Бром: свойства и значение для здоровья, применение. Бром: История открытия
Бром? Присутствие микроэлементов в человеческом организме исчисляется весьма малыми величинами, ведь это такие вещества, которых в нашем теле менее 0,015 г. От массы органа или ткани их содержание составляет тысячные доли процента и меньше(10 -2 до 10 -7 %), поэтому их называют также следовыми элементами . Но, несмотря на столь мизерное наличие, достаточное количество этих веществ является немаловажным условием полноценного функционирования всех систем и органов. Одним из таких минералов является . О его свойствах и значении для здоровья пойдёт речь в данной статье, также будут раскрыты основные направления его применения в лечебных и профилактических целях.
Бром: История открытия
Интересна история открытия брома , остававшегося последним белым пятном среди галогенов. Параллельно его выделили из разных веществ сразу двое химиков: в 1825 году студент Гейдельбергского университета К. Левиг при воздействии хлора на минеральную воду и французский химик А. Балар , изучавший растения болот, – при реакции хлорной воды с золой водорослей. Однако пока Левиг пытался получить большее количество нового вещества, Балар уже опубликовал отчёт о своём открытии в 1826 году, обретя благодаря этому мировую известность. Полученную субстанцию Балар хотел назвать латинским словом «мурид», что означает «рассол». Однако соляная кислота именовалась муриевой, а соли, производные от неё – муриатами, и во избежание терминологической неразберихи в научном сообществе было решено назвать обнаруженный минерал бромом, что переводится с древнегреческого как «зловоние». Бром и впрямь обладает удушливым, малоприятным запахом. В русской химической науке на протяжении ХIХ столетия этот микроэлемент обозначался как вром, вромид и мурид.
Бром в оптимальной природной форме и дозировке содержится в продуктах пчеловодства — таких как цветочная пыльца, маточное молочко и трутневый расплод, которые входят в состав многих натуральных витаминно-минеральных комплексов компании «Парафарм»: «Леветон П », «Элтон П», «Леветон Форте», «Апитонус П», «Остеомед», «Остео-Вит», «Эромакс», «Мемо-Вит» и «Кардиотон». Именно поэтому мы уделяем столько внимания каждому природному веществу, рассказывая о его важности и пользе для здоровья организма.
Химические и физические
свойства брома
Рассказ о химических и физических свойствах брома предварим описанием его места в периодической таблице химических элементов Менделеева. В ней он располагается под символом Br (от лат. Bromum) под 35-м номером в 17-й группе, где находятся галогены (фтор, хлор, бром, йод и астат). Это неметаллы и активные окислители , не представленные в природе самостоятельно, а только в составе соединений, так как они отличаются высокой химической реактивностью, соединяясь практически со всеми простыми веществами. Есть всего 2 элемента, чьи простые вещества пребывают в жидком виде в нормальных условиях – это ртуть и бром, и всего один жидкий неметалл – бром, представляющий собой красно-бурую, дымящуюся коричневатым паром, ядовитую жидкость . Кристаллизуется бром только при температуре -7,25 °С, а закипает при +59 °С. Растворяется в H 2 O (получается так называемая бромная вода), но лучше – в органических растворителях.
В чистом виде бром представлен 2-атомной молекулой – Br 2 , но высокая химическая активность не позволяет ему находиться в природе в свободном состоянии, поэтому он встречается в составе бромидов (соединений с металлами). По содержанию в земных недрах и горных породах он занимает 50-е место, так что его природным источником в большей степени выступают солёные озёра и моря; подземные воды, сопровождающие нефть. Присутствует он и в воздухе, больше – в приморских местностях. Однако при производственной утечке пары брома оказывают отравляющее и удушающее действие на людей.
Свойства брома позволяют широко применять его для производства добавок к топливу, ядохимикатов в сельском хозяйстве, веществ, замедляющих горение, светочувствительного агента бромида серебра в фотоделе, лекарственных препаратов. Работа с этим микроэлементом требует предельной осторожности и соблюдения техники безопасности. Перчатки, спецодежда и противогаз – ваши лучшие союзники при общении с данным веществом.
