5-Chlorovalerilo chloridas(nuoroda:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/5-chlorvaleril-chloride-cas-1575-61-7.html) yra organinis junginys, kurio struktūroje yra karboksirūgšties ir halogenų grupių. Šis junginys gali būti sintetinamas įvairiais būdais. Kai kurie iš šių metodų aprašyti toliau:
1. Pentachloracto rūgšties chlorinimas:
Pentachloracto rūgštis gaunama pridedant druskos rūgšties perteklių kambario temperatūroje. Galima atlikti šiuos veiksmus:
(1.) Paruoškite reagentus:
Pentachloracto rūgštis, fosforo oksichloridas, dejonizuotas vanduo arba sausiklis
(2.) Paruoškite reakcijos mišinį:
Į sausą reakcijos buteliuką įpilkite pentachloracto rūgšties ir fosforo oksichlorido į dejonizuotą vandenį arba sausiklį, maišydami ir atvėsinkite reakcijos medžiagą iki žemiau 0 laipsnio.
(3.) Pridėkite 5-chlorvalerilo chlorido:
Į reakcijos mišinį lėtai įpilkite {{0}}chlorovalerilo chlorido, laikydami žemesnę nei 0 laipsnių temperatūrą. Baigus pridėti, reakcijos mišinys tampa pieno baltumo.
(4.) Dėl tolimesnės reakcijos:
Laikykite reakcijos mišinį žemiau 0 laipsnio ir toliau maišykite 30 minučių, tada įpilkite tam tikrą kiekį dejonizuoto vandens arba sausiklio, kad reakcijos mišinys pasidarytų šviesiai geltonas.
(5.) Izoliuotas produktas:
Reakcijos mišinys buvo distiliuojamas vakuume, kad būtų atskirtas produktas, tada iš pradžių buvo gautas 5-chlorvalerilo chlorido produktas.
(6.) Išgrynintas produktas:
Aukščiau gautas {{0}}chlorvalerilo chlorido produktas gali būti išgrynintas perkristalizuojant dimetilkarbonate žemesnėje nei 0 laipsnių temperatūroje, o tada gryną 5-chlorvalerilo chloridą galima gauti filtruojant ir išdžiovinant.
Pažymėtina, kad chlorinimo metodo etapuose reagentai ir reakcijos mišinys turi būti laikomi sausoje ir žemoje temperatūroje, kad būtų užtikrinta sėkminga reakcija ir produkto išgryninimas. Be to, su fosforo oksichloridu reakcijos metu reikia elgtis labai atsargiai, kad būtų išvengta pavojingų cheminių reakcijų.
2. Karboksirūgštis ir 5-chloropentano rūgšties halogeninimas:
5-chloropentano rūgštis reaguoja su fosforo rūgšties trichloridu ir susidaro 5-chloropentano rūgšties chloridas. Tada jis reaguoja su merkaptoetanoliu, kad susidarytų merkaptoesteris, kuris vėliau gali būti perdirbamas į halogeninę rūgštį. Karboksirūgšties ir halogeninimo reakcijos bei detalūs jų žingsniai.
(1.) 5-chlorovalerilo chlorido karboksirūgšties reakcija
Pirma, 5-chlorovalerilo chlorido karboksirūgšties reakcijai reikia naudoti acetoną-HCl.
1 veiksmas: į dvi sausas apvaliadugnes kolbas atskirai įpilkite 5-chlorvalerilo chlorido ir acetono.
2 veiksmas: vandenilio chlorido dujos buvo pumpuojamos į vieną iš apvaliadugnių kolbų ir 2 valandas reagavo kambario temperatūroje.
3 veiksmas: reakcijos mišinį perkelkite į dalijamąjį piltuvą ir ekstrahuokite produktą eteriu
4 veiksmas: po vieną įpilkite praskiestos druskos rūgšties tirpalo, vandens ir koncentruoto NaOH, galiausiai eterio sluoksnis džiovinamas bevandene natrio sieros rūgštimi ir distiliuojamas, kad gautų galutinį produktą 5-chlorvalerilo chloridas.
(2.) 5-chlorvalerilo chlorido halogeninimo reakcija
5-Chlorovalerilo chloridas halogeninamas fosforo chloridu.
1 veiksmas: į reakcijos kolbą įpilkite 5-chlorovalerilo chlorido ir fosforo chlorido ir įkiškite stiklinę lazdelę maišyti.
2 veiksmas: įpilkite N,N-dietilformamido (DMF) pagal fosforo chlorido masę ir toliau maišykite ir maišykite.
3 veiksmas: toliau įpilkite N,N-dietilformamido, maišykite ir reguliuokite temperatūrą, kad ji neviršytų 35 laipsnių.
4 veiksmas: Reakcijai pasibaigus praskieskite produktą vandeniu.
5 veiksmas: pridėtas nedidelis natrio hidroksido kiekis, o viršutinė organinė fazė ekstrahuota eteriu.
6 veiksmas: išdžiovinkite eterio sluoksnį bevandene natrio sieros rūgštimi ir atlikite distiliavimą, kad gautumėte galutinį produktą 5-chlorovalerilo chloridas.
