Органикалык синтезде натрий цианидинин ролу жана механизмдери

тааныштыруу

натрийдин Цианид (NaCN), сууда жакшы эрүүчү ак кристаллдуу катуу зат, күчтүү негиз жана күчтүү нуклеофил болуп саналат, ошондуктан аны сууда баалуу реагент кылат. Органикалык синтез. Колдонуу учурунда катуу коопсуздук чараларын көрүүнү талап кылган өтө уулуулугуна карабастан, Натрий цианид ар түрдүү органикалык кошулмаларды, анын ичинде фармацевтика, агрохимикат жана полимерлерди синтездөөдө чечүүчү роль ойнойт.

Органикалык синтезде натрий цианидинин ролу

Цианид ион нуклеофил катары

The цианид ичинде ион Натрий цианид жогорку реактивдүү нуклеофил. Терс заряддын аркасында кычкылтек атом жана азот атомунун жогорку электр терстигинен улам, ал органикалык молекулалардагы карбонил топтору, алкилгалогениддер жана эпоксиддер сыяктуу электрофилдик борборлорго кол сала алат.

C - C байланыштарынын түзүлүшү

эң маанилүү функцияларынын бири натрий цианид органикалык синтезде нуклеофилдик алмаштыруу жана кошулуу реакциялары аркылуу жетишилген жаңы көмүртек - көмүртек байланыштарын түзүү. Мисалы, алкилгалогендик натрий цианид менен реакцияга киргенде, цианид иону галогенид ионунун ордуна нитрилдин пайда болушуна алып келет. Бул реакция молекулага кошумча көмүртек атомун киргизүүнүн жөнөкөй жолун камсыз кылат. Андан кийин, нитрил тобу ар кандай химиялык процесстер аркылуу карбон кислоталары, аминдер же альдегиддер сыяктуу башка функциялык топторго айландырылат.

Аминокислоталардын синтези - Стрекер реакциясы

Натрий цианид α - аминокислоталарды синтездөө үчүн колдонулган Стреккер реакциясынын негизги компоненти болуп саналат. Бул реакцияда альдегид же кетон аммоний хлориди жана натрий цианиди менен биригип, α - аминокитрилди пайда кылат. Бул α - аминокислота кийин тиешелүү α - аминокислота өндүрүү үчүн гидролиздениши мүмкүн.

Реакция бир нече этап менен жүрөт: Биринчиден, альдегиддин же кетондун карбонил тобу протондоодон өтүп, анын электрофилдүүлүгүн жогорулатат. Андан кийин аммиак молекуласы протондалган карбонил тобуна чабуул жасап, андан кийин гемиаминалды пайда кылуу үчүн депротонацияланат. Андан кийин, гемиаминалдын гидроксил тобу протондолуп, суу жок кылынат жана иминий ионунун пайда болушуна алып келет. Андан кийин цианид иону иминий ионуна чабуул жасап, α - амин нитрилди пайда кылат. Акырында, кислотанын же негиздин катышуусунда α - аминокислотанын гидролизи α - аминокислотаны берет.

Арил галоиддеринен нитрилдердин синтези - Розенмунд - фон Браун реакциясы

Розенмунд – фон Браун реакциясында натрий цианиди галоген – алмаштырылган ароматтык кошулмалар болгон арылгалогениддерди арыл нитрилдерге айландыруу үчүн колдонулат. Жез(I) цианид менен катализделген жана адатта жогорку температураны талап кылган бул реакция жез-арил аралык заттын пайда болушун камтыйт. Натрий цианидиндеги цианид иону бул аралык зат менен реакцияга кирип, арыл нитрилди пайда кылат. Бул процесс нитрил функционалдык тобун ароматтык шакекчеге киргизүү үчүн маанилүү, аны андан ары ар кандай ароматтык кошулмаларды, мисалы, фармацевтика жана боёкторду синтездөө үчүн өзгөртүүгө болот.

Карбонил бирикмелеринин синтези

Натрий цианиди карбонил бирикмелеринин синтезине да катышат. Мисалы, эпоксид менен реакцияга киргенде, цианид иону эпоксид шакекчесинин азыраак алмаштырылган көмүртек атомуна чабуул жасап, шакекченин ачылышына алып келет. Алынган цианогидриндин кийинки гидролизи карбонил кошулмасынын пайда болушуна алып келиши мүмкүн.

