Derivate der Kohlensäure ppt-Vorlesung. Derivate der Kohlensäure. Thiole und Thioester


Beschreibung. Löslichkeit. Weißes kristallines Pulver, geruchlos, salzig-alkalischer Geschmack, wasserlöslich, in Alkohol praktisch unlöslich. Wässrige Lösungen reagieren leicht alkalisch. Beim Schütteln und Erhitzen wässriger Lösungen von NaHCO 3 auf 70 °C entsteht das Doppelsalz Na 2 CO 3 · NaHCO3.

Quittung

Natriumbicarbonat wurde 1801 vom Wissenschaftler V. Rose entdeckt. Das Medikament wird durch Sättigung von gereinigter Soda mit Kohlendioxid hergestellt:

Na 2 CO 3 · 10 H 2 O + CO 2 → 2NaHCO 3 + 9 H 2 O

Kalziumdioxid trinken

Authentizität

In der qualitativen Analyse werden Arzneibuchreaktionen für das Na + -Ion und HCO 3 - durchgeführt - Ion.

Allgemeine Reaktionen auf CO 3 2 - und HCO 3 - - Ionen:

Unter Einwirkung einer starken Mineralsäure wird eine schnelle Freisetzung von CO 2 beobachtet:

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2

CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Kalkdioxid weiß

Kohlenstoffwasser

Markante Reaktionen:

1) Carbonate können von Bicarbonaten durch die Farbe des Indikators Phenolphthalein unterschieden werden. Wenn Natriumcarbonat in Wasser gelöst wird, ist die Reaktion des Mediums leicht alkalisch und daher ist die Farbe des Indikators rosa: Na 2 CO 3 + H 2 O → NaHCO 3 + NaOH



Wenn Natriumbicarbonat gelöst wird, ist die Reaktion des Mediums sauer und der Indikator ist farblos oder leicht rosa: NaHCO 3 + H 2 O → H 2 CO 3 + NaOH

H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O

2) Mit einer gesättigten Magnesiumsulfatlösung bilden Carbonate bei Raumtemperatur einen weißen Niederschlag und Bicarbonate nur beim Kochen:

4 Na 2 CO 3 + 4 MgSO 4 + 4 H 2 O → 3 MgCO 3 Mg(OH) 2 3 H 2 O↓ + 4 Na 2 SO 4 + CO 2

2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Güte

NaHCO3: 1) erlaubt: Cl – , K + , Ca 2+ , Fe, As.

Die spezifische Beimischung von CO 3 2– wird durch Kalzinierung bei einer Temperatur von 300 o C bestimmt. Der Massenverlust muss mindestens 36,6 % betragen. Je mehr Karbonate vorhanden sind, desto geringer ist der Gewichtsverlust beim Zünden. Der theoretische Verlust beträgt 36,9 %. Die Differenz zwischen dem theoretischen Gewichtsverlust und dem im Global Fund angegebenen Wert bestimmt den zulässigen Grenzwert für Karbonatverunreinigungen im Präparat – 0,3 %.

2) Nicht erlaubt: NH 4 + Salze und Schwermetalle.

Quantifizierung

Acidimetrie, direkte Titration, die Probe wird in frisch gekochtem und abgekühltem Wasser gelöst, um CO 2 zu entfernen, titriert mit 0,5 N HCl, Methylorange-Indikator. E = M.

Anwendung. Lagerung.

Gelagert in einem gut verschlossenen Behälter. In trockener Luft ist der Stoff stabil, in feuchter Luft verliert er jedoch langsam CO 2 und bildet Na 2 CO 3.

Anwenden als Antazida innerlich, sowie äußerlich in Form von Spülungen, Spülungen, Inhalationen von 0,5 - 2 %igen Lösungen.

Merkmale der Herstellung von NaHCO 3-Injektionslösungen

NaHCO 3 -Injektionslösungen werden 30 Minuten lang bei 100 °C sterilisiert. In diesem Fall entsteht CO 2, daher werden Flaschen mit einer Injektionslösung von NaHCO 3 bei einer Temperatur von maximal 20 °C zu 2/3 des Volumens gefüllt.