Значение брома
для организма
человека
Чистый бром – высокотоксичное вещество! Только 3 грамма элементарного брома при попадании внутрь вызывают отравление , а 35 граммов смертельны. Соприкосновение с жидким бромом чревато болезненным, плохозаживляемым ожогом. 0,001 % брома в воздухе вызывают кашель, удушье, головокружение, кровотечение из носа, а превышение этой цифры грозит дыхательными спазмами и летальным исходом. Однако, несмотря на ядовитость, значение брома для организма человека трудно приуменьшить. Он является микроэлементом, содержащимся в наших органах и тканях: мозге, крови, печени и почках, в щитовидной железе, мышечных тканях и костях… В малых количествах он необходим нам!
Бром оказывает влияние на центральную нервную систему . Аккумулируясь в коре головного мозга, он регулирует деятельность нейронов, отвечая за баланс между реакциями возбуждения и торможения. При необходимости он посредством мембранных ферментов усиливает торможение, чем и обусловлено его успокаивающее действие.
Важен этот микроэлемент и для эндокринной системы , так как он выступает своеобразной альтернативой йода и уменьшает потребность щитовидной железы в йоде, предупреждая её разрастание – возникновение эндемического зоба.
Роль брома в работе желудочно-кишечного тракта обусловлена его активирующим действием на пищеварительные ферменты :
- пепсин (необходим для расщепления белков);
- амилазу (расщепляет углеводы);
- липазу (растворяет и сортирует жиры при переваривании).
Вопрос о влиянии брома на половую активность мужчин окутан мифами. В частности, о том, что раньше заключённым в тюрьмах, пациентам психиатрических отделений больниц и солдатам в армии в пищу добавлялся данный минерал в целях ослабления эректильной функции. Долгое время полагалось, что бром, оказывая общее успокоительное действие на организм , угнетает и сексуальную сферу. Однако позднейшие исследования доказали совсем противоположный эффект от приёма бромистых препаратов , способствующих стабилизации половой системы у мужчин, увеличению семенной жидкости и количества сперматозоидов в ней.
Бром выводится из организма с мочой и при потоотделении. Так что его поступление извне через продукты питания (а при необходимости – в фармакологических препаратах) необходимо. Однако выведение его – процесс длительный, поэтому возможно повышение его концентрации в органах и тканях, что весьма опасно для здоровья.
Как сказывается недостаток брома
на здоровье человека?
Недостаток брома может вызвать ряд серьёзных функциональных нарушений. В детском и подростковом возрасте его дефицит может привести к замедлению роста, а для взрослых людей чреват уменьшением продолжительности жизни. Проблемы с засыпанием, неврастенические и истерические проявления, анемия, вызванная падением уровня гемоглобина, увеличение риска самопроизвольного выкидыша у беременных женщин, ослабление половых функций, проблемы с пищеварением, обусловленные снижением кислотности, – всё это может быть следствием недостатка данного минерала. Причинами этого состояния являются метаболические отклонения или злоупотребление мочегонными средствами, способствующими выведению брома из организма. Диагностировать нехватку брома и назначить лечение должен обязательно специалист, а заниматься самолечением без консультаций с врачом в данном случае категорически не рекомендуется.
Передозировка бромом
Не менее опасна и передозировка бромом , возникающая исключительно в связи с употреблением фармакологических препаратов. Её характерными симптомами будут аллергические кожные высыпания, воспалительные проявления на кожных покровах, нарушения в работе желудочно-кишечного тракта, депрессия и упадок сил, проблемы со сном, заторможенность, бронхит и ринит как реакция на отравляющее действие брома. Страдает нервная система, органы восприятия (зрение и слух), ухудшаются психические процессы, когнитивные (связанные с восприятием) функции.
Переизбыток брома может привести к летальному исходу, поэтому при подозрении на передозировку следует срочно перестать употреблять бромсодержащие лекарства и обратиться к врачу для их отмены или коррекции дозы.