Натрий цианидинин катышуусу менен реакциялардын механизмдери

Нуклеофилдик алмаштыруу реакциялары

SN2 механизми: Натрий цианиди негизги алкилгалогениддер менен реакцияга киргенде, реакция адатта SN2 (бимолекулярдык нуклеофилдик алмаштыруу) механизми боюнча жүрөт. Цианид иону галогенге туташтырылган көмүртек атомуна арткы тараптан, чыгып жаткан галогенид ионунун абалына карама-каршы келип кол салат. Бул көмүртек - галогендик байланыштын үзүлүшү жана көмүртек - цианиддик байланыштын түзүлүшү бир убакта ишке ашкан макулдашылган реакция. Реакциянын ылдамдыгы алкилгалогениддин да, цианид ионунун да концентрацияларына көз каранды жана продуктунун стереохимиясы баштапкы материалга салыштырмалуу тескери болот.

SN1 механизми: Үчүнчү алкилгалогениддер менен реакция SN1 (унимолекулярдык нуклеофилдик алмаштыруу) механизми аркылуу жүрүшү мүмкүн. Биринчиден, алкилгалогендик диссоциацияланып, карбокатиондук аралык пайда болот. Андан кийин цианид иону бул карбокацияга чабуул жасап, продуктуну пайда кылат. SN1 механизми тегиздик карбокациянын орто бөлүгүнүн пайда болушу менен мүнөздөлөт жана продукт тегиздик карбокациянын эки тарабынан чабуул жасаган нуклеофилдин натыйжасында стереохимиялык аралашманы көрсөтүшү мүмкүн, бул рацемизация деп аталган көрүнүш.

Нуклеофилдик кошулуу реакциялары

Карбонил топторуна кошулуу: Натрий цианиди альдегиддер же кетондор менен реакцияга киргенде, цианид иону электрофилдик карбонил көмүртек атомун бутага алат. Карбонил тобунда поляризацияланган көмүртек - кычкылтек байланышы бар, көмүртек атому электрофилдик жер. Цианид ионунун чабуулунан жаңы көмүртек – цианид байланышы пайда болот, ал эми карбонил тобунун кычкылтек атому терс зарядга ээ болот. Кийинки кадамда протон булагы, мисалы, суу же кислота, цианогидринди пайда кылуу үчүн кычкылтек атомун протонациялайт. Бул реакция кайра кайтарылат жана тең салмактуулукту реакция шарттарын көзөмөлдөө аркылуу продуктка карата жөнгө салууга болот.

Imines кошумча: Стрекер реакциясында альдегиддин же кетондун аммиак менен реакциясынан пайда болгон цианид ионунун иминий ионуна кошулуусу ушуга окшош нуклеофилдик кошуу механизми боюнча жүрөт. Иминий ионунун азот атомунда оң заряды бар, жанаша турган көмүртек атомун электрофилдик кылат. Цианид иону бул көмүртек атомуна чабуул жасап, жаңы көмүртек - цианиддик байланышты түзөт жана натыйжада α - аминокислотанын пайда болушуна алып келет.

Коопсуздук жөнүндө ойлор

Бул натрий цианид өтө уулуу экенин баса белгилей кетүү маанилүү. Аны менен дем алуу, жутуу же териге тийүү өлүмгө алып келиши мүмкүн. Натрий цианид менен иштөөдө коопсуздуктун катуу протоколдорун сактоо керек. Бул жакшы желдетилген түтүн капотунда эксперименттерди жүргүзүүнү, кол кап, көз айнек жана лабораториялык халат сыяктуу тиешелүү жеке коргонуу шаймандарын кийүүнү жана кокустуктан жабыркап калган учурда өзгөчө кырдаалдарга жооп кайтаруу планын киргизүүнү камтыйт.

жыйынтыктоо

Натрий цианид органикалык синтезде күчтүү жана ар тараптуу реагент болуп саналат. Анын нуклеофил катары аракеттенүү жана жаңы көмүртек-көмүртек байланыштарын түзүү жөндөмдүүлүгү аны органикалык бирикмелердин кеңири массивдерин синтездөөдө химиктер үчүн ажырагыс куралга айландырат. Натрий цианидинин реакциясынын механизмдерин түшүнүү эффективдүү синтетикалык жолдорду иштеп чыгуу жана реакциянын натыйжаларын болжолдоо үчүн абдан маанилүү. Бирок, анын жогорку уулуулугуна байланыштуу, химиктердин жыргалчылыгын жана айлана-чөйрөнү коргоо үчүн аны колдонуу кылдаттык менен жөнгө салынып, эң жогорку коопсуздук чаралары менен жүргүзүлүшү керек.