Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Товбис Михаил Семенович

Синтез, свойства и применение нитрозофенолов
<
Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов Синтез, свойства и применение нитрозофенолов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Товбис Михаил Семенович. Синтез, свойства и применение нитрозофенолов : Дис. ... д-ра хим. наук : 02.00.03 : Красноярск, 2003 273 c. РГБ ОД, 71:04-2/28-5

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I Синтез орто- и пара- нитрозофенолов из алифатических исходных соединений

1.1. Изучение реакции циклоконденсации изонитрозо-Р-

дикарбонильных соединений с кетонами 44

1.2. Поиск оптимальных условий получения орто- и шра-нитрозофенолов 55

1.3. Изучение препаративных возможностей реакции образования нитрозофенолов из замещенных изонитрозо-р1-дикарбонильных соединений и кетонов 61

1.4. . Влияние природы растворителя и катиона металла на направление реакции циклоароматизации 79

1.5. Синтез биядерных и полиядерных нитрозофенолов 83

ГЛАВА II. Исследование таутомерии и кислотно-основных свойств нитрозофенолов .

2.1. Исследование яярт-нитрозофенол -гатрйг-хинонмонооксимной таутомерии 90

2.2. Кислотность пара-нитрозофенолов и строение яа/?а-нитрозофенолят- анионов 98

2.2.1. О значениях ОМЕТЛ -и СУЩРЛ — нитрозогруппы 102

2.3. Димеризация пространственно-затрудненных яа/эдг-нитрозофенолов 105

2.4. Исследование поведения м7/7а-нитрозофенолов

в кислых средах 113

2.4.1. Исследование реакции яя/га-нитрозофенолов с концентрированной серной кислотой 127

ГЛАВА III. Практическое применение результатов исследования нитрозофенолов

3.1. Новый метод количественного определения диариламинов в каучуках, резиновых смесях и резинах 132

3.2. Оксимирование замещенных яа/эа-бензохинонмонооксимов 134

3.2.1. Промышленное производство тимохинондиоксима 141

3.2.2,Окисление и-бензохинондиоксима 145

3.3. Новый путь синтеза а-токоферола (витамина Е) 146

3.3.1. Реакция деоксимироваиия хинонмонооксимов 152

3.3.2. Новая схема синтеза витамина Е 155

3.4. Применение нитрозофенолов для снижения токсичности

композиционных материалов на основе

фенолоформальдегидных смол 156

3.5. Пути использования медных комплексов

орто- нитрозофенолов в органическом синтезе 161

ГЛАВА IV. Экспериментальная часть

4.1. Синтез р-дикарбонильных соединений и их изонитрозопроизводных 165

4.2. Поиск оптимальных условий проведения синтеза нитрозофенолов 168

4.3. Синтез нитрозофенолов

4.3.1. Подготовка растворителей и реагентов для циклоконденсации 171

4.3.2. Проведение реакции циклоароматизации 172

4.3.3. Получение ди- и полиядерных нитрозофенолов 174

4.4. Таутомерия, димеризация и кислотность /ш/га-нитрозофенолов

4.4.1. Таутомерия и димеризация нитрозофенолов 179

4.4.2. Измерение констант кислотности замещенных яяра-нитрозофенолов 181

4.5. Исследование поведения -нитрозофенолов в кислой среде

4.5.1. Измерение констант основности замещенных ля/-нитрозофенолов 181

4.5.2. Исследование реакции я-нитрозофенола с концентрированной серной кислотой 192