Nach der Sterilisation wird die Lösung abgekühlt, bis das entstehende CO 2 vollständig gelöst ist.

Beschreibung. Löslichkeit. Farblose transparente Kristalle oder weißes kristallines Pulver, geruchlos, leicht bitterer Geschmack. Sublimiert und erodiert. Schwer löslich in Wasser, löslich in Alkohol, schwer löslich in Chloroform, Ether, Terpentin.

Quittung

Terpinhydrat gewonnen aus Pinen, einem Produkt der fraktionierten Destillation von Terpentin. Pinen wird unter Einwirkung von Schwefelsäure in der Kälte 10 Tage lang hydratisiert. Anschließend wird mit Soda neutralisiert, das Terpenhydrat abgetrennt, gereinigt und umkristallisiert.

Authentizität

Allgemeine Reaktionen

Drogen werden identifiziert Postalkoholisches Hydroxyl:

1) Reaktion zur Bildung von Estern mit Säuren. Diese Eigenschaft wird bei der Herstellung von Validol genutzt. Bei der Veresterung von Menthol und Terpinhydrat mit Essigsäureanhydrid fallen Acylderivate in Form eines weißen Niederschlags an, dessen Schmelzpunkt bestimmt werden kann.

2) Oxidationsreaktion. Menthol wird durch schwache Oxidationsmittel zu Keton-Menthon oxidiert. Wenn Menthol starken Oxidationsmitteln ausgesetzt wird, zerfällt es in Ameisen-, Essig-, Butter- und Oxalsäure.

Spezifische Reaktionen

Terpinhydrat Wenn es während des Verdampfungsprozesses mit einer alkoholischen Eisenchloridlösung interagiert, bildet es an verschiedenen Stellen des Verdunstungsbechers eine karminrote, violette und grüne Färbung. Bei Zugabe von Benzol zu den Oxidationsprodukten entsteht eine blaue Farbe.

Terpenhydrat wird auch durch eine Dehydratisierungsreaktion in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure entdeckt, wodurch eine Trübung und ein aromatischer Geruch entstehen:

Güte

Terpinhydrat. 1) Erlaubt:

Sulfatasche und Schwermetalle.

.iiolnal Säure

in einem freien Staat

existiert nicht, zerfällt in u.i^o. als zweibasige Säure

In vielen Fällen kann es eine Reihe funktioneller Derivate bilden: teilweise und vollständige Säurehalogenide, Ester, Amide usw.

CHLORIDHYDRIDE

Kohlensäuremonochlorid, Chlorkohlensäure

Kohlensäurechlorid, Phosgen

Phosgen ist ein vollständiges Säurechlorid der Kohlensäure!, übersetzt heißt es – aus Licht geboren. Erhalten durch Mischen der Gase Kohlenstoff(II)-oxid und Chlor. Die Reaktion findet nur bei Bestrahlung mit UV-Licht statt:

co + C12 -- g=o

Phosgen ist ein erstickendes Gas mit „Kip“-Effekt und riecht nach frisch gereiftem Heu. Seine Dämpfe sind schwerer als Luft und reizen die Lunge, was zu Schwellungen führt.

Chemische Eigenschaften. 1. Wechselwirkung mit H20. Als Chlorhydrid zersetzt es sich leicht mit Wasser unter Bildung von Kohlensäure und Salzsäure.

2. Interaktion mit a*p*piaki*p

H. Wechselwirkung mit Alkoholen

Kohlensäureamide

Das Teilamid der Kohlensäure wird Cariaminsäure genannt.

Säure:

Karbaminsäure ist instabil und kommt nicht in freiem Zustand vor, da sie sich bei Raumtemperatur leicht zersetzt:

Auch Carbaminsäurederivate zersetzen sich leicht.

Erhitzen von Ammoniumcarbamat führt zu seiner Zersetzung in Harnstoff und HO:

Carbaminsäureester! werden Urethane genannt. Allgemein

Urethane-Formel:

Carbonsäuren

Sie werden aus Phosgen und dem entsprechenden Alkohol unter Einwirkung von Ammoniak gewonnen:

oder aus Diethylether der Kohlensäure! - Reaktion mit Ammoniak:

Urethane sind Stoffe mit unterschiedlichen Schmelzpunkten

und dienen zur Identifizierung von Alkoholen. Sie werden als Schlafmittel verwendet.