Apibendrinti:
Aukščiau pateikti 5-chlorovalerilo chlorido karboksirūgšties ir halogeninimo reakcijos etapai. Šios reakcijos yra dažniausiai naudojami organinės chemijos metodai. Per šias reakcijas galima susintetinti daugybę organinių junginių, kurie suteikia svarbias priemones ir metodus organinės chemijos tyrimams.
|
|
|
3. Acetono karbonilinimas ir halogeninimas:
Pirmiausia turime suprasti acetono karbonilinimo procesą. Šis procesas naudojamas anglies-anglies dvigubam ryšiui acetono viduryje paversti karbonilo grupe, todėl karbonilinimo metu kinta acetono molekulinė struktūra. Šio proceso reakcijos lygtis yra tokia:
CH3COCH3plius H2O plius Hpliusas→ CH3COCH2OI2 plius
Paprastais žodžiais tariant, kai acetonas yra veikiamas rūgštinėmis sąlygomis, jis praranda hidroksilo joną ir pakeičia jį vandenilio jonu. Dėl to padidės acetono karbonilinimo laipsnis.
Dabar galime pradėti tyrinėti 5-chlorovalerilchlorido ir acetono reakciją. Šį procesą galima suskirstyti į du etapus: pirmasis žingsnis yra acetono karbonilinimas, o antrasis – 5-chlorovalerilo chlorido halogeninimas. Žemiau pateikiamas išsamus veiksmų aprašymas.
Pirmas žingsnis: acetono karbonilinimas:
Šį veiksmą atliksime rūgščiomis sąlygomis, kaip katalizatorių pridėdami alkoholio. Galima naudoti bet kokį praskiestą rūgšties tirpalą, pvz., sieros arba druskos rūgštį. Tęskite taip:
1. Sumaišykite acetoną, druskos rūgštį ir metanolį. Paprastai naudojamas santykis 1:1:1, tačiau prireikus jį galima keisti.
2. Įkaitinkite mišinį iki reakcijos temperatūros (paprastai apie 80-100 laipsnį) ir į mišinį įpilkite šiek tiek sieros rūgšties katalizatoriaus, kad pagreitintumėte reakcijos greitį.
3. Reakcijai pasibaigus tam tikrą laiką, mišinį praskiedžiame vandeniu, kad išvalytume reakcijos produktą.
4. Vandeniui ir organiniams junginiams atskirti naudokite dalijamąjį piltuvą.
Atlikdami šį veiksmą galime paversti C=C jungtį acetone į karbonilo grupę ir taip gaminti CH3COCH2OI2 plius, acetono homokarbonilo junginys. Tai labai svarbu tolesniems atsakymams.
Antrasis žingsnis: 5-chlorvalerilo chlorido halogeninimas:
Šis veiksmas yra 5-chlorvalerilo chlorido įvedimas į reakcijos sistemą ir reakcija su acetono junginiu, kuriame yra daug karbonilo. Tęskite taip:
1. Sumaišykite acetono ir 5-chlorovalerilo chlorido junginį su dideliu karbonilo kiekiu. Paprastai maišymui naudojamas 4,5 molio acetono ir 1 molio 5-chlorvalerilo chlorido, tačiau konkretus santykis gali būti koreguojamas pagal poreikį.
2. Įpilkite natrio karbonato katalizatoriaus ir sumaišykite reagentus.
3. Tada mišinys kaitinamas iki reakcijos temperatūros (paprastai apie 80-110 laipsnio).
4. Reakcijos metu reagentai bus halogeninami per rūgštimi katalizuojamą reakciją ir šiuo metu susidarys galutinis produktas: 5-chloro-3-oksopentanoilchloridas.
5. Galiausiai gautą junginį atskiedžiame vandeniu ir vandenį atskiriame nuo organinio junginio atskyrimu.
5-Chloras-3-oksopentanoilchloridas yra tarpinis junginys, kuris gali būti naudojamas kitiems organiniams junginiams sintetinti. Viso reakcijos proceso reakcijos lygtis yra tokia:
CH3COCH2OI2 pliusplius C5H9ClO plius Na2BENDRAI3 → C7H10Clo2plius CO2plius H2O plius NaCl
Ši reakcijos lygtis apima visą acetono karbonilinimo ir 5-chlorvalerilchlorido halogeninimo procesą, kad būtų gautas galutinis produktas.