4.6. Синтез алкилированных ляря-бензохинондиоксимов 211

4.7. Синтез с использованием медных комплексов о нитрозофенолов

4.7.1. Получение ор/ио-аминофенолов 213

4.7.2. Методика получения бензоксазолов 215

4.8. Анализ антноксидаитов в каучуках и резиновых смесях 216

4.9. Синтез триметилгидрохинона и а-токоферола 219

4.10. Анализ содержания формальдегида в клееных материалах 221

Выводы 225

Литература

Введение к работе

Химия иитрозофенолов всегда привлекала внимание многих исследователей. Причина этому — не только широкое применение иитрозофенолов в различных отраслях производства, хотя соединения данного класса применяют в качестве аналитических реагентов при определении ионов переходных металлов [1, С.280] и экстрагентов цветных металлов, в качестве ускорителей вулканизации каучука [2-6], противостарителей в резинах [7,8], ингибиторов коррозии сталей [9,10], как вещества с антибактериальной активностью [11]. Гораздо чаще ннтрозофенолы используют как полупродукты для перехода к соединениям других классов: из них получают, например, ор/ио-аминофенолы [12], ля/?а-аминофенолы [13] и их производные [14], гидрохиноны [15,16], гетероциклические соединения [17,18]. Ннтрозофенолы служат исходными соединениями для получения сернистых тиазиновых красителей, широко используемых при крашении тканей из хлопка; оксазиновых красителей, работающих в жидких лазерных системах [19, С.266]. Современные лекарственные препараты, такие, как панадол, тайленол, парацетамол, имеют в своей основе и-ацетиламинофенол, который синтезируют, исходя из л-нитрозофенола [20, С.292], [21].

При всей востребованности иитрозофенолов, вызывает удивление тот факт, что за последние десятилетия практически не появлялись новые методы получения этих веществ. Классические методы синтеза - прямое нитрозирование фенолов, оксимирование хинонов и некоторые другие дают возможность с легкостью получать ннтрозофенолы различного строения.

Именно кажущаяся простота и легкость процесса прямого нитрозирования фенолов стали, по-видимому, главным тормозом разработки новых методов синтеза иитрозофенолов: зачем искать новые методы, когда обычная процедура так проста?

Однако в простом методе нитрозирования фенолов. одновременно кроется главная трудность получения нитрозофенола заданного строения. Для этого

6 нужно иметь готовый фенол с набором заместителей в кольце. Особенно трудно получить исходный фенол с заместителями в положении 3, в положениях 3 и 5; в положениях 2,3 и 5 одновременно. Если же требуемые заместители сами имеют сложное строение - замещенный фенил, гетерил, сложноэфирный остаток, то такие фенолы зачастую получить невозможно.

Поэтому в настоящей работе представлен принципиально иной метод синтеза нитрозофенолов, предусматривающий введение нитрозогруппы в алифатическое соединение - р-дикетон, при циклизации которого с кетонами в высокоосновных средах образуется искомый нитрозофенол. При этом набор заместителей в кольце определяется тем, какие заместители содержатся в молекулах исходных кетонов и Р-дикетонов.

Используя разработанный нами новый метод синтеза, установив закономерности протекания реакции циклоароматизации, мы синтезировали целый ряд ранее недоступных нитрозофенолов, имеющих алкильные, арильные, сложноэфирные и гетерильные заместители в кольце.

Важным этапом работы стало изучение таутомерных и кислотно-основных свойств нитрозофенолов. В процессе исследования было установлено, что группа нитрозофенолов, содержащих сложноэфирные заместители в ядре, ведет себя аномально по отношению к остальным соединениям: существует в нитрозоформе, а не в виде хиноноксимов, процесс протонирования идет иначе. Более того, эта группа, в отличие от всех известных нитрозофенолов, димеризуется в твердом виде.

Исследование физико-химических свойств, а также некоторых химических реакций (восстановления, оксимирования, деоксимирования, циклизации), позволило найти нетрадиционные области практического применения нитрозофенолов.

Так, в результате изучения поведения нитрозофенолов в кислых средах, появился метод анализа аминных антиоксидантов в каучуках и резиновых смесях, который нашел применение в промышленности.

Итогом исследования реакции оксимирования стало крупное внедрение на Шосткинском заводе химреактивов в г. Шостка способа получения тимохинондиоксима - компонента твердых ракетных топлив.

Созданный метод циклоароматизации позволил синтезировать в одну стадию 2,3,5-триметил-4-нитрозофенол. Путем его деоксимирования с последующим восстановлением мы осуществили переход к триметилгидрохинону - ключевому полупродукту в синтезе витамина Е. Это позволяет заявить о создании принципиально нового пути синтеза одного из важнейших витаминов, в котором так нуждается и медицина и сельское хозяйство.

Изучение продукта нитрозирования фенолоформальдегидной смолы позволило предложить его в качестве высокоэффективной ловушки для формальдегида при производстве клееных материалов, что дает возможность улучшать как экологическую обстановку в цехах, так и потребительские свойства продукции.

Всем этим, а также некоторым другим вопросам, связанным с получением, свойствами и новыми областями применения нитрозофеполов, посвящена настоящая работа, которая решает не только ряд практических задач, но и имеет теоретическое значение для органической химии.

