Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Мая 2013 в 19:07, курсовая работа
Соединения акридина вызвали значительный технический и научный интерес уже после открытия его в высококипящей фракции каменноугольной смолы. В настоящее время соединения акридина служат исходным материалом для получения обширного ряда оранжевых и желтых основных красителей, а также красных и пурпурных кубовых красителей и пигментов.[1,4] Кроме того, из соединений акридина получают многие важные химиотерапевтические препараты, обладающие противомикробной, противомалярийной, противоопухолевой и другими видами биологической активности. [2-4] Интерес к соединениям акридина вызывается еще и тем, что многие из них обладают сильной флуоресценцией, а некоторые - довольно редким свойством хемилюминесценции. Акридины применяют и в других разнообразных областях: их используют в качестве ингибиторов коррозии, в качестве реагентов для получения некоторых ферментов и для аналитических определений.[1] В силу вышесказанного, синтез новых соединений в ряду акридина представляет большой практический интерес.
В первой стадии было необходимо синтезировать 9-хлоракридин. Несмотря на известные методики, нами были осуществлены попытки синтеза 9-хлоракридина из акридона с применением различных растворителей и галогенидов фосфора. (уравнение 12)
|
(12) |
Было проведено несколько экспериментов. Изначально реакцию проводили в четыреххлористом углероде в присутствии пятихлористого фосфора. В реакцию было взято 2 г акридона, 20 мл четыреххлористого углерода и 2,15 г пентахлорида фосфора. Смесь нагревали в течение часа, после чего в реакционную систему добавили еще 30 мл четыреххлористого углерода и 1,5 г пятихлористого фосфора, после чего смесь нагревали еще 30 минут.
Затем смесь охлаждали и выливали в стакан на лед мелкими порциями, вследствие бурного выделения хлороводорода. Лед был необходим для того, чтобы избежать гидролиза 9-хлоракридина и для избежания перегрева смеси в стакане. Смесь тщательно размешали и отфильтровали на воронке Бюхнера. На фильтре, таким образом, остался непрореагировавший акридон и смолистые вещества.
Фильтрат быстро, во избежание гидролиза в кислой среде, обработали 12%-ным водным раствором аммиака до нейтральной среды, что визуально выражалось в прекращении выпадения вещества при добавлении последующих порций аммиака. Раствор после этого фильтруют на воронке Бюхнера.
Полученный осадок поместили в сушильный шкаф, нагретый до 700. Более высокую температуру устанавливать не следует, так как может произойти потеря вещества вследствие его возгонки.
Выход получился равным примерно 40%, т.е. он был невысоким.
После этого было сделано предположение, что возможно, реакция будет происходить полнее, если использовать треххлористый фосфор и не прибавлять растворитель.
Были выполнены те же операции, что и в предыдущем эксперименте, но результат оказался даже меньшим – выход составил 30%
После этого было решено изменить растворитель. Вместо неполярного четыреххлористого углерода был взят более полярный тетрагидрофуран (ТГФ).
В ходе проведения аналогичных экспериментов выяснилось, что изменение растворителя на ходе реакции не отразилось. Выход снова составил 30%
Было решено провести реакцию в 1,4-диоксане. При этом до проведения реакции было сделано предположение о том, что при фильтровании продукт реакции выделяется не полностью из-за большого количества полифосфатов, возникающих из-за избытка хлорида фосфора, вследствие чего было решено выливать реакционную смесь в большее количество льда, чем бралось изначально. Также было решено использовать смесь пятихлористого и треххлористого фосфора.
Результат получился удовлетворительный – выход составил 80%. Эта методика и была выбрана в качестве наиболее успешной для дальнейших работ по получению 9-хлоракридина.
При работе с хлорокисью фосфора теоретический выход должен составлять почти 100%. Но реакция получения хлорокиси фосфора из пятихлористого фосфора отличается низким выходом, поэтому применяемый нами метод можно считать более экономным и рациональным.