Приём препаратов брома
в
лечебных и профилактических целях
Изучение воздействия бромидов на здоровье человека и введение их во врачебную практику началось практически сразу после открытия брома – в 19 веке, так что приём препаратов брома – испытанное средство в клинической медицине.
Русский физиолог И. П. Павлов внёс значительный вклад в исследование влияния бромсодержащих соединений на нервную деятельность. Его эксперименты над собаками доказали эффективность брома при неврозах , причём назначаемые дозы бромидов должны соотноситься с типом высшей нервной деятельности (при сильном типе требуются более высокие дозы).
Бромиды как седативные препараты применяются при нервно-психических расстройствах, бессоннице, повышенной возбудимости, истерии и неврастении, судорогах , а вот для лечения эпилепсии почти перестали использоваться. Сегодня врачи в целом с осторожностью назначают бромиды в связи с медленным выведением из организма и опасностью развития бромизма – хронической интоксикации бромом . В силе остаётся такое показание к назначению бромсодержащих лекарств, как нарушение согласованности между корой головного мозга и органами, системами, что часто имеет место при язве желудка и двенадцатиперстной кишки, на раннем этапе развития гипертонии.
В числе распространённых препаратов, содержащих бром , – калия бромид, натрия бромид, «Адонис-бром», «Бромкамфора» и другие, как пероральные в форме порошков и растворов, так и внутривенные. Бромид натрия применим для электрофореза – при болезненных воспалительных процессах, при опоясывающем лишае. Дозировка бромидов предполагает приём по 0,1–1 грамму трижды в сутки.
Суточная потребность в броме
Для усиления кислотности желудочного сока и активации половой функции у мужчин, профилактики нервных расстройств врачи рекомендуют принимать 3–8 мг . Это суточная потребность в броме для здорового человека. Многие биологически активные добавки включают этот микроэлемент вместе с другими минералами. В среднем 1 мг поступает в наш организм вместе с пищей.
Содержание брома
в продуктах
питания
Зная, каково содержание брома в продуктах питания, можно увеличить его поступление внутрь без употребления фармакологических препаратов. Этот микроэлемент накапливается во многих растениях, забирающих его из недр и связывающих в органические нетоксичные соединения и соли.
Особенно богаты им:
- горох,
- фасоль,
- чечевица,
- различные орехи и
- зерновые культуры (ячмень, пшеница и др.).
Из морской воды вбирают его в свой состав
- ламинарии и иные водоросли,
- морская рыба.
Из каменной соли мы можем также получить некоторое количество брома. Содержится он и в молокопродуктах, макаронных и хлебных продуктах из твёрдых сортов пшеницы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Бром - тридцать пятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Br от латинского «bromum». Расположен в четвертом периоде, VIIA группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 35.
Подобно хлору бром находится в природе преимущественно в виде солей калия, натрия и магния. Бромиды металлов содержатся в морской воде, в некоторых озерах и подземных рассолах.
В обычных условиях бром - красно-коричневая жидкость (рис. 1), малорастворимая в воде. При охлаждении водного раствора брома выделяются кристаллогидраты кларатного типа Br 2 ×8H 2 O. Хорошо растворим в органических растворителях (спирт, бензол, эфир, сероуглерод и т.д.).
Рис. 1. Бром. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса брома
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительной атомной массой элемента называют отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы атома углерода.
Относительная атомная масса безразмерна и обозначается A r (индекс «r» — начальная буква английского слова relative, что в переводе означает «относительный»). Относительная атомная масса атомарного брома равна 79,901 а.е.м.
Массы молекул, также как массы атомов выражаются в атомных единицах массы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительной молекулярной массой вещества называют отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.
Молекулярной массой вещества называется масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Известно, что молекула брома двухатомна - Br 2 . Относительная молекулярная масса молекулы водорода будет равна:
M r (Br 2) = 79,901 × 2 ≈160.