Поиск оптимальных условий получения орто- и шра-нитрозофенолов

В результате проведенной серии предварительных опытов было замечено, что на выход целевых продуктов кроме времени протекания реакции влияет избыток применяемого этилата натрия и кетона.

Для поиска оптимальных условий мы воспользовались методом Бокса-Уилсона (метод градиентов) [147. С..14]. При этом были учтены три фактора, влияющие на выход целевого продукта (Y): время протекания реакции (Xi), отношение молярных концентраций этилата натрия (Хг) и кетона (Хз) к молярной концентрации применяемого нзонитрозо-р-дикарбонильного соединения. Для реакций изо нитрозоацетил ацетона (ИНАА) и изонитрозобензоилацетона (ИНБА) с ацетоном, приводящих к 3,5-диметил-2-нитрозофенолу и 3-метил-4-нитрозо-5-фенилфенолу соответственно, были выбраны уровни варьирования факторов (таблицы 1 и 2), и поставлен полный ірехфакторньїй эксперимент (табл. 3 и 4). Символы (-1) в табл.3 и 4 означают, что для данного фактора взят его нижний уровень, символы (+1) — верхний уровень. Выход Y определяли спектрофотометрически, все опыты дублировали и находили среднее значение выхода.

По результатам, приведенным в табл. 3, мы вывели уравнение линейной регрессии для реакции ИНАА с ацетоном. Уравнение имело следующий вид: Y=25,4-O,065X1+8,70X2+1,12Х3 (44) Для реакции ИНБА с ацетоном по данным табл.4 получили уравнение: Y = 17,06 + 2,82Xi + 10,35Х2 + 4,27Х3 (45 ) После статистической проверки значимости коэффициентов уравнений выяснилось, что в уравнении (45) коэффициент при Xi оказался незначимым. Последнее свидетельствует о том, что выбранное время (2 часа) достаточно для полного протекания реакции. Поэтому член уравнения, содержащий незначимый коэффициент, был из уравнения исключен.

Проверив адекватность уравнений, мы рассчитали новые величины шагов для всех факторов, а затем осуществили движение по направлению градиента. Как видно из данных таблицы 5, в обоих случаях на пятом шаге была достигнута область, близкая к оптимуму [148]. Выход нитрозофенолов возрос в несколько раз: от 17 до 74% для орто-изомера и с 6 до 59% для пара-изомера нитрозофенола. Весьма значительный мольный избыток этилата натрия по отношению к реагирующему изонитрозо-р-дикарбонильному соединению (4-6 моль), полученный в оптимальных условиях, необходим, вероятно, потому, что этилат натрия, кроме ионизации молекул изонитрозосоединения и кетона, расходуется на связывание выделяющейся по реакции воды (2 моль) и на образование соли конечного нитрозофенола (1 моль).

Поскольку нам удалось достичь области, близкой к оптимальной, мы не стали прибегать к планированию 2-го порядка, которое необходимо для более точного описания почти стационарной области поверхности отклика. Так как препаративные выходы нитрозофенолов стали достаточно высокими, появилась возможность изучить влияние строения исходных изоннтрозо-р-дикарбонильных соединений и кетонов на направление реакции циклизации и установить синтетические возможности рассматриваемого метода.

Следует отметить, что в ряду реакций циклизации поиск оптимальных условий методом планирования эксперимента был проведен впервые. Видимо, и в других подобных реакциях (циклизации в нитрофенолы, в хиноидные соединения, в производные нафтолов) поиск оптимальных условий может дать значительное повышение препаративных выходов продуктов. Изучение препаративных возможностей реакции образования нитрозофенолов из замещенных изонитрозо-р-дикарбонильных соединений и кетонов.

Для получения замещенных нитрозофенолов нами был синтезирован ряд р-дикетонов, содержащих алкильные, арильные и гетерильные заместители [148]. Затем р-дикетоны нитрозировали и вводили в реакцию с ацетоном, его гомологами и другими производными. Синтез нитрозофенолов осуществляли в условиях, близких к оптимальным для этой реакции, приведенных выше. При этом мы считали, что условия оптимальные для изонитрозоацетилацетона, будут близки к оптимальным и для его гомологов, а в условиях, оптимальных для изонитрозобензоиланетона, можно проводить реакции циклизации замещенных изонитрозобензоилацетонов и изонитрозогетероилацетонов.

Действительно, как показали результаты проведенного синтеза (табл. 6, 7), выход нитрозофенолов в большинстве случаев был достаточно высок, что есть условия оказались близкими к оптимальным и для других исходных соединений.

