Практикум по органическому синтезу
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Санкт-Петербургский государственный университет
Авторы:
Кузнецов Михаил Анатольевич, Новиков Михаил Сергеевич, Ростовский Николай Витальевич, Соколов Виктор Владимирович, Хлебников Александр Феодосиевич
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 458
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-288-06159-2
Артикул: 777172.01.99
Доступ онлайн
490 ₽
В корзину
Во втором исправленном и дополненном издании книги (1-е вышло в 2009 г.) описаны наиболее современные и эффективные методы синтеза органических соединений.
Приведены основные методы выделения, очистки и идентификации органических веществ. Изложены общие приемы и методы работы в лаборатории органического синтеза, даны полезные практические рекомендации при сборке установок, основные сведения по технике безопасности.
Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и научных сотрудников, занимающихся синтезом органических веществ.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 04.03.01: Химия
- 18.03.01: Химическая технология
- ВО - Специалитет
- 04.05.01: Фундаментальная и прикладная химия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Учебное пособие Под редакцией М. А. Кузнецова, М. С. Новикова 2-е издание, исправленное и дополненное ПРАКТИКУМ ПО ОРГАНИЧЕСКОМУ СИНТЕЗУ ИЗДАТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
© Санкт-Петербургский государственный университет, 2021 © Р. Р. Костиков, М. А. Кузнецов, М. С. Новиков, В. В. Соколов, А. Ф. Хлебников, 2009 © М. А. Кузнецов, М. С. Новиков, Н. В. Ростовский, В. В. Соколов, А. Ф. Хлебников, 2021, 2-е изд., испр. и доп. УДК 547 ББК 24.2 П69 Ре це н з е н ты: д-р хим. наук, доц. С. В. Макаренко (Рос. гос. пед. ун-т им. А. И. Герцена); д-р хим. наук, доц. В. П. Боярский (С.-Петерб. гос. ун-т) Рекомендовано к печати Учебно-методической комиссией по УГСН 05.00.00 «Науки о Земле» Санкт-Петербургского государственного университета Практикум по органическому синтезу: учеб. пособие / М. А. Кузнецов, М. С. Новиков, Н. В. Ростовский, В. В. Соколов, А. Ф. Хлебников; под ред. М. А. Кузнецова, М. С. Новикова. — 2-е изд. испр. и доп. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2021. — 458 с. ISBN 978-5-288-06159-2 Во втором исправленном и дополненном издании книги (1-е вышло в 2009 г.) описаны наиболее современные и эффективные методы синтеза органических соединений. Приведены основные методы выделения, очистки и идентификации органических веществ. Изложены общие приемы и методы работы в лаборатории органического синтеза, даны полезные практические рекомендации при сборке установок, основные сведения по технике безопасности. Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и научных сотрудников, занимающихся синтезом органических веществ. УДК 547 ББК 24.2 П69 ISBN 978-5-288-06159-2
ОГЛАВЛЕНИЕ Список сокращений .................................................................................................................... 11 Введение ......................................................................................................................................... 13 ЧАСТЬ 1. ПРИЕМЫ РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ ........................................................... 15 1.1. Правила безопасной работы в лаборатории органического синтеза ..................................................................................... 16 1.1.1. Общие положения .................................................................................. 16 1.1.2. Правила работы со стеклянной посудой ........................................ 18 1.1.3. Правила работы с вакуумными установками ................................. 19 1.1.4. Работа с едкими, токсичными и огнеопасными веществами ...... 20 1.1.4.1. Работа с едкими и токсичными веществами .................... 21 1.1.4.2. Работа с горючими и легковоспламеняющимися веществами .............................................................................. 26 1.1.4.3. Работа со щелочными металлами и взрывоопасными веществами .............................................................................. 29 1.1.5. Правила поведения при чрезвычайных происшествиях в лаборатории ........................................................................................ 31 1.1.5.1. Действия при возникновении пожара ............................... 31 1.1.5.2. Первая помощь при ожогах, отравлениях и других несчастных случаях .............................................. 32 1.2. Лабораторное оборудование и реактивы .................................................... 34 1.2.1. Стандартное стеклянное оборудование для проведения синтезов ................................................................................................... 34 1.2.2. Механическое оборудование и вспомогательные приспособления ..................................................................................... 47 1.2.3. Стандартные установки для проведения синтезов ....................... 52 1.2.4. Реактивы для органического синтеза ................................................ 54
Оглавление 1.3. Приемы и методы работы с органическими веществами ....................... 55 1.3.1. Перемешивание и встряхивание ........................................................ 56 1.3.2. Нагревание и охлаждение ................................................................... 58 1.3.2.1. Нагревание ............................................................................... 58 1.3.2.2. Охлаждение .............................................................................. 61 1.3.3. Работа при пониженном давлении .................................................... 63 1.3.4. Высушивание веществ .......................................................................... 66 1.3.5. Способы разделения и очистки веществ ......................................... 71 1.3.5.1. Фильтрование и центрифугирование ................................ 71 1.3.5.2. Экстракция .............................................................................. 73 1.3.5.3. Перегонка .................................................................................. 