Harnstoff – Kohlensäurediamid:

Harnstoff ist das Endprodukt des Proteinabbaus. Sie

hat große biochemische Bedeutung.

Harnstoff wurde erstmals 1828 von Wöhler aus dem Ammoniumsalz der Cyansäure gewonnen:

In der Industrie wird Harnstoff aus gewonnen. und 1h!!.,:

Harnstoff ist eine farblose, in Wasser gut lösliche, kristalline Substanz neutraler Natur.

Chemische Eigenschaften. 1. Wechselwirkung von Harnstoff mit Säuren. Die Protonierung von Harnstoff erfolgt am Sauerstoffatom, da die Basizität der -1CH-Gruppen deutlich reduziert ist

als Ergebnis der Paarung:

26. Derivate der Kohlensäure

2. Hydrolyse von Mehl. Harnstoff lässt sich beim Erhitzen leicht hydro-

lysiert mit Wasser oder wässrigen Lösungen von Säuren und Laugen.

3. Wechselwirkung mit salpetriger Säure. bei der Interaktion

Mit salpetriger Säure zersetzt sich Harnstoff unter Freisetzung von Stickstoff, Kohlenoxid und Wasser:

4. Verhältnis von Harnstoff zu Wärme. Beim Erhitzen von Harnstoff entsteht Biuret:

Iuret löst sich gut in Wasser.

Weiteres Erhitzen führt zur Bildung von Cyanursäure

Carbonsäuren

Cyanursäure ist in Wasser nicht löslich, mit einer Lösung von ^u^o^

in Gegenwart von 1ChH3 bildet es eine komplexe, lilafarbene Verbindung.

5. Harnstoff reagiert mit Acylierungsreagenzien unter Bildung von Acylharnstoff. 1H-Acylderivate von Harnstoff werden Ureide genannt.

Harnstoff und seine Derivate werden häufig in der Synthese verwendet

Medikamente.

Unter normalen Bedingungen ist Phosgen ein Gas, das bei einer Temperatur zu einer Flüssigkeit kondensiert. pennen. und Dichte

Phosgen ist sehr giftig. Es hat eine starke Wirkung auf die Atemwege und Schleimhäute. Während des Ersten Weltkriegs wurde es verwendet, da es einen stechenden, erstickenden Geruch hatte.

Wenn es Wasser (oder besser wässrigem Alkali) ausgesetzt wird, zersetzt es sich unter Bildung von Salzsäure und Kohlendioxid:

Phosgen wird aus Chlor und Kohlenmonoxid in Gegenwart eines speziell behandelten Katalysators zur Erhöhung seiner Porosität gewonnen:

Phosgen dient als Ausgangsstoff für die Synthese verschiedener organischer Verbindungen.

Schwefelkohlenstoff Von den schwefelhaltigen Kohlensäurederivaten wird häufig Schwefelkohlenstoff verwendet. Es handelt sich um eine farblose, bewegliche Flüssigkeit mit einer Temperatur von ca. pennen. mit ätherischem Geruch (technischer Schwefelkohlenstoff, hat einen unangenehmen Geruch, der an den Geruch von Rettich erinnert). Schwefelkohlenstoff ist giftig und hochentzündlich, da sich seine Dämpfe bei niedrigen Temperaturen entzünden.

Schwefelkohlenstoff wird als Ausgangsprodukt für die Synthese von Tetrachlorkohlenstoff (S. 74), bei der Herstellung von Viskosefasern (S. 345) sowie als Lösungsmittel für Fette usw. verwendet.

Schwefelkohlenstoff wird durch Überleiten von Schwefeldampf gewonnen. heiße Kohle:

Der derzeit kostengünstigste Weg zur Gewinnung von Schwefelkohlenstoff ist die Wechselwirkung von Methan mit Schwefeldampf über Kieselgel:

Harnstoff (Harnstoff) ist ein vollständiges Amid der Kohlensäure:

Es ist einer der ersten organischen Stoffe, der synthetisch aus anorganischen Stoffen gewonnen wurde (Wöhler, 1828).

