Нақш ва механизмҳои сианиди натрий дар синтези органикӣ

Муқаддима

Sodium Cyanide (NaCN), як сахти кристаллии сафед дар об хеле ҳалшаванда аст, ҳам як пойгоҳи қавӣ ва ҳам як нуклеофили пурқувват буда, онро реагенти арзишманд дар Синтези органикӣ. Сарфи назар аз заҳролудшавии шадиди он, ки ҳангоми коркард чораҳои қатъии бехатариро талаб мекунад, Сианиди натрий дар синтези пайвастагиҳои гуногуни органикӣ, аз ҷумла доруҳо, агрокимиёҳо ва полимерҳо нақши ҳалкунанда мебозад.

Нақши сианиди натрий дар синтези органикӣ

Иони сианид ҳамчун нуклеофил

Дар cyanide ион дар дохили Сианиди натрий нуклеофили хеле реактивӣ аст. Ба шарофати заряди манфӣ дар карбон Бо атом ва дорои қобилияти баланди электроманфии атоми нитроген, он метавонад ба марказҳои электрофилӣ дар молекулаҳои органикӣ, ба монанди гурӯҳҳои карбонил, галогенидҳои алкил ва эпоксидҳо, ҳамла кунад.

Ташаккули вомбаргҳои C - C

Яке аз вазифаҳои муҳимтарини сианиди натрий дар синтези органикӣ эҷоди пайвандҳои нави карбон - карбон мебошад, ки тавассути ивазкунии нуклеофилӣ ва аксуламалҳои илова ба даст меояд. Масалан, вақте ки галогени алкилӣ бо сианиди натрий реаксия мекунад, иони сианид иони галидиро иваз мекунад ва боиси пайдоиши нитрил мегардад. Ин реаксия роҳи оддии ворид кардани атоми иловагии карбонро ба молекула таъмин мекунад. Баъдан, гурӯҳи нитрилро тавассути равандҳои гуногуни кимиёвӣ ба дигар гурӯҳҳои функсионалӣ ба монанди кислотаҳои карбоксилӣ, аминҳо ё альдегидҳо табдил додан мумкин аст.

Синтези аминокислотаҳо - реаксияи Стрекер

Сианиди натрий ҷузъи асосии реаксияи Стрекер мебошад, ки барои синтези α - аминокислотаҳо истифода мешавад. Дар ин реаксия альдегид ё кетон бо хлориди аммоний ва сианиди натрий муттаҳид шуда, α - аминокитрилро ташкил медиҳанд. Пас аз ин α - аминокислотаҳо гидролиз шуда, кислотаи аминокислотаи мувофиқро ба вуҷуд меоранд.

Реаксия дар якчанд марҳила сурат мегирад: Аввалан, гурӯҳи карбонилии алдегид ё кетон протонатсия шуда, электрофилии онро зиёд мекунад. Сипас, як молекулаи аммиак ба гурӯҳи карбонили протоншуда ҳамла мекунад ва пас аз он депротонатсия барои ташаккули гемиаминал. Баъдан, гурӯҳи гидроксили гемиамин протон карда мешавад, ки дар натиҷа об нест карда мешавад ва ион иминиум ба вуҷуд меояд. Сипас иони сианид ба иони иминӣ ҳамла карда, α - аминокислотаро ҳосил мекунад. Дар ниҳоят, гидролизи α - аминокислотаҳо дар ҳузури кислота ё асос α - аминокислотаро медиҳад.

Синтези нитрилҳо аз Арил Халидҳо - Розенмунд - Реаксияи фон Браун

Дар реаксияи Розенмунд - фон Браун, сианиди натрий барои табдил додани галогенидҳои арил, ки пайвастагиҳои хушбӯи ивазшавандаи галоген мебошанд, ба нитрилҳои арил истифода мешаванд. Ин реаксия бо цианиди мис (I) катализ карда мешавад ва одатан ҳарорати баландро талаб мекунад, ташаккули миёнаравии мис-арилро дар бар мегирад. Пас аз он иони сианид аз сианиди натрий бо ин мобайн реаксия карда, нитрили арилро ташкил медиҳад. Ин раванд барои ворид кардани як гурӯҳи функсионалии нитрил ба ҳалқаи хушбӯй муҳим аст, ки онро минбаъд барои синтези пайвастагиҳои хушбӯй, аз қабили дорусозӣ ва рангҳо тағир додан мумкин аст.

Синтези пайвастагиҳои карбонил

Сианиди натрий инчунин дар синтези пайвастагиҳои карбонил иштирок мекунад. Масалан, вақте ки он бо эпоксид реаксия мекунад, иони сианид ба атоми кам ивазшудаи карбон дар ҳалқаи эпоксид ҳамла мекунад ва боиси кушода шудани ҳалқа мегардад. Гидролизи минбаъдаи цианогидрини ҳосилшуда метавонад боиси пайдоиши пайвастагии карбонил гардад.

