Самостійна робота № 36

Тема: Пірол та його похідні.

Мета: розширити уявлення про різноманітність гетероциклічних ароматичних сполук на прикладі піролу,з´ясувати його хімічні властивості, способи одержання та використання.

Питання, що виносяться на самостійне вивчення:

1 Відкриття піролу.

2 Будова молекули.

3 Способи добування піролу та його похідних.

4 Властивості піролу.

Література:

1 Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия, учебник для учащихся химических и химико-технологических специальностей техникумов.- Москва: «Химия», 1989.

Питання для самоконтролю:

1 Хто вперше відкрив сполуку пірол?

2 Запишіть рівняння реакцій які характеризують хімічні властивості та способи добування піридину.

3 Де використовують пірол?

Пірол - це гетероциклічна ароматична органічна сполука, з п'ятичленним кільцем, що охарактеризовується формулою C4H4NH. Заміщені похідні також називаються піролами. Для прикладу, C4H4NCH3 - N-метилпірол. Порфобіліногени це тризаміщені піролу, які є біосинтетичними прекурсорами для багатьох природніх сполук.

Піроли є компонентами багатьох макроциклічних комплексів, включаючи порфірини гему, хлорини та бактеріохлорини хлорофілу та порфіриногенів.

Вперше пірол було отримано Фрідлібом Рунге у 1834 році, а виділено у чистому вигляді приблизно через 20 років при сухій перегонці рогів та копит; пізніше його було синтезовано нагріванням амонійної солі слизевої кислоти. Будова його була встановлена А. Байером у 1870 р.

Пірол проявляє набагато нижчу основність в порівнянні із іншими амінами та органічними сполуками подібними до піридину, його константа основності близько pKaH -4. Це пов'язано із структурним фактором молекули: третій ковалентний зв'язок із атомом гідрогену та вільна електронна пара нітрогену разом із іншими двома зв'язками, які формують цикл, мають знаходитися в тетраедричному положенні. Але вільна електронна пара захоплюється подвійним дієновим зв'язком і формують 4n+2 ароматичну систему (за правилом Хюккеля). Із вищенаписаного випливає, що молекула не має вільної електронної пари, для утворення зв'язку із вільним атомом гідрогену. При примусовій дії протонними кислотами атом нітрогену переходить sp3 гібридизований стан, але це призводить до порушення ароматичності, який є більш енергетично вигіднішим станом.

Досить багато методів органічного синтезу представлені для синтезу піролу та його похідних. Класичними іменними реакціями є: синтез за Кнорром, синтез за Хантчем, та синтез Паар-Кнорра.

Вихідними сполуками для реакції Пілот-Робінсон пірольного синтезу є 2 еквівалентні альдегіди та гідразин. Продуктами реакції є пірол із відповідними замісниками в положеннях 3 і 4. Альдегід взаємодіє з диаміном з утворенням інтермедіатом диіміном (R-C=N-N=C-R), який, при додаванні хлоридної кислоти, зациклюється в пірол, виділяючи при цьому аміак.

В одній із модифікацій пропіональдегід спочатку взаємодіє із гідразином а потім із бензоїлхлоридом при мікрохвильовому нагріванні:

Резонансна структура піролу дає можливість прогнозувати реакційну здатність сполуки. Подібно до Фурану та Тіофену, пірол більш реакційно здатніший, ніж бензол в реакціях нуклеофільного ароматичного заміщення, тому що здатний стабілізувати позитивний заряд в інтермедіаті. Це відбувається через можливість нітрогену передати вільну електронну пару в резонансне кільце

Електрофільне заміщення піролу переважно проходить в 2-ге та 5-те положення, хоча можливе отримання 3- і 4- заміщених похідних із меншими виходами. Дві таких реакції, які мають особливе значення при добуванні пірольних функціоналізованих похідних: реакція Манніха та реакція Вільсмаєра-Хаака, при чому обоє є сумісними з різноманітними пірольними похідними. При взаємодії піролу із формальдегідом утворюються порфіринові похідні.

Пірол та його похідні також можуть брати участь у реакціях циклоприєднання (реакція Дільса-Альдера)за за певних умов: нагріванні, каталізі кислотами Льюіса та підвищенні тиску.

В 1994 відзвітовано, що 5 найвпливовіших компаній виробництва тютюнових виробів використовують пірол, як і інші 599 додатків до цигарок. мета та ціль таких додатків невідома.

Поиск по сайту: