представлены в табл. 2.9.

Таблица 2.9.

Энергия стадий процесса

 

№ стадии DH, ккал/моль
F2 Cl2 Br2 I2
  +37 +58 +46 +36
  - 32 - 1 +16 +33
  - 71 - 26 - 24 - 20
S - 103 - 27 - 8 +13

 

Из данных табл. 2.9 видно, что в случае фторирования один акт инициации вызывает разветвленную цепную реакцию. Нефторированные органические соединения сгорают в атмосфере фтора со взрывом, давая CF4. При реакции с хлором один акт инициации дает около 30 актов хлорирования, с бромом – 10. Цепная радикальная реакция с иодом термодинамически невыгодна. Поэтому легко идет обратная реакция: R-I + HI = RH + I2.

Таким образом, галогенирование хлором и бромом возможно осуществить в технологически приемлемых условиях. Получение фторированных продуктов требует специальных условий и оборудования. Химию органических соединений фтора называют химией ХХ в. Получение фторорганических соединений будет рассмотрено в отдельном разделе.

 

Хлорирование алифатических и ароматических соединений

В боковую цепь

 

Наиболее крупнотоннажным производством является получение бензилхлорида. Хлорирование толуола ведут в колонне. Толуол распыляют в верхней части колонны, хлор подается снизу с такой скоростью, чтобы температура паров была в пределах 90 – 135 оС. В качестве катализатора используют треххлористый фосфор, который растворяют в толуоле. Продукты хлорирования отводятся через гидрозатвор снизу и поступают на ректификацию. Региоселективность реакции низка, образуется смесь, состоящая из 55 % бензилхлорида, 30 % бензилидендихлорида и 15 % бензотрихлорида. Бензилхлорид применяют в качестве алкилирующего средства, из бензилиденхлорида синтезируют бензальдегид. Основное количество бензотрихлорида идет на получение бензотрифторида, исходного продукта в синтезе ряда лекарственных препаратов.

В медицинской промышленности хлорирование боковой цепи ароматических соединений применяется в синтезе препарата пириметамин (хлоридин, тиндурин) – лечебного и профилактического антималярийного средства, полная схема получения этого препарата приведена в разделе 2.7. Фрагмент синтеза приведен на схеме.

 

Первой стадией получения препарата является хлорирование п -хлортолуола хлором, в качестве инициатора процесса используют бензоилпероксид, который добавляют в количестве около 1 %. Процесс ведут при кипении реакционной массы. По мере накопления п -хлорбензилхлорида температура повышается, и процесс заканчивают при достижении температуры 189 – 199 оС. Полученный продукт очищают от примесей ди- и трихлорпроизводных перегонкой в вакууме. Условия проведения следующих после хлорирования стадий рассмотрены в разделе 2.7.

Бромирование метильной группы в о- бромтолуоле используется в синтезе препарата бретилия тозилат (орнид), который обладает спазмолитическим действием. Процесс ведут при кипении реакционной массы, о- бром-бензилбромид очищают перегонкой в вакууме.

 

 

При получении промежуточного продукта – 2,3-дихлорпиразина – в синтезе сульфалена (синтез препарата см. разделы 2.1.4. и 2.2.3), также используется эта реакция:

 

 

В молекулу пиперазина с помощью фосгена вводят защитные группы, проводят хлорирование при высокой температуре в присутствии хлорного железа. Одновременно проходят реакции хлорирования и дегидрохлорирования. При ароматизации цикла отщепляется фосген. Аппаратура при столь высококоррозионной среде должна быть выполнена из сплава хастеллой. Уходящие газы направляются в систему улавливания и очистки.

Хлорирование метана при 500 – 550 оС дает смесь хлористого метила и хлористого метилена. Образующийся хлористый метил возвращается на хлорирование. Хлороформ и четыреххлористый углерод получают из хлористого метилена с помощью фотохимического хлорирования. Продукты используют в качестве растворителей, хлороформ не применяют в медицинской практике для наркоза, т. к. он содержит примеси, которые имеют токсичные свойства.

Хлорирование пропилена при 500 оС дает в основном хлористый аллил.

