Органик синтез дэх натрийн цианидын олон талын хэрэглээ

Оршил

Натри цианид (NaCN) нь NaCN химийн томьёотой цагаан талст хатуу юмуу нунтаг бөгөөд усанд маш сайн уусдаг, бүдэг, гашуун бүйлсний үнэртэй. Өндөр урвалын улмаас энэ нь өргөн хүрээний хэрэглээг олсон органик синтез урвалууд. Гэсэн хэдий ч үүнийг анхаарах нь чухал юм натрийн цианид Энэ нь маш хортой тул маш болгоомжтой, аюулгүй байдлын протоколын дагуу ажиллах ёстой. Энэ нийтлэл нь олон төрлийн хэрэглээг судлах болно Натрийн цианид органик синтезд.

Органик синтез дэх хэрэглээ

Стрекерийн урвал

-ийн хамгийн алдартай програмуудын нэг Натрийн цианид Органик синтез нь Стрекерийн урвалд ордог. Энэ урвал нь α - амин хүчлийг нийлэгжүүлэх хүчирхэг арга юм. Стрекерийн урвалд альдегид эсвэл кетон нь аммонийн хлорид (NH₄Cl) болон натрийн цианидтай урвалд ордог. Ерөнхий урвалын механизм нь дараах байдалтай байна.

1. Нэгдүгээрт, альдегид буюу кетон нь аммиактай (амьтны хлоридоос үүссэн in-situ) урвалд орж имин үүсгэдэг. НүүрстөрөгчийнАльдегид буюу кетоны yl бүлэг нь протонжсон тул илүү электрофил болдог. Дараа нь аммиак нь протонжсон карбонил нүүрстөрөгч рүү дайрч, дараа нь депротонжуулж имин үүсгэдэг.

2. Дараа нь натрийн цианидын цианидын ион (CN⁻) нь нуклеофилийн үүрэг гүйцэтгэж, имин нүүрстөрөгч рүү дайрдаг. Энэ нь α - амин нитрилийн завсрын бодис үүсгэдэг.

3. Эцэст нь хүчиллэг эсвэл үндсэн нөхцөлд α - амин нитрилийн гидролиз нь харгалзах α - амин хүчлийг үүсгэдэг.

Стрекерийн урвал нь амин бүлэг ба карбоксилын бүлгийг (нитрилийн гидролизийн дараа) нэг нүүрстөрөгчийн атом руу нэвтрүүлэх энгийн арга бөгөөд энэ нь уургийн барилгын материал болох амин хүчлийг нийлэгжүүлэхэд чухал үүрэгтэй. Жишээлбэл, формальдегид (HCHO) нь аммонийн хлорид, натрийн цианидтай урвалд орж, дараа нь гидролиз явагдах үед хамгийн энгийн амин хүчил болох глицин (NH₂CH₂COOH) гаргаж авах боломжтой.

Нитрил бэлтгэх

Цианит натрийг нитрил бэлтгэхэд ихэвчлэн ашигладаг. Орлуулах урвалын үед алкил галидууд (жишээлбэл, метил бромид, CH₃Br) нь диметил сульфоксид (DMSO) эсвэл ацетон зэрэг туйлын апротик уусгагч дахь натрийн цианидтай урвалд ордог. Урвал нь SN2 механизмаар явагддаг бөгөөд цианидын ион нь галогентэй холбогдсон нүүрстөрөгчийн атом руу дайрдаг. Галоген атомыг нүүлгэн шилжүүлж, алкил нитрил үүснэ. Жишээ нь:

CH₃Br + NaCN → CH₃CN + NaBr

Арил нитрилүүдийг зарим тохиолдолд натрийн цианидыг ашиглан нэгтгэж болно. Жишээлбэл, зарим шилжилтийн - металл - катализаторын урвалын үед арилгалогенид нь зэс (I) цианид (CuCN) эсвэл палладийн катализатор зэрэг катализаторын дэргэд натрийн цианидтай урвалд орж болно. Энэ урвал нь янз бүрийн эм, агрохими, будагч бодисыг нийлэгжүүлэхэд хэрэг болох CN функциональ бүлгийг анхилуун үнэрт цагирагт нэвтрүүлэх боломжийг олгодог.

Бензойн конденсац

Бензойн конденсаци нь натрийн цианид гол үүрэг гүйцэтгэдэг өөр нэг чухал урвал юм. Энэ урвалд үнэрт альдегид (аромат цагираг бүхий альдегид, жишээлбэл, бензалдегид, C₆H₅CHO) нь спиртийн уусмал дахь натрийн цианидын катализаторын агууламжтай урвалд ордог. Урвалын механизм нь дараахь алхмуудыг агуулна.