76 1.3.5.4. Перекристаллизация................................................................ 91 1.3.5.5. Возгонка ...................................................................................... 94 1.3.5.6. Хроматографические методы разделения и анализа ...... 96 1.4. Идентификация органических соединений ................................................ 105 1.4.1. Физические константы органического соединения ..................... 105 1.4.1.1. Температура плавления ........................................................ 105 1.4.1.2. Температура кипения ............................................................. 107 1.4.1.3. Плотность ................................................................................... 108 1.4.1.4. Показатель преломления ....................................................... 109 1.4.1.5. Хроматографические характеристики ................................ 110 1.4.2. Спектроскопические методы идентификации ................................. 110 1.4.2.1. Инфракрасная спектроскопия .............................................. 111 1.4.2.2. Электронная спектроскопия ................................................. 115 1.4.2.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ............. 118 1.4.2.4. Масс-спектрометрия ................................................................ 126 1.4.3. Получение функциональных производных ................................... 128 Часть 2. ВВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ......................................................... 130 2.1. Введение, превращения и удаление функциональных групп ................. 131 2.1.1. Изогипсические и окислительно-восстановительные реакции . 131 2.1.2. Введение функциональных групп ...................................................... 139 2.1.2.1. Введение функциональных групп в насыщенную углеводородную цепь ............................................................ 139 2.1.2.2. Получение функциональных производных из алкенов .................................................................................. 148
Оглавление 2.1.2.3. Получение функциональных производных из алкинов ................................................................................ 159 2.1.2.4. Введение функциональных групп в ароматические соединения ................................................................................ 161 2.1.3. Превращения функциональных групп ............................................. 166 2.1.3.1. Превращения органических галогенидов ......................... 166 2.1.3.2. Превращения спиртов .......................................................... 181 2.1.3.3. Превращения простых эфиров ............................................ 187 2.1.3.4. Превращения аминов. Арендиазониевые соли и диазосоединения ..................... 189 2.1.3.5. Превращения нитросоединений ........................................ 192 2.1.3.6. Превращения альдегидов и кетонов ................................. 194 2.1.3.7. Превращения карбоновых кислот и их производных .................................................................... 208 2.1.4. Удаление функциональных групп (замена на водород) .............. 220 2.1.4.1. Восстановление двойных и тройных связей .................... 220 2.1.4.2. Замена галогена на водород .................................................. 223 2.1.4.3. Гидрогенолиз связи С–O ....................................................... 224 2.1.4.4. Восстановление группы С=O до СН2 ................................ 225 2.1.4.5. Замена карбоксильной группы на водород ........................ 226 2.1.4.6. Гидрогенолиз связей С–N и С–S .......................................... 229 2.2. Методы построения углеродного скелета .................................................... 230 2.2.1. Конструктивные реакции металлоорганических соединений ... 231 2.2.2. Конструктивные реакции енолятов монокарбонильных соединений ....................................................... 244 2.2.2.1. Получение енолятов и силиловых эфиров енолов ......... 244 2.2.2.2. Гидроксиалкилирование и аминоалкилирование енолятов и енолов ................................................................... 246 2.2.2.3. Ацилирование енолятов и енолов ...................................... 251 2.2.2.4. Присоединение енолятов и енолов к связи С=С ............. 254 2.2.2.5. Алкилирование енолятов и енолов..................................... 258 2.2.2.6. Енамины и силиловые эфиры енолов как синтетические эквиваленты енолятов и енолов ...... 259 2.2.3. Конструктивные реакции енолятов 1,3-дикарбонильных соединений .............................................................................................. 260 2.2.4. Реакции ацетиленидов ......................................................................... 265 2.2.5. Реакции с участием цианидов ............................................................. 268 2.2.6. Конструктивные реакции аренов ...................................................... 270
Оглавление 2.2.6.1. Алкилирование аренов по Фриделю — Крафтсу ........... 271 2.2.6.2. Формилирование аренов ...................................................... 273 2.2.6.3. Ацилирование по Фриделю — Крафтсу и карбоксилирование аренов ............................................... 274 2.2.6.4. Гидроксиалкилирование, хлорметилирование аренов и родственные реакции ......................................................... 277 2.2.6.5. Конструктивные свободнорадикальные реакции аренов ........................................................................................ 279 2.2.6.6. Конструктивные нуклеофильные реакции аренов ........ 280 2.2.7. Реакции с участием илидов фосфора и серы .................................. 282 2.2.8. Реакции с участием карбанионов, стабилизированных серой ................................................................... 286 2.2.9. Конструктивные каталитические реакции кросс-сочетания ..................................................................................... 287 2.2.10. Перициклические реакции. Реакции циклоприсоединения ....... 