Natrium siyanidin üzvi sintezdə çox yönlü tətbiqləri

giriş

Natrium siyanür (NaCN), NaCN kimyəvi formulu ilə ağ kristal bərk və ya tozdur, suda çox həll olur və zəif, acı badam qoxusuna malikdir. Yüksək reaktivliyinə görə geniş çeşiddə geniş istifadə tapmışdır üzvi sintez reaksiyalar. Bununla belə, qeyd etmək vacibdir natrium siyanid son dərəcə toksikdir və son dərəcə ehtiyatla və təhlükəsizlik protokollarına ciddi uyğun olaraq işlənməlidir. Bu məqalə müxtəlif tətbiqləri araşdırır Natrium siyanür üzvi sintezdə.

Üzvi sintezdə tətbiqlər

Strecker reaksiyası

Ən məşhur tətbiqlərindən biri Natrium siyanid üzvi sintezdə Strecker reaksiyasındadır. Bu reaksiya α - amin turşularının sintezi üçün güclü bir üsuldur. Strecker reaksiyasında aldehid və ya keton ammonium xlorid (NH₄Cl) və natrium siyanid ilə reaksiya verir. Ümumi reaksiya mexanizmi aşağıdakı kimidir:

1. Əvvəlcə aldehid və ya keton ammonyakla (ammonium xloriddən yerində əmələ gəlir) reaksiyaya girərək imin əmələ gətirir. KarbonAldehid və ya ketonun yl qrupu protonlaşır və bu da onu daha elektrofil edir. Daha sonra ammonyak protonlaşmış karbonil karbona hücum edir və ardınca imin əmələ gətirmək üçün deprotonlaşma baş verir.

2. Sonra natrium siyaniddən olan siyanür ionu (CN⁻) nukleofil rolunu oynayır və imin karbonuna hücum edir. Bu, α - amin nitril ara məhsulunu əmələ gətirir.

3. Nəhayət, turşu və ya əsas şəraitdə α - amin nitrilin hidrolizi müvafiq α - amin turşusunu verir.

Strecker reaksiyası həm amin qrupunu, həm də karboksil qrupunu (nitrilin hidrolizindən sonra) zülalların tikinti blokları olan amin turşularının sintezi üçün çox vacib olan tək bir karbon atomuna daxil etmək üçün sadə bir yol təqdim edir. Məsələn, formaldehid (HCHO) ammonium xlorid və natrium siyanidlə reaksiyaya girdikdə, ardınca hidroliz edildikdə, ən sadə amin turşusu olan qlisin (NH₂CH₂COOH) əldə edilə bilər.

Nitrillərin hazırlanması

Natrium siyanid adətən nitrillərin hazırlanması üçün istifadə olunur. Əvəzetmə reaksiyasında alkil halogenidlər (metil bromid, CH₃Br kimi) dimetil sulfoksid (DMSO) və ya aseton kimi qütb aprotik həlledicidə natrium siyanid ilə reaksiya verir. Reaksiya SN2 mexanizmi vasitəsilə davam edir, burada siyanür ionu halogenlə birləşdirilmiş karbon atomuna hücum edir. Halogen atomu yerdəyişir və alkil nitril əmələ gəlir. Məsələn:

CH₃Br + NaCN → CH₃CN + NaBr

Aril nitrilləri müəyyən hallarda natrium siyaniddən istifadə etməklə də sintez edilə bilər. Məsələn, bəzi keçid - metal - katalizli reaksiyalarda, aril halogenidlər mis (I) siyanid (CuCN) və ya palladium katalizatorları kimi bir katalizatorun iştirakı ilə natrium siyanid ilə reaksiya verə bilər. Bu reaksiya müxtəlif əczaçılıq, aqrokimyəvi maddələr və boyaların sintezində faydalı olan aromatik halqaya - CN funksional qrupunun daxil edilməsinə imkan verir.

Benzoin kondensasiyası

Benzoinin kondensasiyası natrium siyanidin əsas rol oynadığı digər mühüm reaksiyadır. Bu reaksiyada aromatik aldehidlər (benzaldehid, C₆H₅CHO kimi aromatik halqalı aldehidlər) spirt məhlulunda katalitik miqdarda natrium siyanidin iştirakı ilə reaksiya verir. Reaksiya mexanizmi aşağıdakı addımları əhatə edir:

1. Sianid ionu ilk növbədə benzaldehidin karbonil karbonunu əlavə edərək, nukleofil rolunu oynayır. Bu əlavə məhsul siyanohidrin kimi ara məhsuldur.