Механизмҳои реаксияҳо бо иштироки сианиди натрий

Реаксияҳои ивазкунии нуклеофилӣ

Механизми SN2: Вақте ки сианиди натрий бо галогенидҳои ибтидоии алкилӣ реаксия мекунад, реаксия одатан аз рӯи механизми SN2 (ҷонишинии бимолекулярии нуклеофилӣ) сурат мегирад. Иони сианид ба атоми карбон, ки ба галоген часпида шудааст, аз қафо, бар хилофи мавқеи иони галогенҳои тарканда ҳамла мекунад. Ин реаксияи ҳамоҳангшудаест, ки дар он шикастани пайванди карбон-галоген ва ташаккули пайванди карбон-сианид ҳамзамон ба амал меояд. Суръати реаксия аз консентратсияи ҳам галогени алкил ва ҳам иони сианид вобаста аст ва стереохимияи маҳсулот нисбат ба маводи ибтидоӣ баръакс аст.

Механизми SN1: Бо галоидҳои сеюми алкил, реаксия метавонад тавассути механизми SN1 (ҷонишинии нуклеофилии якмолекула) идома ёбад. Аввалан, галогени алкил ҷудо шуда, мобайнии карбокатсияро ташкил медиҳад. Сипас, иони сианид ба ин карбокатсия ҳамла карда, маҳсулотро ташкил медиҳад. Механизми SN1 бо ташаккули мобайнии карбокатсиони планарӣ тавсиф мешавад ва маҳсулот метавонад омехтаи стереохимияҳоро намоиш диҳад, ки падидае бо номи ракемизизатсия маълум аст, аз сабаби ҳамлаи нуклеофил аз ҳар ду тарафи карбокатсияи ҳамвор.

Реаксияҳои иловагии нуклеофилӣ

Илова ба гурӯҳҳои карбонил: Вақте ки сианиди натрий бо алдегидҳо ё кетонҳо реаксия мекунад, иони сианид атоми карбонии электрофилиро ҳадаф қарор медиҳад. Гурӯҳи карбонил пайванди қутбшудаи карбон - оксиген дорад ва атоми карбон макони электрофилӣ мебошад. Ҳамлаи ионҳои сианид пайванди нави карбон-сианидро ба вуҷуд меорад ва атоми оксигени гурӯҳи карбонил заряди манфӣ мегирад. Дар қадами навбатӣ, як манбаи протон, ба монанди об ё кислота, атоми оксигенро протон мекунад, то цианогидринро ташкил кунад. Ин реаксия баръакс аст ва мувозинатро тавассути назорати шароити реаксия ба маҳсулот танзим кардан мумкин аст.

Илова ба Imines: Дар реаксияи Стрекер илова намудани ионҳои сианид ба иони иминӣ, ки аз реаксияи альдегид ё кетон бо аммиак ба вуҷуд меояд, бо механизми шабеҳи иловаи нуклеофилӣ ба амал меояд. Иони иминий дар атоми нитроген заряди мусбат дорад ва атоми карбонро электрофилӣ мекунад. Иони сианид ба ин атоми карбон ҳамла карда, пайванди нави карбон-сианидро ташкил медиҳад ва дар натиҷа нитрили α-аминиро ба вуҷуд меорад.

Мулоҳизаҳои бехатарӣ

Таъкид кардан муҳим аст, ки сианиди натрий ниҳоят заҳролуд аст. Нафаскашӣ, воридшавӣ ё тамос бо пӯст метавонад марговар бошад. Ҳангоми кор бо сианиди натрий бояд ба протоколҳои бехатарӣ риоя карда шавад. Ин дар бар мегирад, ки таҷрибаҳо дар як сарпӯши хуб вентилятсияшуда, пӯшидани таҷҳизоти муҳофизати инфиродӣ ба монанди дастпӯшакҳо, айнакҳо ва куртаҳои лабораторӣ ва нақшаи дурусти вокуниш ба ҳолати фавқулодда дар сурати дучор шудан ба тасодуф.

хулоса

Сианиди натрий як реагенти пурқувват ва бисёрҷониба дар синтези органикӣ мебошад. Қобилияти он ҳамчун нуклеофил амал карда, пайвандҳои нави карбон-карбонро ба вуҷуд меорад, онро барои химикҳо дар синтези як қатор пайвастагиҳои органикӣ як воситаи ҳатмӣ месозад. Фаҳмидани механизмҳои реаксия бо цианиди натрий барои таҳияи роҳҳои самараноки синтетикӣ ва пешгӯии натиҷаҳои реаксия муҳим аст. Бо вуҷуди ин, аз сабаби заҳролуд будани он, истифодаи он бояд бодиққат танзим карда шавад ва барои ҳифзи некӯаҳволии химикҳо ва муҳити зист бо чораҳои эҳтиётии бехатарӣ амалӣ карда шавад.