294 2.2.10.1. (2+1)-Циклоприсоединение ................................................. 294 2.2.10.2. (2+2)-Циклоприсоединение ................................................. 297 2.2.10.3. (3+2)-Циклоприсоединение ................................................. 300 2.2.10.4. (4+2)-Циклоприсоединение ................................................. 302 2.2.11. Конструктивные свободнорадикальные реакции ......................... 305 2.3. Перегруппировки .............................................................................................. 310 2.3.1. [1,2]-Сигматропные перегруппировки у атома углерода ............. 311 2.3.2. [1,2]-Сигматропные перегруппировки у атома азота ................... 315 2.3.3. [3,3]- и [5,5]-Сигматропные перегруппировки............................... 320 2.4. Планирование органического синтеза ......................................................... 326 2.4.1. Ретросинтетический анализ молекулы ............................................ 328 2.4.2. Стратегия планирования синтеза ..................................................... 335 2.4.2.1. Трансформационная стратегия ............................................ 335 2.4.2.2. Структурная стратегия ......................................................... 336 2.4.2.3. Топологическая стратегия .................................................... 336 2.4.2.4. Стереохимическая стратегия .............................................. 337 2.4.2.5. Стратегия, базирующаяся на функциональных группах ...................................................................................... 337 2.4.2.6. Выбор плана синтеза ............................................................. 339 2.4.3. Защита и активация функциональных групп ................................ 341
Оглавление Часть 3. МЕТОДИКИ СИНТЕЗОВ ......................................................................................... 344 3.1. Химические методы идентификации органических соединений ................................................................................ 345 3.1.1. Хроматографическая идентификация производных спиртов, аминов, карбонильных соединений и карбоновых кислот ......... 345 3.1.2. Эфиры 3,5-динитробензойной кислоты ........................................... 347 3.1.3. Бензанилиды ........................................................................................... 347 3.1.4. 2,4-Динитрофенилгидразоны ............................................................. 348 3.1.5. Семикарбазоны ...................................................................................... 348 3.2. Синтезы на основе превращений функциональных групп ..................... 349 3.2.1. Бензилтриэтиламмоний хлористый .................................................. 349 3.2.2. Ацетанилиды .......................................................................................... 349 3.2.3. Гиппуровая кислота (N-бензоиламиноуксусная кислота) .................................................. 350 3.2.4. Этиловый эфир N-(4-метилфенилсульфонил)глицина ................ 351 3.2.5. Алкилариловые эфиры (общие методики) ...................................... 351 3.2.6. Сложные эфиры карбоновых кислот (реакция этерификации) ...................................................................... 353 3.2.7. Алкилацетаты из спиртов (общая методика) ................................. 354 3.2.8. Ацетилсалициловая кислота (аспирин) ........................................... 354 3.2.9. Гидрохлорид этилглицината ................................................................ 355 3.2.10. трет-Бутилхлорид ................................................................................ 355 3.2.11. Алкилбромиды из спиртов (общая методика) ............................... 356 3.2.12. Хлорангидриды карбоновых кислот ................................................ 356 3.2.13. Аренкарбальдегиды из арилиденгалогенидов ................................ 357 3.2.14. Фенолы из ароматических аминов (общая методика) ................................................................................... 358 3.2.15. Хлор- и бромтолуолы из ароматических аминов (общая методика) ................................................................................... 358 3.2.16. Арилиодиды (общая методика) .......................................................... 359 3.2.17. Алкены из спиртов (общая методика) .............................................. 360 3.2.18. Этилен ....................................................................................................... 361 3.2.19. Алкилстиролы (общие методики) ..................................................... 361 3.2.20. 1,2-Дибромалканы из газообразных олефинов ............................. 362 3.2.21. 1,2-Дибромалканы из жидких олефинов ......................................... 362 3.2.22. 1,2-Эпоксициклогексан (циклогексеноксид) .................................. 363 3.2.23. 1,3-Диарилпропан-1,3-дионы из халконов ..................................... 364
Оглавление 3.2.24. 1,3-Диоксоланы ....................................................................................... 364 3.2.25. Гидролиз сложных эфиров карбоновых кислот ............................. 365 3.2.26. Имины из ароматических альдегидов и анилинов (основания Шиффа) .............................................................................. 366 3.2.27. 5-Нитробензо[d]изотиазол.................................................................. 366 3.3. Синтезы на основе реакций введения и удаления функциональных групп .................................................................................... 367 3.3.1. Хлорметил-, дихлорметил- и трихлорметилзамещенные бензолы ..................................................................................................... 367 3.3.2. Бромметил- и дибромметилзамещенные бензолы ........................ 368 3.3.3. 2-Хлорциклогексанон ........................................................................... 369 3.3.4. Метиловые эфиры 2-бромзамещенных кислот .............................. 369 3.3.5. Арилбромиды из бензола, алкил- и галогенбензолов ................... 370 3.3.6. 