j Предисловие................• б
I Часть!
[ Общие приемы работы в органическом практикуме
[
1. Очистка и определение констант органических веществ..... 7
Разгонка смеси двух жидкостей .......... 7
Определение удельного веса ............ Ю
Определение показателя преломления ........ 12
Вычисление молекулярной рефракции......... 15
Перекристаллизация твердых -веществ из горючих растворителей ... 16
| Определение температуры плавления твердого вещества .... 19
Перекристаллизация полумикроколичеств с применением ампулы . . 23
Микролерегонка в трубочке Эмиха......... 24
Определение температуры кипения по Сизолобову ..... 24
Возгонка................. 25
Хроматографическое разделение 2,4-динитрофенилгидразонов в тонком
незакрепленном слое окиси алюминия......... 26
Разделение аминокислот с помощью распределительной хроматографии на бумаге ............... 29
Хроматографическое разделение органических веществ па колонке1
с окисью алюминия.............. 33
2. Выделение органического вещества из реакционной смеси ... 36
Экстракция ................ 36
Высушивание вытяжек............. 38
Перегонка в вакууме.............. 40
Охлаждение................ 42
| Сдача готовых препаратов............ 43
I 3. Установка для проведения гетерогенно-каталитических реакций ... 44
I 4. Подготовка к выполнению синтетических задач и составление отчета 49
Часть II
Методики синтезов и идентификация органических соединений
С 1. Реакции нуклеофильного замещения в алифатическом ряду ... 54
Получение простых эфироз ............ 54
Получение сложных эфиров......... . . 60
Получение галоидных алхилсв........... 66
« Гидролиз галоидных алкилов и взаимодействие их с другими куклео-
фильными реагентами ............. 70
Аминирование ............... 74
3
2. Конденсации карбонильных соединений......... 80
Конденсации с участием альдегидов и кетонов . ..... 80
Конденсации с участием сложных эфиров........ 88
3. Окислительно-восстановительные реакции ........ 91
Окисление................. 91
Восстановление ............... 100
4. Синтезы с помощью магнийорганических соединений .... 109
Получение реактивов Гриньяра........... 109
Синтез спиртов............ . ПО
Синтез кислот ............. .114
Синтез углеводородов............. 115
Прочие синтезы............... 117
5. Идентификация органических соединений......... 118
Обнаружение функциональных групп......... 119
Получение функциональных производных........ 122
Идентификация неизвестного полифункционального соединения или
компонентов бинарной смеси ........... 126
6. Замещение в ароматическом ядре.......... 133
Нитрование ................ 133
Сульфирование ............... 136
Галоидирование ............... 140
Ацилирование ................ 145
Алкилирование ............... 152
Реакции нуклеофильного замещения ..... ... 154
7. Восстановление ароматических нитросоединений . . . . 160
8. Реакции ароматических диазосоединений......... 166
Реакции, сопровождающиеся выделением азота...... 166
Азосочетание ................ 172
9. Синтез карбо- и гетероциклических систем........ 174
Получение карбоциклических систем диеновым синтезом . ... 174
Получение гетероциклических систем...... . . 180
Приложения................ 187
Приложение I
Схемы основных приборов, используемых при выполнении синтетических работ в органическом практикуме ....... '89
Приложение 2
Примеры комплектов задач, которые могут быть даны студенту на
весь учебный год .............. 209
Приложение 3
План прохождения студентами практикума по органической химии и
программа коллоквиумов и семинаров........ 215
Таблицы удельных весов растворов неогранических реагентов при 15° . 228
ПРЕДИСЛОВИЕ
Практикум по органической химии на химическом факультете Московского университета был в последние годы существенно пересмотрен.
Синтетические задачи стали группироваться не только по функциональному признаку (введение нитрогруппы, введение галоида и т. д.), но и по типам реакций. При этом, естественно, изменился не только порядок прохождения материала, но также содержание коллоквиумов и наборы синтетических задач, предлагаемых для выполнения студентам.
Появилась также необходимость более подробно знакомить учащихся с методами очистки органических веществ.
Учебных пособий, полностью отвечающих требованиям новой программы, не имеется.
Настоящее краткое руководство, в котором широко использован опыт преподавателей химического факультета МГУ, является первой попыткой восполнить этот пробел.
