Барномаҳои универсалии сианиди натрий дар синтези органикӣ

Муқаддима

Сианиди натрий (NaCN), бо формулаи химиявии NaCN, як моддаи сахти кристаллӣ ё хокаи сафед аст, ки дар об ба осонӣ ҳал мешавад ва бӯи ночизи бодоми талх дорад. Аз сабаби реактивии баланди худ, он дар доираи васеи реаксияҳои синтези органикӣ истифодаи васеъ пайдо кардааст . Аммо, муҳим аст, ки қайд кард, ки сианиди натрий хеле заҳролуд аст ва бояд бо эҳтиёт ва қатъиян мувофиқи протоколҳои бехатарӣ кор карда шавад. Дар ин мақола татбиқи гуногуни сианиди натрий дар синтези органикӣ баррасӣ мешавад.

Барномаҳо дар синтези органикӣ

Реаксияи Стрекер

Яке аз маъруфтарин истифодаҳои сианиди натрий дар синтези органикӣ дар реаксияи Стрекер мебошад. Ин реаксия як усули пуриқтидор барои синтези α-аминокислотаҳо мебошад. Дар реаксияи Стрекер, алдегид ё кетон бо хлориди аммоний (NH₄Cl) ва сианиди натрий реаксия мекунанд. Механизми умумии реаксия чунин аст:

1. Аввалан, алдегид ё кетон бо аммиак (дар ҳолати худ аз хлориди аммоний ҳосил мешавад) реаксия карда, иминро ташкил медиҳад. Гурӯҳи карбонил алдегид ё кетон протон карда мешавад, ки онро электрофилтар мегардонад. Сипас, аммиак ба карбонилҳои протоншуда ҳамла мекунад ва сипас депротонатсия мешавад, то иминро ташкил диҳад.

2. Баъдан, иони сианид (CN⁻) аз сианиди натрий ҳамчун нуклеофил амал мекунад ва ба карбон имин ҳамла мекунад. Ин як мобайнии α - аминокинитрилро ташкил медиҳад.

3. Дар ниҳоят, гидролизи α - аминокислотаҳо дар шароити туршӣ ё асосӣ α - аминокислотаи мувофиқро медиҳад.

Реаксияи Стрекер роҳи осони ворид кардани ҳам гурӯҳи аминокислотаҳо ва ҳам гурӯҳи карбоксилро (баъди гидролизи нитрил) ба як атоми карбон, ки барои синтези аминокислотаҳо, блокҳои сохтмонии сафедаҳо муҳим аст, фароҳам меорад. Масалан, хангоми реаксияи формальдегид (HCHO) бо хлориди аммоний ва сианиди натрий ва баъд аз гидролиз, глицин (NH₂CH₂COOH), соддатарин кислотаи аминокислотаро гирифтан мумкин аст.

Тайёр кардани нитрилҳо

Сианиди натрий одатан барои тайёр кардани нитрилҳо истифода мешавад. Дар реаксияи ивазкунӣ, галогенидҳои алкилӣ (масалан, бромиди метил, CH₃Br) бо цианиди натрий дар як ҳалкунандаи апротикии қутбӣ ба монанди диметилсулфоксиди (DMSO) ё ацетон реаксия мекунанд. Реаксия тавассути механизми SN2 сурат мегирад, ки дар он иони сианид ба атоми карбон, ки бо галоген пайваст шудааст, ҳамла мекунад. Атом галоген иваз шуда, нитрил алкилӣ ба вуҷуд меояд. Масалан:

CH₃Br + NaCN → CH₃CN + NaBr

Нитрилҳои арилро дар баъзе ҳолатҳо бо истифода аз сианиди натрий синтез кардан мумкин аст. Масалан, дар баъзе реаксияҳои гузаранда - металлӣ - катализатор, галогенидҳои арил метавонанд бо цианиди натрий дар ҳузури катализатор ба монанди сианиди мис (I) (CuCN) ё катализаторҳои палладий реаксия кунанд. Ин реаксия имкон медиҳад, ки гурӯҳи функсионалии - CN ба ҳалқаи хушбӯй ворид карда шавад, ки дар синтези доруҳои гуногун, агрокимиёвӣ ва рангҳо муфид аст.

Конденсати бензоин

Конденсатсияи бензоин боз як реаксияи муҳимест, ки дар он сианиди натрий нақши калидӣ мебозад. Дар ин реаксия алдегидҳои хушбӯй (альдегидҳои ҳалқаи хушбӯй, ба монанди бензалдегид, C₆H₅CHO) дар ҳузури миқдори каталитикии сианиди натрий дар маҳлули спиртӣ реаксия мекунанд. Механизми реаксия марҳилаҳои зеринро дар бар мегирад:

1. Иони сианид аввал ба карбонии карбонили бензалдегид илова карда, ҳамчун нуклеофил амал мекунад. Ин маҳсулоти иловагӣ як мобайнии сианогидрин аст.