Изотопы брома
Известно, что в природе бром может находиться в виде двух стабильных изотопов 79 Br (50,56%) и 81 Br (49,44%). Их массовые числа равны 79 и 81 соответственно. Ядро атома изотопа брома 79 Br содержит тридцать пять протонов и сорок четыре нейтрона, а изотопа 81 Br - столько же протонов и сорок шесть нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы брома с массовыми числами от 67-ми до 97-ми, а также четырнадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 82 Br с периодом полураспада равным 35,282 часов.
Ионы брома
На внешнем энергетическом уровне атома брома имеется восемь электронов, которые являются валентными:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 .
В результате химического взаимодействия бром либо отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион, либо принимает электроны от другого атома, т.е. является их акцептором и превращается в отрицательно заряженный ион:
Br 0 +1e → Br 1- ;
Br 0 -1e → Br 1+ ;
Br 0 -3e → Br 3+ ;
Br 0 -5e → Br 5+ ;
Br 0 -7e → Br 7+ .
Молекула и атом брома
Молекула брома состоит из двух атомов - Br 2 . Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу брома:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
К открытию брома привели исследования французского химика А. Балара, который в 1825 году, действуя хлором на водный раствор, полученный после промывания золы морских водорослей, выделил темно-бурую дурно пахнущую жидкость. Эту жидкость он назвал муридом (от лат. muria -рассол) и послал сообщение о своем открытии в Парижскую академию наук. Комиссия назвала новый элемент бромом в связи с тем, что у брома тяжелый, неприятный запах паров (от греческого brwmoz - зловоние).
Нахождение в природе, получение:
Содержание брома в земной коре (1,6*l0 -4 % по массе) оценивается в 10 15 -10 16 т. Бром - постоянный спутник хлора. Бромистые соли (NaBr, KBr, MgBr 2) встречаются в отложениях хлористых солей (в поваренной соли до 0,03%, в калийных солях - сильвине и карналлите - до 0,3%), а также в морской воде (0,065%), рапе соляных озёр (до 0,2%) и подземных рассолах, обычно связанных с соляными и нефтяными месторождениями (до 0,1%).
Исходным сырьём для промышленноого получения брома служат морская вода, озёрные и подземные, содержащие бром в виде бромид-иона. Бром выделяют при помощи хлора и отгоняют из раствора водяным паром или воздухом. Из получаемой бромовоздушной смеси бром улавливают химическими поглотителями. Для этого применяют растворы бромистого железа. Из полученных полупродуктов бром выделяют действием хлора или кислоты. Далее бром отделяют от воды и очищают от примеси хлора дистилляцией.
В лабораториях также используют процессы, основанные на окислении бромидов:
6KBr + K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 = 3Br 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + 4K 2 SO 4 + 7H 2 O
Физические свойства:
Бром - единственный неметалл, жидкий при комнатной температуре. Простое вещество представляет собой тяжелую красно-бурую жидкость с неприятным запахом (плотность при 20°C - 3,1 г/см 3 , температура кипения +59,82°C), пары брома имеют желто-бурый цвет. При температуре -7,25°C бром затвердевает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы со слабым металлическим блеском. В воде бром растворим лучше других галогенов (3,58 г/100 г Н 2 О при 20°С) - "бромная вода ". Значительно лучше растворим бром в органических растворителях, чем пользуются для извлечения его из водных растворов.
Химические свойства:
Бром является сильным окислителем, он непосредственно реагирует почти со всеми неметаллами (за исключением инертных газов, кислорода, азота и углерода) и многими металлами:
2P + 3Br 2 = 2PBr 3 ; 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
В водной среде бром окисляет нитриты до нитратов, аммиак до азота, иодиды до свободного иода, серу и сульфиты до серной кислоты:
2NH 3 + 6Br 2 = N 2 + 6HBr; 3Br 2 + S + 4H 2 O = 6HBr + H 2 SO 4
При взаимодействии брома с растворами щелочей образуются соответствующие бромиды и гипобромиты (на холоду) или броматы:
Br 2 + 2NaOH = NaBr + NaBrO + H 2 O (при t
Для брома характерны соединения с нечетными степенями окисления: -1, +1, +3, +5, +7.