Harnstoff ist eine kristalline Substanz mit einer Temperatur von ca. pl. 133 °C, leicht löslich in Wasser und Alkohol. Mit einem Äquivalent Säuren bildet es Salze, zum Beispiel:

Wenn Harnstofflösungen in Gegenwart von Säuren oder Laugen erhitzt werden, hydrolysiert sie leicht zu Kohlendioxid und Ammoniak:

Bei der Reaktion von salpetriger Säure mit Harnstoff entstehen Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser:

Beim Erhitzen von Harnstoff mit Alkoholen entstehen Urethane – Ester der Carbaminsäure

Urethane sind kristalline Substanzen, die in Wasser löslich sind.

Wenn Harnstoff mit Formaldehyd in neutraler oder leicht alkalischer Umgebung bei einer Temperatur von etwa 30 °C reagiert, entstehen Monomethylolharnstoff und Dimethylolharnstoff:

Diese Derivate bilden beim Erhitzen in saurer Umgebung Harnstoffpolymere – die Basis gängiger Kunststoffe – Aminoplaste (S. 331) und Klebstoffe zum Kleben von Holz.

Harnstoff (Harnstoff) spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel tierischer Organismen; ist das Endprodukt des Stickstoffstoffwechsels, bei dem stickstoffhaltige Substanzen (z. B. Proteine), die im Körper eine Reihe komplexer Umwandlungen durchlaufen haben, in Form von Harnstoff (daher der Name) mit dem Urin ausgeschieden werden.

Harnstoff ist ein konzentrierter Stickstoffdünger (enthält 46 % Stickstoff) und wird von Pflanzen schnell aufgenommen. Darüber hinaus wird Harnstoff erfolgreich zur Viehfütterung eingesetzt.

Derzeit wird Harnstoff zur Abtrennung paraffinischer Kohlenwasserstoffe normaler Struktur aus Erdölprodukten verwendet. Tatsache ist, dass Harnstoffkristalle „kristalline Poren“ bilden, die so eng sind, dass Kohlenwasserstoffe mit normaler Struktur in sie eindringen, Kohlenwasserstoffe mit einer verzweigten Kette jedoch nicht eindringen können. Daher adsorbieren Harnstoffkristalle nur Kohlenwasserstoffe normaler Struktur aus der Mischung, die nach dem Auflösen des Harnstoffs von der wässrigen Schicht abgetrennt werden.

In der Industrie wird Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxid bei 185 °C und Druck gewonnen

Thiocarbamid Kristalline Substanz; temp, pl. 172°C. Leicht löslich in Wasser, schwer löslich in Alkohol. Thiocarbamid kann durch Einwirkung von Schwefelwasserstoff auf Cyanamid hergestellt werden

oder durch Erhitzen von Ammoniumthiocyanat. Wird zur Herstellung von Harnstoffpolymeren verwendet.


Kohlensäurechlorid – Phosgen:

Wie alle Säurechloride besitzt Phosgen eine hohe Acylierungsfähigkeit:

Kohlensäureamide

1) Carbaminsäure

Carbaminsäure– Halbamid (Säureamid) der Kohlensäure – instabil:

2) Harnstoff

Harnstoff– Harnstoff, Kohlensäurediamid:

Harnstoff ist das wichtigste Endprodukt des Proteinstoffwechsels bei Säugetieren. Ein Erwachsener scheidet täglich 20-30 g Harnstoff mit dem Urin aus.

Wöhlers Synthese (1828).

Industrielles Verfahren zur Herstellung von Harnstoff

Harnstoff ist ein Großprodukt der chemischen Industrie (die Weltproduktion beträgt mehr als 100 Millionen Tonnen pro Jahr). Es wird häufig als Stickstoffdünger und zur Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen verwendet. In der chemischen und pharmazeutischen Industrie wird es zur Herstellung von Barbituraten verwendet.