2. Siyanohidrinin oksigen atomunun mənfi yükü - aralıq kimi, daha sonra başqa bir benzaldehid molekulunun karbonil karbonuna hücum edə bilər.

3. Bir sıra proton köçürmə addımlarından və siyanid ionunun aradan qaldırılmasından sonra benzoin (α - hidroksi - keton) əmələ gəlir.

Benzoin kondensasiyası daha mürəkkəb üzvi molekulların sintezində dəyərli olan iki aldehid molekulu arasında yeni karbon - karbon bağı yaratmaq üçün bir yol təqdim edir. Son illərdə natrium siyanidin tiazolium duzları və ya vitamin B₁ kimi daha ekoloji cəhətdən təmiz katalizatorlarla əvəz edilməsi üçün səylər göstərilsə də, bəzi hallarda natrium siyanidin istifadə etdiyi ənənəvi üsul hələ də aktualdır.

Doymamış birləşmələrə əlavə reaksiyalar

Natrium siyanid də doymamış birləşmələrə əlavə reaksiyalarda iştirak edə bilər. Məsələn, katalizatorun iştirakı ilə α,β - doymamış karbonil birləşmələrinə (məsələn, akrolein, CH₂=CHCHO) əlavə edə bilər. Reaksiya Michael tipli əlavə mexanizmindən sonra baş verir, burada siyanür ionu α, β - doymamış karbonil birləşməsinin β - karbonuna hücum edir. Bu reaksiya doymamış sistemə daha sonra digər funksional qruplara çevrilə bilən siyanometil qrupunu (-CH₂CN) daxil etmək üçün istifadə edilə bilər. Məsələn, əldə edilən məhsul bir karboksilik turşu yaratmaq üçün hidrolizə edilə bilər və ya amin əmələ gətirmək üçün reduksiya edilə bilər.

Təhlükəsizlik mülahizələri

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, natrium siyanid son dərəcə zəhərlidir. Natrium siyanid ilə inhalyasiya, udma və ya dəri təması ölümcül ola bilər. Çox zəhərli bir qaz olan hidrogen siyanidi (HCN) istehsal etmək üçün turşularla reaksiya verir. Natrium siyanidlə işləyərkən aşağıdakı təhlükəsizlik tədbirlərinə ciddi əməl edilməlidir:

1. Zəhərli qazların yığılmasının qarşısını almaq üçün yaxşı havalandırılan duman qapağında istifadə edin.

2. Əlcəklər, eynəklər və laboratoriya paltarı da daxil olmaqla müvafiq fərdi qoruyucu vasitələrdən istifadə edin. Bəzi hallarda respirator tələb oluna bilər.

3. Natrium siyanidi təhlükəsiz, etiketli qabda turşulardan və digər reaktiv kimyəvi maddələrdən uzaq saxlayın.

4. Dağılmalar və ya qəzalar zamanı müvafiq fövqəladə hallar planları və avadanlıqları hazırlayın.

Nəticə

Natrium siyanid üzvi sintezdə çox yönlü və vacib reagentdir. O, amin turşuları, nitrillər və α-hidroksi-ketonlar kimi müxtəlif əsas funksional qrupların əmələ gəlməsinə imkan verir və mühüm karbon-karbon bağının əmələ gəlməsi reaksiyalarında iştirak edir. Zəhərliliyinə baxmayaraq, həddindən artıq ehtiyatla və təhlükəsizlik qaydalarına riayət edilməklə işləndikdə, o, əczaçılıqdan tutmuş incə kimyəvi maddələrə qədər geniş çeşiddə üzvi birləşmələrin hazırlanması üçün sintetik kimyaçının alətlər dəstində vacib alət olmaqda davam edir. Bununla belə, davam edən tədqiqat səyləri eyni sintetik məqsədlərə nail olmaq üçün alternativ, daha təhlükəsiz üsulların işlənib hazırlanmasına yönəlib.