Важнейшие соединения:
Бромоводород HBr
- ядовитый бесцветный газ с резким запахом, дымящий на воздухе из-за взаимодействия с парами воды. Хорошо растворим в воде: при 0° C в одном объеме воды растворяется 612 объемов бромоводорода. Раствор - сильная одноосновная бромоводородная кислота
. Соли - бромиды
бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде (нерастворим AgBr, бледно-желтого цвета).
Оксид брома(I) Br 2 O.
, газ коричневого цвета. Образуется при действии брома на HgO в CCl 4 . Свойства...
Бромноватистая кислота HBrO
- сильный окислитель. Образуется при растворении брома в воде, под действием света разлагается на HBr и кислород; обладает слабыми кислотными свойствами, существует только в растворе. Соли - гипобромиты
, KBrO, NaBrO - получены в свободном состоянии в виде кристаллогидратов. Все они очень неустойчивы, при нагревании (или подкислении растворов) распадаются на бромид и бромат:
3КВrO = 2KBr + KBrO 3
Бромиты
, соли неизвестной даже в растворе бромистой кислоты HBrO 2 - образуются при окислении гипобромитов бромом в щелочной среде: Ba(BrO) 2 + 2Br 2 + 4KOH = Ba(BrO 2) 2 + 4KBr + 2H 2 O
Бромноватая кислота
, HBrO 3 - концентрированный раствор представляет собой бесцветную сиропоообразную жидкость.
Соли - броматы
. Бромноватая кислота и броматы являются сильными окислителями:
2S + 2NaBrO 3 = Na 2 SO 4 + Br 2 + SO 2
Бромная кислота
HBrO 4 существует в водных растворах с концентрацией, не превышающей 6 моль/л. Несмотря на то, что HBrO 4 - самый сильный окислитель среди кислородных кислот брома, реакции с ее участием протекают очень медленно.
Трехфторид брома
, BrF 3 - красная жидкость с т. кип. 126°C , образуется в результате прямой реакции брома с фтором. С водой и органическими веществами взаимодействует со взрывом. По отношению к неорганическим соединениям ведет себя как сильный фторирующий агент.
Применение:
Бром и его соединения широко применяются в основном органическом синтезе. Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество. Соединения брома используются для создания антипиренов - добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам. Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива. 1,2-дибромэтан применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе. Растворы бромидов используются в нефтедобыче. В медицине бромид натрия и калия применяют как успокаивающие средства.
Биологическая роль и токсичность:
Бром в виде простого вещества ядовит. Жидкий бром вызывает трудно заживающие ожоги. Пары брома в концентрации 1 мг/м 3 вызывают раздражение слизистых оболочек, кашель, головокружение и головную боль, а в более высокой (>60 мг/м 3) - удушье и смерть.
В организме человека бром, в виде бромид-ионов, участвует в регуляции деятельности щитовидной железы, так как является конкурентным ингибитором иода.
Петрова М.А., Пухова М.С.
ХФ ТюмГУ, 572 группа.
Энциклопедия "Кругосвет":
Российский Государственный Университет
Нефти и газа им. И.М. Губкина
Кафедра органической химии и химии нефти.
Курсовая работа по химии.
Синтез 2-бром-4-аминотолуола
(2-бром-п-толуидина).
Выполнил: студент
Гр. ХТ-01-3
Куцев А. В.
Проверил:
Келарев В. И.
Введение.
1. Теоретическая часть
Физические свойства соединения.
Химические свойства соединения.
Методы получения 3-Бром-4-Аминотолуола.
Получение.
Примечания.
2. Экспериментальная часть .
3. Список литературы.
Введение.
Органический синтез – это получение вещества заданного строения путем целенаправленного изучения структуры исходных соединений. Необходимое химику вещество обычно называют целевым продуктом. Те соединения, которые в ходе многостадийного синтеза целевого продукта получает химик, называют промежуточными. Протекающие на любой стадии синтеза нежелательные реакции называют побочными.