В первую часть, посвященную очистке органических соединений, включены кроме разгонки бинарных смесей (с последующим определением констант обоих компонентов) перегонка и определение температур кипения микроколичеств жидкостей, очистка твердых веществ перекристаллизацией из горючих растворителей и возгонкой, перекристаллизация полумикроколичеств пз ампул, а также методы разделения и идентификации веществ с помощью хроматографии (в незакрепленном тонком слое, на колонках и на бумаге). Кроме того, в этом разделе приводятся описания некоторых приборов и операций, которым в большинстве руководств уделяется недостаточно внимания (пользование рефрактометром, каталитической печью, проверка прибора для перегонки в вакууме на герметичность, подготовка препарата к сдаче преподавателю и т. д.).
Во второй части помещены методики синтезов различных соединений, расположенные по типам используемых при этом реакций.
Имеется много источников, из которых можно черпать описания соответствующих синтезов. В данное руководство были отобраны оригинальные и проверенные методики, позволяющие
самим студентам, используя несложную аппаратуру и доступные реактивы, не только осуществлять интересные и важные превращения, но и готовить себе исходные вещества для дальнейших синтезов. Кроме того, в него включены видоизмененные на основании многолетнего опыта работы преподавателей кафедры органической химии описания некоторых синтезов из числа традиционно приводящихся в практических руководствах (ацетоуксус-ный эфир, п-толуолсульфокислота, я-бромтолуол, пирослизевая кислота, хинолин и др.).
В конце каждого раздела приводится дополнительный список синтезов по данной теме со ссылками на доступную учебную литературу.
Для привития студентам правильных навыков, необходимых при сборке приборов, в приложении 1 даны рисунки основных типов их, снабженные необходимыми комментариями. При описании синтетических работ в тексте даются ссылки на номера соответствующих приборов.
Представляется желательным, чтобы преподаватель заранее планировал, какие работы он предполагает дать каждому студенту в процессе прохождения им всего практикума. При этом необходимо подбирать такие задачи, которые позволили бы каждому студенту возможно более полно ознакомиться с самыми разнообразными приемами работы. Это планирование не только гарантирует от упущений в привитии каждому студенту необходимых экспериментальных навыков, но и даст возможность использовать полученные им самим препараты для дальнейших синтезов, так называемые «цепочки синтезов». Это последнее повышает заинтересованность самих студентов в качестве синтезируемых ими соединений и увеличивает ассортимент задач, которые можно предложить по той или иной теме.
В приложении 2 приводятся в качестве примера три варианта набора задач для одного студента на весь учебный год.
В приложении 3 дается план прохождения студентами практикума по органической химии и программа коллоквиумов и семинаров.
Все замечания о недостатках и предложения о включении нового материала будут приняты с благодарностью.
ПР ЕДИСЛОВИЕ
Для получения любого синтетического высокомолекулярного соединения необходимы исходные вещества. Иногда исследователь может воспользоваться препаратами, производимыми химической промышленностью, но чаще всего исходные мономеры приходится синтезировать в лаборатории. Синтезировать мономеры можно различными методами, поэтому исследователь в зависимости от обстоятельств (доступность исходных веществ, простота аппаратуры, высокий выход мономера, простота очистки и т. п.) выбирает наиболее приемлемый.
В литературе описаны многие способы получения различных исходных веществ для синтеза полимеров, однако этот материал разрознен.
Нами сделана попытка собрать воедино описанные в литературе методы получения и физико-химические свойства винильных производных ароматических и гетероциклических соединений. По нашему мнению, это представляет интерес не только для выбора метода получения уже известных соединений, но и для синтеза исходных веществ, еще не описанных в литературе.
В число рассматриваемых винильных производных ароматических углеводородов не нключен стирол, так как он является легко доступным промышленным продуктом; кроме того, методы получения и свойства стирола подробно описаны во многих монографиях и сборниках. Не включены также методы синтеза мономеров,, описанные в патентной литературе.
Считая, что настоящая попытка обобщения материала о синтезе исходных веществ для получения высокомолекулярных соединений несвободна от недостатков, автор все замечания примет с благодарностью.
Цена: 150руб.