Следующим этапом на пути
синтеза N-бромацетил-9-
|
(13) |
В реакцию было взято 8,7 г 9-хлоракридина, 44,5 г фенола и после нагревания этой смеси к ней был добавлен карбонат аммония массой 5,2 г. Смесь нагревали в течение 45 минут, после чего охладили до 300, перенесли в стакан и добавили 105 мл ацетона. Полученный раствор оставили на ночь (выпадение 9-аминоакридина можно считать законченным через 1 час после добавления ацетона). Затем вещество отфильтровали и промыли от фенола 45 мл ацетона. Для более полной очистки продукта реакции от фенола осадок кипятили сначала со 140 мл воды, затем отфильтровали на воронке Бюхнера, затем осадок еще раз прокипятили с 35 мл воды и снова отфильтровали на воронке Бюхнера. В третий раз осадок кипятили с 20 мл воды с добавлением 0,5 мл концентрированной соляной кислоты, чтобы перевести оставшийся 9-аминоакридин в растворимый гидрохлорид. Фильтраты соединили и добавили к ним раствор 10,5 г едкого натра в 55 мл воды с целью осаждения 9-аминоакридина. Затем смесь отфильтровали и промыли водой, чтобы удалить из осадка образовавшийся хлорид натрия. Полученный осадок просушили при 1200С
Выход реакции составил 70%, т.е. немного ниже, чем в предлагаемой методике. Это можно объяснить тем, что в реакцию брали вещества в количестве, в более чем в 5 раз меньшем, чем предлагалось в методике, вследствие чего относительные потери увеличивались.
На последней стадии
перед нами стояла задача получения N-бромацетил-9-
|
(14) |
В реакцию было взято 4 г 9-аминоакридина в 50 мл ДМФА, 1,4 г поташа и после растворения смеси добавили к ней 1,8 мл монобромацетилбромида. Смесь нагревали на магнитной мешалке в течение 30 минут, затем добавили 0,8 г поташа и 1 мл монобромацетилбромида, нагревание продолжали еще 10 минут. После завершения реакции смесь отфильтровали на фильтре Шотта, избавив ее от непрореагировавшего поташа и бромида калия. Затем к фильтрату добавили 50 мл ацетона, выпавший при этом осадок отфильтровали на фильтре Шотта. К фильтрату добавили еще 10 мл ацетона и оставили на ночь, после чего раствор еще раз отфильтровали на фильтре Шотта.
Данная методика является не совсем правильной, так как намного проще было данную реакцию вести без поташа, который к тому же создавал потенциальную возможность гидролиза продукта реакции, что и наблюдалось на хроматограмме при анализе фильтрата - в растворе было некоторое количество акридона. Но при работе по данной методике не возникает сложности по выделению чистого продукта реакции от образовывающегося бромистого водорода.
Полученное в результате реакции вещество давало положительную пробу Бейльштейна: пламя окрашивалось в зеленовато-голубой цвет.
В целом результат проведения последней стадии можно считать удовлетворительным – выход составил 65 %
Исходные вещества перед проведением реакций подвергали анализу химическими и физико-химическими методами. Очистка растворителей и приготовление растворов производилась непосредственно перед началом эксперимента.
Строение исходных, промежуточных
и конечных продуктов реакций
подтверждали с помощью метода тонкослойной
хроматографии и ИК-спектроскоп
Чистоту исходных, промежуточных и конечных продуктов реакций проверяли методом тонкослойной хроматографии. Состав и структуру продуктов реакции подтверждали данными тонкослойной хроматографии сравнением с эталонными образцами. Обработку хроматограмм проводили на высокоэффективных пластинах «Sorbfil», ПТСХ-АФ-В-УФ в ультрфиолетовой камере Camag.
К 9,9 г акридона при перемешивании прибавляют 30 мл диоксана-1,4, 12 мл треххлористого фосфора, 7 г пентахлорида фосфора и кипятят в течение 2 часов. Реакционную смесь постепенно выливают на 500 г льда, добавляют 1 л воды и фильтруют. В фильтрат добавляют 12% раствор аммиака до рН ≈ 7, затем снова фильтруют.
Продукт сушат при температуре не выше 90°С в сушильном шкафу с принудительной вентиляцией воздуха.
Продукт представляет собой серо-желтый порошок.