При получении любого органического соединения возможны два случая: необходимый препарат уже известен, для него разработаны и описаны в литературе методы получения, либо необходимое вещество не описано. В первом случае задача сводится к описанию всех известных методик синтеза и выбору оптимальной. Наиболее применимым является метод, предполагающий использование доступного сырья с наименьшими энергетическими и трудовыми затратами. Особенностью взаимодействия органических веществ является возможность протекания многочисленных побочных реакций. Образующие смеси иногда трудно разделить. Это приводит к тому, что преимущества метода получения заданного препарата может быть сведены на нет трудностью его выполнения и очистки. В этих случаях, если это возможно, предпочтительнее многостадийный синтез более сложный, но дающий возможность получить относительно чистый препарат или же смесь веществ, резко отличаются по температурам кипения или растворимости, что позволяет легко растворить его.
Теоретическая часть.
Физические свойства соединения.
3-Бром-4-аминотолуол бесцветная маслянистая жидкость с Тпл=26 0 ,Ткип=240 0 , Ткип=120-122 0 /30мм, 92-94 0 /3мм, плотностью
r 20 =1.51г/см 3 .Хорошо растворимая в органических растворителях, без запаха.
Химические свойства соединения.
3-Бром-4-аминотолуола вступает в химические превращения с участием аминогруппы и бензольного ядра.
 |
Методы получения 3-бром-4-аминотолуола.
Получение.
П-Ацетотолуидид получается кипячением в течении 2 час. 214г. технического п-толуидина с 800 мл. ледяной уксусной кислоты в 2-литровой круглодонной колбе, снабженной обратным холодильником. Затем холодильник заменяют на механическую мешалку и, перемешивая, охлаждают массу до45 0 ,причем часть продукта может выделиться в виде мелких кристаллических хлопьев. Массу хорошо перемешивают и медленно добавляют из капельной воронки 325 г. брома с такой скоростью, чтобы температура смеси держалась в пределах 50-55 0 . Во время приливания брома, которое продолжается 40 мин. Может выпасть осадок; в далльнейшем он растворяется. После того как добавлен весь бром, перемешивание продолжаем еще полчаса, а затем массу выливаем тонкой струей (примечание1) при энергично работающей мешалке в 10 л. холодной воды, в которой растворено 25 г. бисульфита натрия (примечание 2).
3-бром-4-ацетаминотолуол выделяется в виде кристаллических хлопьев. Его отсасывают, хорошо промывают водой и отжимают досуха. Прежде чем приступить к омылению (примечаие3) , сырой продукт сушат на воздухе с тем, чтобы его вес не превышал 500 г.
Частично высушенный 3-бром-4-аацетоаминотолуол кипятят в 3-литровой круглодонной колбе, с 500 мл. 95% -ного этилового спирта. К кипящему раствору добавляют 500 мл. концентрированной соляной кислоты, после чего кипячение продолжают еще 3 часа. За время выделяются кристаллы хлористоводородной соли 3-бром-4-аминотолуола. Горячую массу выливают в 2-литровый стакан и хорошо охлаждают проточной водой. Через некоторое время кристаллы отсасывают и быстро промывают охлажденным на льду спиртом (две порции по 100 мл.). Выход хлористоводородной соли составляет 250-300 г. (примечание 4).
Хлористоводородную соль суспензируют в 800 мл. воды в 2-литровом стакане с механической мешалкой. Добавлением раствора 140 г. технического едкого натра в 700 мл. воды выделяют основание в тяжелого коричневого масла. По охлаждении до комнатной температуры масло отделяют и взвешивают. Выход сырого основания: 225-250 г. (60-70% от теоритического, считая на толуидин). Сырой продукт можно непосредственно употреблять для получения м-бромтолуола.
Основание может быть очищено перегонкой с водяным паром; однако лучшим методом является перегонка в вакууме. Предварительно продукт сушат 5 г. твердого едкого натра, а затем перегоняют в вакууме. Первая порция дистиллата может содержать п-толуидин; она должна быть отделена, так как иначе она может вызвать быстрое потемнение продукта. 3- бром-4-аминотолуол получается в виде бесцветной жидкости с Ткип. 120-122 0 /30 мм, 92-94 0 /3 мм. По охлаждении он затвердевает и плавится при температуре 16-18 0 . При очистке теряется около 15%, считая от веса продукта.