2-Бром-4-нитротолуол .......................................................................... 371 3.3.7. п-Броманизол и п-бромфенетол ........................................................ 371 3.3.8. п-Броманилин ......................................................................................... 372 3.3.9. п-Бром-N,N-диметиланилин ............................................................... 372 3.3.10. 4-Бром-2-иоданилин ............................................................................. 373 3.3.11. Нитробензол .......................................................................................... 374 3.3.12. 1-Нитронафталин .................................................................................. 374 3.3.13. Нитротолуолы, нитрогалогенбензолы и 4-метокси-3-нитроацетофенон ....................................................... 375 3.3.14. о-Нитрофенол ......................................................................................... 376 3.3.15. м-Нитроацетофенон ............................................................................. 376 3.3.16. 5-Нитро-2-хлорбензальдегид .............................................................. 377 3.3.17. о-Нитроацетанилид ............................................................................... 378 3.3.18. п-Нитроацетанилид и п-нитроанилин ............................................. 378 3.3.19. п-Ксилолсульфокислоты дигидрат ................................................... 379 3.3.20. п-Бензохинон .......................................................................................... 380 3.3.21. 9,10-Антрахинон..................................................................................... 380 3.3.22. Аренкарбоновые кислоты из метиларенов (общая методика) ................................................................................... 381 3.3.23. Аренкарбонитрилы из аренкарбальдегидов .................................. 381 3.3.24. Бензойная кислота и бензиловый спирт (реакция Канниццаро) ......................................................................... 382 3.3.25. Анилины (общая методика) ............................................................... 383 3.3.25. м-Аминоацетофенон ........................................................................... 383
Оглавление 3.4. Синтезы на основе конструктивных реакций ............................................ 384 3.4.1. Спирты из реактивов Гриньяра и карбонильных соединений (общая методика) ............................................................ 384 3.4.2. 2-Метилпентан-2-ол .............................................................................. 385 3.4.3. Диарилметанолы .................................................................................... 386 3.4.4. Трифенилметанол ................................................................................. 387 3.4.5. 1,1-Дифенилэтилен ................................................................................ 388 3.4.6. Аренкарбальдегиды (общая методика) ............................................ 388 3.4.7. (Бут-3-ен-1-ил)бензол ........................................................................... 389 3.4.8. Этиловые эфиры коричной и α-метилкоричной кислот .............. 390 3.4.9. Коричные кислоты (реакция Кневенагеля, вариант Кневенагеля — Дебнера) (общая методика) .................................... 391 3.4.10. 1-Фенилбутан-1,3-дион (бензоилацетон) ........................................ 392 3.4.11. Ацетоуксусный эфир ............................................................................. 392 3.4.12. Щавелевоуксусный эфир ...................................................................... 393 3.4.13. Диэтиловый эфир формилянтарной кислоты ................................ 394 3.4.14. Бензилиденацетофеноны (халконы) (общая методика) ................................................................................... 395 3.4.15. Дибензальацетоны ................................................................................. 395 3.4.16. Алкилбензолы из бензола и алкилгалогенидов (общая методика) ................................................................................... 396 3.4.17. 1,3,5-Триэтилбензол .............................................................................. 396 3.4.18. Алкилбензолы из бензола и спиртов (общая методика) ................................................................................... 397 3.4.19. Циклогексилбензол ............................................................................... 398 3.4.20. 1,3,3-Трифенилпропан-1-он ................................................................ 399 3.4.21. Ароматические кетоны из ароматических соединений и ацилхлоридов (общая методика) ............................. 399 3.4.22. 2,5-Диметоксиацетофенон ................................................................... 400 3.4.23. 4-(Диметиламино)бензальдегид ......................................................... 401 3.4.24. Бензофенон .............................................................................................. 402 3.4.25. Трифенилхлорметан .............................................................................. 403 3.4.26. гем-Дихлорциклопропаны ................................................................... 404 3.4.27. Аддукт антрацена с малеиновым ангидридом ............................... 404 3.4.28. Этиловые эфиры ароилцианоуксусных кислот ............................. 405 3.4.29. Этиловый эфир 6-метил-4-(4-метилфенил)-2-оксо-1,2,3,4тетрагидропиримидин-5-карбоновой кислоты ............................. 406 3.5. Свойства и очистка растворителей и реагентов ........................................ 406
Оглавление Рекомендуемая литература ........................................................................................................ 416 Приложение. Справочные таблицы ........................................................................................ 417 Предметный указатель ................................................................................................................ 447
Доступ онлайн
490 ₽
В корзину