4. 5-chloropentanolio halogeninimas:
5-Chloropentanolis buvo paverstas 5-chloropentenu su tionilchloridu. Tada ši medžiaga gali būti paversta 5-chlorvaleralilo chloridu, reaguojant su fosforo rūgšties trichloridu, po to pridedant dichlormetano ir dietilo tetraacetato, kad susidarytų 5-chlorovalerino rūgšties halogeninė rūgštis. Pirmiausia turime paruošti laboratorinius reikmenis, įskaitant:
1. Reaktorius arba apvaliadugnė kolba (100 ml);
2. Natrio hidrochloridas (NaCl) ir druskos rūgštis (HCl);
3. 5-chloropentanolis ir bevandenis geležies chloridas (FeCl)3);
4. Aliuminio oksidas (Al2O3) ir anglies tetrachloridas (CCl4);
5. Eterio tirpikliai, vandens vonia ir ledo vonia.
Tada pradedame 5-chlorpentanolio halogeninimo etapą:
1 veiksmas: į sausą apvaliadugnę kolbą įpilkite 5-chlorpentanolio (1.0 ml, 10 mmol);
2 veiksmas: įpilkite druskos rūgšties (2 ml, molinis santykis 1:1) į apvaliadugnę kolbą, pašildykite iki kambario temperatūros 15 minučių;
3 veiksmas: į reagentą įpilkite 30 procentų NaCl tirpalo (2 ml), įdėkite į vandens vonią, kad sušiltų;
4 veiksmas: po visiško kaitinimo ir maišymo naudokite dalijamąjį piltuvą, kad atskirtumėte vandeninį ir organinį sluoksnį, o organinį sluoksnį surinkite į švarią apvaliadugnę kolbą;
5 veiksmas: į apvaliadugnę kolbą įpilkite bevandenio geležies chlorido (5 g) ir aliuminio oksido (5 g) ir 30 minučių maišykite kambario temperatūroje;
6 veiksmas: ekstrahavimui įpilkite anglies tetrachlorido (10 ml), ant medinio kamščio uždėkite dalijamąjį piltuvą, atskirkite organinį ir vandeninį sluoksnį, organinį sluoksnį surinkite į švarią apvaliadugnę kolbą;
7 etapas: koncentruotos druskos rūgšties tirpalo naudojimas organiniam sluoksniui parūgštinti;
8 veiksmas: organinės medžiagos ištirpinimas eterio tirpiklyje, filtravimas ir džiovinimas;
9 veiksmas: naudokite sukamąjį garintuvą, kad pašalintumėte tirpiklį, kad gautumėte 5-chlorvalerilo chloridą, halogenintą 5-chloropentanolio produktą.
Paprastai tariant, ši reakcija yra gana stabili ir saugi, o eksperimento metu galima gauti laukiamą produktą. Vykdant halogeninimo reakcijas, reikia būti ypač atsargiems, kad halogenidai nepatektų į akis ir ant odos, taip pat turi būti užtikrinta gera ventiliacija. Jei vykstant reakcijai įvyksta kokia nors neįprasta cheminė reakcija, nedelsdami sustabdykite reakciją ir imkitės atitinkamų saugos priemonių.
5. Bromosviesto rūgšties halogeninimo reakcija:
5-Chlorovalerilchlorido ir bromosviesto rūgšties halogeninimo reakcija yra įprasta organinės sintezės reakcija, o reaktyviosios funkcinės grupės jų cheminėse struktūrose gali būti naudojamos pakeitimo reakcijoms, siekiant gauti naujų organinių junginių.
Reakcijos etapai yra tokie:
(1.) Reagentų paruošimas: Pirmiausia reikia paruošti 5-chlorvalerilo chlorido ir bromosviesto rūgšties reagentus. 5-Chlorovalerilo chloridas gali būti gaunamas chloruojant 5-chlorovalerilo rūgštį ir tionilchloridą. Bromosviesto rūgštis gali būti pagaminta naudojant butanolio ir bromo pakeitimo reakciją.
(2.) Reakcijos tirpalo ruošimas: Paruoštą 5-chlorvalerilo chloridą ir bromosviesto rūgštį ištirpinkite sausame organiniame tirpiklyje, pvz., atitinkamai dichlormetane arba benzene.
(3.) Katalizatoriaus pridėjimas: įpilkite atitinkamą kiekį katalizatoriaus, paprastai naudokite natrio hidroksidą arba geležies chloridą ir pan.
(4.) Reakcijos procesas: Lėtai įpilkite du reakcijos skysčius į reaktorių ir kaitinkite reakciją. Reakcijos laikas yra kelios valandos, o reakcijos temperatūra paprastai kontroliuojama žemiau reagento virimo temperatūros.
(5.) Apdorojimas reakcijos pabaigoje: Po reakcijos reakcijos medžiagą apdorokite šaltu vandeniu arba druskos rūgšties tirpalu, kad pašalintumėte reakcijos likučius ir katalizatorių. Gautas halogenintas produktas buvo atskirtas ekstrahuojant ir atskiriant, kondensuojamas ir filtruojamas, kad gautų gryną produktą.
Reakcijos mechanizmas yra toks: Pirma, katalizatorius dar labiau parūgština bromosviesto rūgšties karboksilo grupę, todėl ją lengviau pakeisti. Antra, 5-chlorvalerilo chlorido chloralkilo grupė pakeičiama bromosviesto rūgšties karboksilo grupe, kad susidarytų halogenintas produktas. Galiausiai tirpalas filtruojamas, kad gautų gryną halogenintą produktą.
Pirmiau pateikti keli pagrindiniai sintetiniai metodai, kuriais galima gauti 5-chlorvalerilo chloridą. Sintetinio metodo pasirinkimas taip pat priklauso nuo reagentų prieinamumo, kainos ir laboratorijoje turimos įrangos bei cheminių medžiagų.