Примечания.
1. Часто продукт выделяют в виде тяжелого мала. В этом случае, ради предупреждения образования крупных кусков, после смешивания с водой лишь небольшого количества реакционной массы следует внести затравку и не прибавлять дальнейших количеств реакционной массы до тех пор, пока все, что находится в воде, не закристаллизуется.
2. Если окраска, свойственная брому, не исчезнет, следует добавить большее количество бисульфита натрия.
3. Если ацетоаминотолуол не будет частично высушен перед омылением, выход хлористоводородной соли уменьшается, так как она легко растворима в воде. Для получения чистого 3-бром-4-аминотолуола сырой продукт можно перекристаллизовать из 50%-ного спирта с добавлением животного угля. Получаются почти бесцветные иглы с Тпл. =166-117 0 . Выход 360 г. (79% теоретического)
Эта очистка не нужна, если ацетаминосоединение омыляют в амин.
4. Если ацетоаминотолуол был достаточно хорошо высушен, то темный маточный раствор содержит на столько мало продукта, что его не стоит выделять.
Предложили:Дж. Р. Джонсон и Сандборн
Проверили: Ф. К. Уишмор и Грисвольд.
2.Экспериментальная часть
Получение 3-бром-4-аминотолуола.
Синтез осуществляем по методике описанной выше. Собираем прибор состоящий из круглодонной трехгорлой колбы (150 мл.), снабженной обратным холодильником, мешалки и термометра. В колбу помещаем 21.4г. п-ацетотолуидина, 80мл. ледяной уксусной кислоты. Проводим кипячение реакционной смеси в течение двух часов при постоянном перемешивании. Затем холодильник меняем на капельную воронку, охлаждаем массу до 45 0 при постоянном перемешивании. Из капельной воронки по каплям добавляем 32.5 г. брома с такой скоростью, чтобы температура смеси была 50-55 0 и время приливания брома составляло 40мин..После того как добавлен весь бром, перемешивание продолжаем еще полчаса. Затем массу выливаем тонкой струей в 1л. холодной воды, в которой растворено 2.5г. бисульфита натрия.
3-бром-4-ацетотолуол выделяется в виде кристаллических хлопьев желтого цвета. Его отсасываем, хорошо промываем водой и отжимаем досуха. Сырой продукт сушим на воздухе.
Частично высушенный 3-бром-4-ацетотолуол кипятим в круглодонной трехгорлой колбе (150мл.), снабженной обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой, с 50 мл. 95%-ного пропилового спирта в течение 20 мин.. Затем, охладив смесь до комнатной температуры, добавляем из капельной воронки 50 мл. конц. соляной кислоты, нагревая смесь и постоянно перемешивая. После того как добавлена вся кислота, продолжаем перемешивание, кипящей смеси, в течение 3-х часов. Горячую массу выливаем в колбу и охлаждаем при этом выпадают кристаллы белого цвета. Кристаллы отсасываем, промывая небольшим количеством охлажденным на льду спиртом.
Хлористоводородную соль суспензируем в 80 мл. воды в плоскодонной колбе (150 мл.). Добавляем раствор 14г. технического едкого натрия в 70 мл. воды. Выпадает основание в виде тяжелого коричневого масла. Раствор экстрагируем бензолом. Отделяем бензольный слой (нижний) в делительной воронке. Бензольные вытяжки сушим едким натрием.
Собираем прибор для перегонки и отгоняем бензол(80-95 0). Затем охлаждаем смесь и продолжаем перегонку уже при вакууме. Отбор продукта проводим при температуре 137-150 0 при давлении 12-15 мм..
Получено 19.7 г (53 % от теоритического)3-бром-4- аминотолуола.
Список литературы.
1.Словарь органических соединений. Том 1.Изд. иностранной литературы. Москва.1949 г. стр.102-104.
2.А.А.Петров, Х.В.Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия.-5-е изд. СПб:<<Иван федоров>>.2002г. стр. 386-391.