Тпл = 1170-1180С
Выход: 8,7 г (80%)
ИК-спектр:
В ИК-спектре 9-хлоракридина полоса в области 1607 см-1 соответствует валентным колебаниям С-С связей ароматических ядер, 1063 см-1 – колебаниям связи C-Cl, 755 см-1 – деформационным сдвигам связей С-Н в ароматических ядрах. (приложение А1)
Смесь из 8,7 г 9-хлоракридина и 44,5 г фенола при перемешивании нагревают до 700С и прибавляют 5,2 г углекислого аммония. Температуру реакционной смеси поднимают до 1200С и нагревают 45 минут при перемешивании. По окончании реакции смесь охлаждают до 300С и приливают к 105 мл ацетона. Осадок отфильтровывают и отмывают 45 мл ацетона. Осадок кипятят с водой с 800 мл воды и фильтруют, затем осадок снова кипятят с 200 мл воды и фильтруют, после чего кипятят со 100 мл воды с добавлением 1 мл концентрированной соляной кислоты. Фильтраты соединяют и добавляют раствор 10,5 г едкого натра в 55 мл воды. Смесь охлаждают и фильтруют, осадок промывают 55 мл воды.
Продукт сушат при 120 °С в сушильном шкафу с принудительной циркуляцией воздуха.
Продукт представляет собой светло-желтый порошок.
Тпл 2320 – 2330С
Выход: 5,5 г (70%)
ИК-спектр:
В ИК-спектре 9-аминоакридина полоса в области 1644 см-1 соответствует колебаниям связи C-N, 1594 см-1 – валентным колебаниям С-С связей ароматических ядер, 754 см-1 – деформационным сдвигам связей С-Н в ароматических ядрах. (приложение А2)
К 50 мл ДМФА при нагревании прибавляют 4 г 9-аминоакридина, 2,2 г поташа и после растворения 9-аминоакридина добавляют 2,8 мл бромацетилбромида. Затем осадок фильтруют и фильтрат обрабатывают ацетоном до прекращения выпадения осадка, после чего фильтруют. К фильтрату добавляют 5-10 мл ацетона и оставляют на сутки, затем снова фильтруют, соединяя осадок с полученным ранее.
Продукт сушат на воздухе.
Продукт представляет собой желтый порошок.
tразл 2450С
Выход: 4,2 г (65%)
ИК-спектр:
В ИК-спектре N-бромацетил-9-
На расстоянии около 2 см от края пластинки (силуфол) карандашом проводят стартовую линию. На стартовую линию капилляром наносят исследуемый раствор и растворы веществ-свидетелей. Диаметр пятна должен составлять 2 – 3 мм. Пластинку высушивают над плиткой. Эту операцию при необходимости повторяют 2 – 3 раза.
Пластинку устанавливают вертикально в камеру для хроматографирования так, чтобы ее конец был погружен в элюент (система растворителей толуол : ацетон : этанол в объемном соотношении 10 : 3 : 2) не более, чем на 5 мм. Пятно должно находится выше уровня элюента. Пластинка не должна касаться стенок камеры.
Процесс прекращают после того, как элюент пройдет от линии старта не менее 7см. После этого пластинку вынимают, отмечают положение фронта элюента, тщательно высушивают и помещают в УФ-камеру, находят значения Rf :
Rf = l/L
где l – расстояние между стартовой линией и центром точки вещества, мм;
L – расстояние между стартовой линией и фронтом, мм.
Сравнивая значения Rf веществ-свидетелей и точек веществ исследуемого раствора, находят состав смеси.
Rf (акридона) = 0,51 («Silufol»), 0,73 («Sorbfil»)
Rf (9-хлоракридина) = 0,81 (Silufol»)
Rf (9-аминоакридина) = 0 («Silufol», «Sorbfil»)
Rf (N-бромацетил-9-аминоакридина) = 0,07 («Sorbfil»)
В данной курсовой работе
перед нами стояла задача синтезировать N-бромацетил-9-
При проведении работы был получен 9-хлоракридин по реакции взаимодействия акридона, пятихлористого фосфора и треххлористого фосфора. Выход составил 80%
Далее был осуществлен
синтез 9-аминоакридина при
И на последнем этапе работы был синтезирован N-бромацетил-9-аминоакридин по реакции взаимодействия 9-аминоакридина и монобромацетилбромида. Выход составил 65 %
Контроль за ходом реакций и за качеством полученных продуктов осуществлялся методом тонкослойной хроматографии. Структуры полученных веществ подтверждены данными ИК-спектроскопии. [23,24]