 

CH2=CH2-CH3 + Cl2 = CH2=CH2-CH2-Cl + HCl

 

Хлорирование парафинов при высокой температуре приводит к получению смеси галогенопроизводных, при этом одновременно идет их термическая деструкция. Из крупнотоннажных производств следует отметить получение 1,1,2-трихлор-, пента- и гексахлорэтана, которые синтезируют из 1,2-дихлорэтана.

Исключением является галогенирование алифатических углеводородов, имеющих мостиковую структуру адамантана. Так реакция адамантана, диамантана и триамантана с бромом идет по ионному механизму. При этом селективно образуются бромпроизводные, где атом брома находится в голове мостика. Рассмотренный метод используется в синтезе препаратов амантадин (мидантан) и римантадин (ремантадин). Амантадин стимулирует выход дофамина из нейронального депо. Используется для лечения болезни Паркинсона, кроме того, препарат обладает противогриппозным действием. Однако для профилактики гриппа, вызванного вирусом А2, используется римантадин, который блокирует включение вируса в клетку хозяина и высвобождение вирусного генома в клетке. Полный синтез приведен на схеме:

 

 

В основе функционализации молекулы адамантана лежит бромирование, которое проводят в четыреххлористом углероде жидким бромом в присутствии порошка меди. При получении амантадина (мидантана) замещение брома на аминогруппу осуществляют при кипячении в формамиде, формильное производное осаждают водой и кипячением в соляной кислоте гидролизуют формильную защиту с одновременным получением гидрохлорида.

В синтезе римантадина также исходным продуктом является бромадамантан. Замещение брома на карбоксигруппу проводят по реакции Коха-Хаафа (см. раздел 2.1.5). Превращение карбоновой кислоты в ацетоадамантан ведут через получение хлорангидрида и взаимодействие его с этоксимагниймалоновым эфиром. Малоновый эфир является СН-кислотой, поэтому магнийорганическое соединение синтезируют кипячением малонового эфира с магнием в абсолютном спирте. Гидролиз эфирных групп и декарбоксилирование полученного адамантильного производного малонового эфира происходит при кипячении в концентрированной серной кислоте. Восстановительное аминирование осуществляют по реакции Лейкарта-Валлаха кипячением в смеси формамида и муравьиной кислоты. Реакционную массу выливают на воду, экстрагируют бензолом и переводят в гидрохлорид. Для получения фармакопейного препарата технический продукт кристаллизуют из изопропилового спирта.

 

Получение галогенамидов

Дезинфицирующие средства хлорамины Б и Т (см. раздел 2.1.4) являются натриевыми солями бензол- и толуолсульфохлорамида. Препарат пантоцид, который применяют для обеззараживания воды, является N,N- дихлор- п -карбоксибензолсульфаниламидом. Эти препараты получают хлорированием соответствующих сульфаниламидов в растворе щелочи.

В лабораторной практике, а также в отдельных случаях в промышленности в качестве мягких агентов, бромирующих по радикальному механизму в присутствии инициаторов, используют N- бромсукцинимид и N- бром-диацетимид. Эти соединения получают действием брома на имиды в щелочи.

 

Окислительное хлорирование

При проведении реакций с хлором в растворе соляной кислоты происходит не только введение атома хлора в молекулу, но и окисление некоторых группировок. Эти процессы наблюдаются при окислительном хлорировании этилового спирта в производстве хлораля и хлороформа (см. данный раздел). Вторым примером является получение сульфохлорида из дисульфида при синтезе препарата диакарб (см. раздел 2.1.4). При получении препарата таурин (4 % водный раствор – тауфон) используется эта реакция. Таурин – серосодержащая аминокислота, содержащаяся в ряде пищевых продуктов. Данное соединение играет большую роль в обмене жиров, входит в состав желчных кислот. Применяют в качестве средства, стимулирующего репаративные процессы при травмах глаз и дистрофических нарушениях сетчатки. Для его получения проводят окислительное хлорирование ацетцистамина. При проведении процесса в 10 % соляной кислоте при низкой температуре образуется соответствующий сульфохлорид. После продувки реакционной массы воздухом для удаления хлора реакционную массу нагревают.

 

При этом происходит гидролиз ацетильной и сульфохлоридной групп. После охлаждения конечный продукт отфильтровывают.

 

Меры предосторожности



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; просмотров: 708; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 172.71.223.191 (0.016 с.)