Chemische Eigenschaften von Harnstoff

1) Basizität:

2) Zersetzung beim Erhitzen:

3) Zersetzung durch salpetrige Säure

Anhand der freigesetzten Stickstoffmenge kann Harnstoff quantitativ bestimmt werden

(Van-Slyke-Methode).

3) Guanidin

Guanidin hat eine ungewöhnlich hohe Basizität, vergleichbar mit der von anorganischen Alkalien. Dies ist auf den hohen Grad an struktureller Symmetrie seiner protonierten Form und die maximale Delokalisierung der (+)-Ladung zurückzuführen:

Guanidinreste finden sich in einigen Naturstoffen und Arzneimitteln, zum Beispiel:

Schwefel in organischen Verbindungen weist unterschiedliche Oxidationsgrade auf.

Thiole und Thioester

Beim Ersetzen eines Halogens durch eine SH-Gruppe entstehen Thiole:

Thiole sind saurer als Alkohole:

Thiolat-Anionen sind starke Nukleophile; bei Wechselwirkung mit Halogenderivaten bilden sie Thioester:

Das Schwefelatom in Thioethern ist das Zentrum der Basizität und Nukleophilie; bei der Wechselwirkung mit Halogenderivaten bilden Thioether Trialkylthioniumsalze:

Thiole werden unter milden Bedingungen leicht oxidiert und bilden Disulfide:

Die Richtung der Reaktion ändert sich, wenn

RH-Potenzial der Umgebung: bei hohem RH-Potenzial – nach rechts, bei niedrigem RH-Potenzial – nach links. Thiol-Disulfid-Umwandlungen spielen eine wichtige Rolle bei der Strukturbildung und Regulierung der Funktionen natürlicher Proteine.

Sulfoxide und Sulfone

Bei der Oxidation von Thioethern fügt ein Schwefelatom Sauerstoff hinzu und es entstehen nacheinander Sulfoxide und Sulfone:

Dimethylsulfoxid (DMSO, Dimexid)- farblose Flüssigkeit mit Siedetemperatur. 189°C, löslich in Wasser und organischen Lösungsmitteln. Wird häufig in der organischen Synthese als polares aprotisches Lösungsmittel verwendet.
Aufgrund seiner Fähigkeit, schnell durch die Haut zu diffundieren und darin gelöste Substanzen zu transportieren, wird es in der Pharmazie als Bestandteil medizinischer Salben verwendet.

Sulfonsäuren (Sulfonsäuren)

Sulfonsäuren (oder Sulfonsäuren) Verbindungen enthaltend Sulfogruppe:

Methoden zur Herstellung von Sulfonsäuren
1) Aliphatische Sulfonsäuren

2) Aromatische Sulfonsäuren werden durch Sulfonierung von Benzol und seinen Derivaten erhalten (siehe „Chemische Eigenschaften von Arenen“)

Chemische Eigenschaften von Sulfonsäuren

Sulfogruppe –

1) starker Elektronenakzeptor;
2) sie hat hoher Säuregehalt(vergleichbar mit Schwefelsäure);
3) wann nukleophil Angriff auf ein benachbartes C-Atom kann ersetzt werden für andere Reste.
4) Hohe Polarität und Hydratationsfähigkeit sind der Grund Löslichkeit Sulfonsäuren in Wasser.

1) Säure
In wässriger Umgebung sind Sulfonsäuren nahezu vollständig ionisiert:

Mit Alkalien bilden sie wasserlösliche Salze:

2) Ersatz der Sulfogruppe durch andere Reste

3) Bildung von Derivaten an der Sulfogruppe

KOHLENSÄURE

Kohlensäure kann formal als Carbonsäure betrachtet werden, die anstelle eines Kohlenwasserstoffrestes eine Hydroxylgruppe enthält.

Die Eigenschaften von Kohlensäurederivaten ähneln grundsätzlich den Eigenschaften von Carbonsäurederivaten. Der Unterschied zu Carbonsäuren besteht darin, dass Kohlensäurederivate durch die Substitution einer oder zweier Hydroxylgruppen entstehen.