1. Цианидын ион нь эхлээд бензалдегидийн карбонилийн нүүрстөрөгчийг нэмж, нуклеофилийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү нэмэлт бүтээгдэхүүн нь цианогидрин шиг завсрын бүтээгдэхүүн юм.

2. Цианогидрины хүчилтөрөгчийн атомын сөрөг цэнэг нь завсрын бүтээгдэхүүн шиг өөр бензальдегидийн молекулын карбонил нүүрстөрөгч рүү дайрч болно.

3. Цианидын ионыг зайлуулж, протоныг шилжүүлэх хэд хэдэн алхам хийсний дараа бензоин (α - гидрокси - кетон) үүсдэг.

Бензойны конденсаци нь альдегидийн хоёр молекулын хооронд нүүрстөрөгчийн шинэ холбоо үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь илүү нарийн төвөгтэй органик молекулуудын нийлэгжилтэнд үнэ цэнэтэй юм. Сүүлийн жилүүдэд натрийн цианидыг байгаль орчинд ээлтэй катализатор, тухайлбал тиазолий давс эсвэл В₁ витаминаар солих оролдлого хийж байгаа ч зарим тохиолдолд натрийн цианидыг ашиглах уламжлалт арга хамааралтай хэвээр байна.

Ханаагүй нэгдлүүдийг нэмэх урвал

Натрийн цианид нь ханаагүй нэгдлүүдийн нэмэлт урвалд оролцдог. Жишээлбэл, катализаторын дэргэд α,β - ханаагүй карбонилийн нэгдлүүдийг (акролейн, CH₂=CHCHO гэх мэт) нэмж болно. Энэ урвал нь Майкл төрлийн нэмэлт механизмын дагуу явагддаг бөгөөд цианидын ион нь α, β - ханаагүй карбонилийн нэгдлийн β - нүүрстөрөгч рүү дайрдаг. Энэ урвалыг ханаагүй системд цианометилийн бүлгийг (-CH₂CN) нэвтрүүлэхэд ашиглаж болох ба энэ нь цаашдаа бусад функциональ бүлгүүдэд хувирч болно. Жишээлбэл, үүссэн бүтээгдэхүүн нь карбоксилын хүчил үүсгэхийн тулд гидролизд орох эсвэл амин үүсгэхийн тулд багасгаж болно.

Аюулгүй байдлын талаархи бодол

Өмнө дурьдсанчлан цианид натри нь маш хортой байдаг. Цианит натритай амьсгалах, залгих, арьсанд хүрэх нь үхэлд хүргэдэг. Энэ нь хүчилтэй урвалд орж, цианид устөрөгч (HCN) хэмээх маш хортой хий үүсгэдэг. Натрийн цианидтай харьцахдаа дараах аюулгүй байдлын арга хэмжээг чанд баримтална.

1. Хортой хий хуримтлагдахаас сэргийлэхийн тулд агааржуулалт сайтай утааны бүрхүүлд хэрэглэнэ.

2. Бээлий, нүдний шил, лабораторийн цув гэх мэт хувийн хамгаалах хэрэгслийг өмс. Зарим тохиолдолд амьсгалын аппарат шаардлагатай байж болно.

3. Натрийн цианидыг хүчил болон бусад урвалд ордог химийн бодисоос хол, баталгаатай, шошготой саванд хадгална.

4. Асгарах, ослын үед яаралтай хариу арга хэмжээ авах зохих төлөвлөгөө, тоног төхөөрөмжтэй байх.

Дүгнэлт

Натрийн цианид нь органик синтезийн олон талт, чухал урвалж юм. Энэ нь амин хүчил, нитрил, α - гидрокси - кетон зэрэг янз бүрийн үндсэн функциональ бүлгүүдийг үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд нүүрстөрөгч - нүүрстөрөгчийн холбоо үүсгэх чухал урвалд оролцдог. Энэ нь хоруу чанартай хэдий ч маш болгоомжтой, аюулгүй ажиллагааны дүрэм журмын дагуу харьцахдаа эм бэлдмэлээс эхлээд нарийн химийн бодис хүртэл олон төрлийн органик нэгдлүүдийг бэлтгэх синтетик химичүүдийн хэрэгслийн нэн чухал хэрэгсэл хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч үргэлжилсэн судалгааны хүчин чармайлт нь ижил синтетик зорилгод хүрэх өөр, аюулгүй аргуудыг хөгжүүлэхэд чиглэгддэг.