2. Заряди манфии атоми оксигени цианогидрин - ба монанди мобайн метавонад ба карбони карбонили молекулаи дигари бензалдегид ҳамла кунад.

3. Пас аз як қатор марҳилаҳои интиқоли протон ва бартараф кардани ионҳои сианид, бензоин (α - гидрокси - кетон) ба вуҷуд меояд.

Конденсатсияи бензоин роҳи ба вуҷуд овардани пайванди нави карбон - карбонро дар байни ду молекулаи альдегид фароҳам меорад, ки дар синтези молекулаҳои мураккабтари органикӣ арзишманд аст. Гарчанде ки дар солҳои охир кӯшишҳо барои иваз кардани сианиди натрий бо катализаторҳои аз ҷиҳати экологӣ тозатар ба монанди намаки тиазолий ё витамини B₁ анҷом дода мешаванд, усули анъанавии истифодаи сианиди натрий дар баъзе мавридҳо ҳанӯз ҳам муҳим аст.

Реаксияҳои илова ба пайвастагиҳои тоқатнашуда

Сианиди натрий инчунин метавонад дар реаксияҳои иловагӣ ба пайвастагиҳои сернашуда иштирок кунад. Масалан, дар мављудияти катализатор он метавонад ба α,β - пайвастагињои карбонили тофта (масалан, акролеин, CH₂=CHCHO) илова кунад. Реаксия аз рӯи механизми иловагии навъи Майкл сурат мегирад, ки дар он иони сианид ба β - карбонии α, β - пайвастагии карбонили тофта ҳамла мекунад. Ин реаксияро барои ворид кардани як гурӯҳи цианомитил (-CH₂CN) ба системаи тоқатнашуда истифода бурдан мумкин аст, ки минбаъд метавонад ба дигар гурӯҳҳои функсионалӣ табдил ёбад. Масалан, маҳсулоти ҳосилшуда метавонад гидролиз карда шавад, то кислотаи карбоксилро ташкил кунад ё барои ба вуҷуд овардани амин кам карда шавад.

Мулоҳизаҳои бехатарӣ

Тавре ки қаблан зикр гардид, сианиди натрий ниҳоят заҳролуд аст. Нафаскашӣ, хӯрдан ё тамоси пӯст бо сианиди натрий метавонад марговар бошад. Он бо кислотаҳо реаксия карда, сианиди гидроген (HCN), як гази заҳролуд дорад. Ҳангоми кор бо сианиди натрий чораҳои бехатарии зерин бояд ба таври қатъӣ риоя карда шаванд:

1. Барои пешгирӣ кардани ҷамъшавии газҳои заҳролуд дар як сарпӯши хуб вентилятсияшуда истифода баред.

2. Таҷҳизоти муҳофизати шахсии мувофиқ, аз ҷумла дастпӯшакҳо, айнакҳо ва куртаи лабораториро пӯшед. Дар баъзе ҳолатҳо, респиратор лозим аст.

3. Сианиди натрийро дар як контейнери бехатар ва тамғагузоришуда аз кислотаҳо ва дигар моддаҳои кимиёвии реактивӣ дур нигоҳ доред.

4. Нақшаҳои дахлдори вокуниш ба ҳолати фавқулодда ва таҷҳизоти заруриро дар ҳолати рехтан ё садамаҳо дошта бошед.

хулоса

Сианиди натрий як реагенти бисёрҷониба ва муҳим дар синтези органикӣ мебошад. Он ба ташаккули гурӯҳҳои гуногуни функсионалӣ, аз қабили аминокислотаҳо, нитрилҳо ва α - гидрокси - кетонҳо имкон медиҳад ва дар реаксияҳои муҳими карбон - пайванди карбон иштирок мекунад. Сарфи назар аз заҳролуд будани он, вақте ки бо эҳтиёти шадид ва риояи қоидаҳои бехатарӣ кор карда мешавад, он ҳамчун як абзори муҳим дар маҷмӯаи химикҳои синтетикӣ барои тайёр кардани доираи васеи пайвастагиҳои органикӣ, аз дорусозӣ то маводи кимиёвии хуб боқӣ мемонад. Бо вуҷуди ин, кӯшишҳои тадқиқотии ҷорӣ ба таҳияи усулҳои алтернативӣ ва бехатартар барои ноил шудан ба як ҳадафҳои синтетикӣ нигаронида шудаанд.