Пример 1. Составьте уравнение реакции бромирования 2-метилбутана. Напишите и назовите по международной номенклатуре изомеры полученного соединения.
Решение задачи. Вспомним правила названий органических веществ по международной номенклатуре (ИЮПАК).
Номенклатура ИЮПАК строится следующим образом: выбирается наиболее длинная цепь атомов углерода и нумеруется, нумерация начинается с того конца, ближе к которому располагается радикал-заместитель. При наличии
нескольких заместителей сумма цифр, обозначающих положение их в цепи, должна быть наименьшей. В названии вещества указывается цифрой место заместителя, называется сам заместитель, а затем главная цепь по числу атомов углерода с добавлением суффикса, соответствующего тому или иному классу органических соединений. Если радикалы повторяются, то перечисляются цифры, указывающие их положение, а число одинаковых радикалов указывается приставками ди-, три-, тетра- и т.д.
По названию вещества определяем, какова главная цепь в указанном углеводороде. Напишем и пронумеруем цепочку углеродных атомов. Выявим заместители. Используя названия радикалов-заместителей, записываем их у соответствующих атомов углерода в главной цепи. Проверяем формулу углеводорода, следим за количеством атомов водорода у каждого углеродного атома, учитывая, что валентность атома углерода в органических соединениях равна четырем . Главная цепь – бутан, в нее входит четыре атома углерода. У второго атома углерода расположена метильная группа. Формула исходного соединения имеет вид:
При написании уравнений реакций предельных углеводородов, к которым относится исходный углеводород, следует знать, что для этих углеводородов характерными являются реакции замещения, причем в реакции замещения легче всего вступает водород у третичного атома углерода, затем у вторичного и труднее всего у первичного атома углерода. В данном случае, замещение идет у второго атома углерода, так как он третичный.
Составляем формулы изомеров для полученного галогенпроизводного углеводорода. Сначала записываем изомеры галогенпроизводных, у которых главная цепь атомов углерода содержит 5 углеродных атомов.
Теперь записываем изомер, содержащий в главной цепи 3 атома углерода.
Пример 2. Какие продукты реакции образуется при нитровании 2,4-диметилпентана в условиях реакции Коновалова?
Решение задачи. При нитровании 2,5-диметилгексана в условиях реакции Коновалова (t=140 0 C, 14–20% раствор HNO 3 , повышенное давление) преимущественно образуется продукт замещения атома водорода при третичных атомах углерода С 2 или С 4 . Поскольку молекула имеет ось симметрии, то продукт будет один – 2-нитро-2,4-диметилпентан. Побочными процессами, сопровождающими реакции нитрования, являются расщепление углеродной цепи (преимущественно рядом с разветвлением) и образование нитропроизводных с меньшим числом атомов углерода. Чем длиннее цепь алкана и выше температура, тем интенсивнее протекает этот процесс. В данной задаче таких продуктов не будет: они образуются при парофазном нитровании алканов (t = 300 о C)
По названию вещества записываем формулу получаемого предельного углеводорода:
Получение алканов из галогенопроизводных по реакции Вюрца производится при взаимодействии двух галогенопроизводных с меньшим числом углеродных атомов, чем в синтезируемом соединении, в присутствии металлического натрия. Для выбора подходящих галогенпроизводных нужно разделить формулу алкана на два любых фрагмента, которые в месте разъединения должны соединяться с атомами галогена. В смеси двух галогенпроизводных с металлическим натрием реакция может проходить между двумя различными по строению галогенпроизводными и двумя парами одинаковых галогенпроизводных. В результате в первом случае образуются три алкана - один основной и два побочных. По условию задачи, для получения алкана без образования побочных продуктов, нужно разделить исходный углеводород на два одинаковых фрагмента, которые образуют одно галогенпроизводное. Такое возможно только для симметричных алканов. Искомый углеводород симметричен и мы его делим таким образом:
Уравнение реакции Вюрца имеет вид:
На первой стадии проведем внутримулекулярную дегидратацию спирта.