Daher handelt es sich bei beiden um bifunktionelle Verbindungen. Dies eröffnet zusätzliche Möglichkeiten zur Variation ihrer Struktur und macht symmetrische Strukturen auch zu einem potenziellen Rohstoff für die Herstellung von Polykondensationspolymeren.

Schauen wir uns einige der wichtigsten Derivate der Kohlensäure an.


Phosgen Chlorkohlensäure

Phosgen ist eine stabile Verbindung, Chlorkohlensäure ist instabil, ihre Derivate, beispielsweise Ester, sind bekannt.

Phosgen entsteht durch radikalische Chlorierung von Kohlenmonoxid (II)

Phosgen- und Chlorkohlensäureester weisen die Eigenschaften von Carbonsäurechloriden auf, sind jedoch im Gegensatz zu letzteren bei nukleophilen Substitutionsreaktionen reaktiver. Sie sind Reagenzien zur Herstellung von Estern der Kohlen- und Chlorkohlensäure.


Werden Phenole als Reagens eingesetzt, kommt es zur Bildung von Diarylcarbonaten.


Phosgen ist eine bifunktionelle Verbindung und wird daher zur Herstellung von Kunststoffen – Polycarbonaten – verwendet.

Ester der Kohlensäure

Diese Verbindungen weisen die Eigenschaften gewöhnlicher Carbonsäureester auf, einschließlich der Fähigkeit, Esterkondensationsreaktionen einzugehen, und werden daher in der organischen Synthese verwendet, um eine organische Alkoxycarbonylgruppe in die Struktur einzuführen.


Kohlensäureamide

Ein typischer Vertreter der Kohlensäureamide ist Harnstoff (Harnstoff)

In der Industrie kann es aus Ammoniak und CO 2 gewonnen werden


Der Prozess wird bei 180-200 0 C, 18-20 MPa und 100 % NH 3-Überschuss durchgeführt . Substituierte Harnstoffe können durch Reaktion von Phosgen mit Aminen hergestellt werden

Diese Reaktion erfolgt schrittweise unter Bildung des Carbaminoylchlorid-Zwischenprodukts



Es ist ersichtlich, dass die Synthese substituierter Harnstoffe die Verwendung eines Aminüberschusses erfordert. Wird die Reaktion im Überschuss an Phosgen durchgeführt, so entsteht quantitativ Carbaminoylchlorid (Reaktion (1)). Letzteres kann zur Gewinnung von Isocyanaten RN=C=O genutzt werden:

Darüber hinaus wird die Reaktion unter Bedingungen der Dissoziation des in Stufe (1) gebildeten und erneut an Reaktion (1) beteiligten Aminhydrochlorids durchgeführt.

Wenn wir die Reaktionen (1), (3), (4) zusammenfassen, erhalten wir die Stöchiometrie des Isocyanatsyntheseprozesses

Isocyanate werden zur Herstellung von Urethanen (Estern der Carbaminsäure) verwendet.

Die Carbaminsäuren RNHCOOH, bei denen es sich um Amide handelt, sind instabil und zerfallen leicht in Amine (Ammoniak) und CO 2


Von praktischer Bedeutung sind Diisocyanate, die bei Copolymerisation mit zweiwertigen Alkoholen Polyurethane bilden.



Polyurethane werden zur Herstellung von synthetischen Fasern, Kautschuken, Klebstoffen und Lacken verwendet. Daraus werden Schaumstoffe gewonnen, denen bei der Polymerisation etwas Wasser zugesetzt wird, das einen Teil der Isocyanitgruppen unter Freisetzung von Kohlendioxid hydrolysiert.

CO 2 schäumt das Polymer auf und verleiht ihm eine poröse Struktur.

Eine weitere Methode zur Herstellung von Urethanen (Carbamaten) ist die Amidierung von Chlorkohlensäureestern:

Viele Ester substituierter Carbaminsäuren sind wertvolle Pestizide, die sich unter natürlichen Bedingungen recht leicht unter Bildung wenig toxischer Verbindungen zersetzen. Harnstoff selbst wird in der Landwirtschaft häufig als hochwertiger Dünger und Futtermittelzusatz eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete von Harnstoff sind die Harnstoffentparaffinierung und die Synthese von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen