Rôl a Mecanweithiau Sodiwm Cyanid mewn Synthesis Organig

Cyflwyniad

Sodiwm cyanid Mae (NaCN), solid crisialog gwyn sy'n hydawdd iawn mewn dŵr, yn sylfaen gref ac yn niwcleoffil pwerus, gan ei wneud yn adweithydd gwerthfawr yn Synthesis organigEr gwaethaf ei wenwyndra eithafol, sy'n golygu bod angen rhagofalon diogelwch llym wrth ei drin, Sodiwm cyanid yn chwarae rhan hanfodol yn synthesis cyfansoddion organig amrywiol, gan gynnwys fferyllol, agrogemegau a polymerau.

Rôl Sodiwm Cyanid mewn Synthesis Organig

Ion Cyanid fel Niwcleoffil

The sianid ïon o fewn Sodiwm Cyanid yn niwcleoffil hynod adweithiol. Diolch i'r gwefr negatif ar y Carbon atom ac electronegatifedd uchel yr atom nitrogen, gall ymosod ar ganolfannau electroffilig mewn moleciwlau organig, fel grwpiau carbonyl, halidau alcyl, ac epocsidau.

Ffurfiant Bondiau C - C

Un o swyddogaethau pwysicaf y sodiwm cyanid Mewn synthesis organig yw creu bondiau carbon-carbon newydd, a gyflawnir trwy adweithiau amnewid ac adio niwcleoffilig. Er enghraifft, pan fydd halid alcyl yn adweithio â sodiwm cyanid, mae'r ïon cyanid yn disodli'r ïon halid, gan arwain at ffurfio nitril. Mae'r adwaith hwn yn darparu ffordd syml o gyflwyno atom carbon ychwanegol i'r moleciwl. Wedi hynny, gellir trawsnewid y grŵp nitril yn grwpiau swyddogaethol eraill fel asidau carbocsilig, aminau, neu aldehydau trwy amrywiol brosesau cemegol.

Synthesis Asidau Amino - Yr Adwaith Strecker

Mae sodiwm cyanid yn gydran allweddol yn yr adwaith Strecker, a ddefnyddir ar gyfer synthesis asidau amino α. Yn yr adwaith hwn, mae aldehyd neu geton yn cyfuno â chlorid amoniwm a sodiwm cyanid i ffurfio amino nitril α. Yna gellir hydrolysu'r amino nitril α hwn i gynhyrchu'r asid amino α cyfatebol.

Mae'r adwaith yn datblygu mewn sawl cam: Yn gyntaf, mae grŵp carbonyl yr aldehyd neu'r ceton yn cael ei brotoneiddio, gan gynyddu ei electroffiligrwydd. Yna, mae moleciwl amonia yn ymosod ar y grŵp carbonyl wedi'i brotoneiddio, ac yna dadbrotoneiddio i ffurfio hemiaminal. Nesaf, mae grŵp hydroxyl yr hemiaminal yn cael ei brotoneiddio, gan arwain at ddileu dŵr a ffurfio ïon iminiwm. Yna mae'r ïon cyanid yn ymosod ar yr ïon iminiwm i gynhyrchu'r α-amino nitril. Yn olaf, mae hydrolysis yr α-amino nitril ym mhresenoldeb asid neu fas yn rhoi'r α-amino asid.

Synthesis Nitrilau o Halidau Aryl - Adwaith Rosenmund - von Braun

Yn yr adwaith Rosenmund - von Braun, defnyddir sodiwm cyanid i drosi halidau aryl, sef cyfansoddion aromatig wedi'u hamnewid gan halogen, yn nitrilau aryl. Wedi'i gatalyddu gan gopr(I) cyanid ac fel arfer angen tymereddau uchel, mae'r adwaith hwn yn cynnwys ffurfio canolradd copr - aryl. Yna mae'r ïon cyanid o sodiwm cyanid yn adweithio â'r canolradd hwn i ffurfio'r aryl nitril. Mae'r broses hon yn bwysig ar gyfer cyflwyno grŵp swyddogaethol nitril ar gylch aromatig, y gellir ei addasu ymhellach ar gyfer synthesis amrywiol gyfansoddion aromatig, megis fferyllol a llifynnau.

Synthesis Cyfansoddion Carbonyl

Mae sodiwm cyanid hefyd yn cymryd rhan yn y synthesis o gyfansoddion carbonyl. Er enghraifft, pan fydd yn adweithio ag epocsid, mae'r ïon cyanid yn ymosod ar yr atom carbon llai amnewidiol yn y cylch epocsid, gan achosi i'r cylch agor. Gall hydrolysis dilynol y cyanohydrin sy'n deillio o hyn arwain at ffurfio cyfansoddyn carbonyl.

Mecanweithiau Adweithiau sy'n Cynnwys Sodiwm Cyanid

Adweithiau Amnewid Niwcleoffilig

Mecanwaith SN2Pan fydd sodiwm cyanid yn adweithio â halidau alcyl cynradd, mae'r adwaith fel arfer yn dilyn mecanwaith SN2 (amnewid niwcleoffilig bifoleciwlaidd). Mae'r ïon cyanid yn ymosod ar yr atom carbon sydd ynghlwm wrth yr halogen o'r cefn, gyferbyn â safle'r ïon halid sy'n gadael. Mae hwn yn adwaith cydlynol lle mae torri'r bond carbon-halogen a ffurfio'r bond carbon-cyanid yn digwydd ar yr un pryd. Mae cyfradd yr adwaith yn dibynnu ar grynodiadau'r halid alcyl a'r ïon cyanid, ac mae stereocemeg y cynnyrch wedi'i gwrthdroi o'i gymharu â stereocemeg y deunydd cychwyn.

Mecanwaith SN1Gyda halidau alcyl trydyddol, gall yr adwaith fynd rhagddo trwy fecanwaith SN1 (amnewid niwcleoffilig unfoleciwlaidd). Yn gyntaf, mae'r halid alcyl yn daduno i ffurfio canolradd carbocation. Yna, mae'r ïon cyanid yn ymosod ar y carbocation hwn i ffurfio'r cynnyrch. Nodweddir y mecanwaith SN1 gan ffurfio canolradd carbocation planar, a gall y cynnyrch arddangos cymysgedd o stereogemegau, ffenomen a elwir yn rasemeiddio, oherwydd bod y niwcleoffil yn ymosod o ddwy ochr y carbocation planar.

Adweithiau Ychwanegu Niwcleoffilig

Ychwanegu at Grwpiau CarbonylPan fydd sodiwm cyanid yn adweithio ag aldehydau neu cetonau, mae'r ïon cyanid yn targedu'r atom carbon carbonyl electroffilig. Mae gan y grŵp carbonyl fond carbon-ocsigen wedi'i bolareiddio, gyda'r atom carbon yn safle electroffilig. Mae ymosodiad yr ïon cyanid yn creu bond carbon-cyanid newydd, ac mae atom ocsigen y grŵp carbonyl yn ennill gwefr negatif. Yn y cam nesaf, mae ffynhonnell proton, fel dŵr neu asid, yn protoneiddio'r atom ocsigen i ffurfio cyanohydrin. Mae'r adwaith hwn yn gildroadwy, a gellir addasu'r ecwilibriwm tuag at y cynnyrch trwy reoli amodau'r adwaith.

Ychwanegiad at IminesYn yr adwaith Strecker, mae ychwanegu'r ïon cyanid at yr ïon iminiwm, sy'n cael ei ffurfio o adwaith aldehyd neu geton gydag amonia, yn dilyn mecanwaith ychwanegu niwcleoffilig tebyg. Mae gan yr ïon iminiwm wefr bositif ar yr atom nitrogen, gan wneud yr atom carbon cyfagos yn electroffilig. Mae'r ïon cyanid yn ymosod ar yr atom carbon hwn, gan ffurfio bond carbon-cyanid newydd ac arwain at ffurfio α-amino nitril.

Ystyriaethau Diogelwch

Mae'n hanfodol pwysleisio bod sodiwm seianid yn hynod wenwynig. Gall ei anadlu i mewn, ei lyncu, neu gysylltiad â'r croen fod yn angheuol. Wrth weithio gyda sodiwm seianid, rhaid glynu wrth brotocolau diogelwch llym. Mae hyn yn cynnwys cynnal arbrofion mewn cwfl mwg sydd wedi'i awyru'n dda, gwisgo offer amddiffynnol personol priodol fel menig, gogls, a chôt labordy, a chael cynlluniau ymateb brys priodol ar waith rhag ofn y bydd rhywun yn dod i gysylltiad damweiniol ag ef.

Casgliad

Mae sodiwm cyanid yn adweithydd pwerus a hyblyg mewn synthesis organig. Mae ei allu i weithredu fel niwcleoffil a chreu bondiau carbon-carbon newydd yn ei wneud yn offeryn anhepgor i gemegwyr wrth syntheseiddio ystod eang o gyfansoddion organig. Mae deall y mecanweithiau adwaith sy'n cynnwys sodiwm cyanid yn hanfodol ar gyfer dyfeisio llwybrau synthetig effeithlon a rhagweld canlyniadau adwaith. Fodd bynnag, oherwydd ei wenwyndra uchel, rhaid rheoleiddio ei ddefnydd yn ofalus a'i wneud gyda'r rhagofalon diogelwch mwyaf i ddiogelu lles cemegwyr a'r amgylchedd.