При рассмотрении причин, по которым в спиртовом растворе алкоголята натрия в одних случаях образуются o/wm-изомеры, а в других - «дуга-изомеры нитрозофенолов, следует прежде всего отметить влияние строения исходных соединений на направление реакции.

Промышленное производство тимохинондиоксима

При исследовании большой группы 2,6-дизамещенных 4-нитрозофенолов (18 соединений) с помощью ИК спектроскопии и методом ПМР найдено содержание нитрозоформы в таутомерной смеси [174], которое составляло для большинства исследуемых соединений 0,1-4 %. Для 2-цианопроизводного содержание нитрозоформы возрастало до 30%, а для 2-карбокси- и 2-ацетопроизводного - до 100 %. Такую аномалию объяснили наличием прочной внутримолекулярной водородной связи, стабилизирующей нитрозофенольную форму.

Для галогенозамещенных нитрозофенолов на основании поглощения в области 700 им в электронных спектрах в диметилформамиде вычислено содержание нитрозоформы и по этим данным найдены константы таутомерного равновесия Кт = [нитрозоформа] / [оксимная форма]. Авторы полу ил и следующие данные (приведены соединение, % содержания нитрозоформы, Кт): 4-нитрозофенол, 31.5, 0.46; З-бром-4-нитрозофенол, 15.5, 0.18; З-хлор-4-нитрозофенол, 14.6, 0.17; 2-бром-4-нитрозофенол, 5.8; 0.062; 2-хлор-4-нитрозофенол, 5.0, 0.053 [175].

Подробное исследование таутомерии методом электронной спектроскопии в области 700 нм проведено для 18 моно-, ди- и тризамещенных пара-нитрозофенолов [143]. За стандарт поглощения 100 %-ной нитрозоформы принят коэффициент молярной экстинкции 4-нитрозоанизола на длине волны 745 нм, равный 55. Содержание нитрозоформы для всех исследованных соединений находилось в пределах 0,2 - 6 %, и только для 3-метоксикарбонил-4-нитрозофенола доля бензоидного таутомера составило 22 %.

Впоследствии были выявлены некоторые закономерности влияния заместителей на положение таутомерного равновесия л зр з-нитрозофенолов в растворе. Так, показано, что введение алкильных заместителей в орто-положение к гидроксильной группе вызывает исчезновение нитрозоформы или резкий сдвиг равновесия в сторону хиноноксимного таутомера [176]; разветвленные алкильные заместители вызывают полную хиноидизацию системы. Эта закономерность подтверждена в работах Финча [75], однако показано, что при введение алкильных групп, таких, как СНз, С2Н5, СН(СНз)г и С(СНз)з в положения 3 и 5 к гидроксилу, в таутомерном равновесии происходит некоторый сдвиг в сторону увеличения доли фенольной формы. Авторы работы [75] считают, что стерические препятствия, возникающие в 3- и 5- положениях, затрудняют переход нитрозогруппы в оксимную, что увеличивает долю бензоидной формы.

Введение галогенов (О, Вг) в бензольное кольцо оказывает влияние, аналогичное введению алкильных заместителей [177]. Совершенно особое место занимает лишь З-фтор-4-нитрозофенол, который не способен к превращению в изомерный фторбензохиноноксим, а существует только в нитрозоформе [59], [178], независимо от растворителя. Авторы [178] объясняют подобЕгую аномалию образованием внутримолекулярного пятичленного цикла.

Таким образом, практически во всех вышеуказанных работах для п-нитрозофенола и его производных были получены данные, свидетельствующие о преобладании хиноноксимной формы в таутомерной смеси. Следует при этом заметить, что несмотря на большое количество данных по таутомерии пара-нитрозофенолов, объектами исследования в подавляющем большинстве случаев были лишь соединения с галогеном, алкильными или алкоксильными заместителями в кольце.

Поскольку нам впервые удалось синтезировать ряд /ш/юг-нитрозофенолов, одновременно содержащих в кольце алкильные, арильные и сложноэфирные заместители, появилась возможность проследить влияние подобных групп на положение таутомерного равновесия. Для синтезированных нитрозофенолов мы осуществили спектрофотометрическое исследование таутомерного равновесия [179]. Исследования проводили по методу [180], в основе которого лежит факт, что все ароматические нитрозосоединения имеют в электронном спектре максимум поглощения, характерный для n—»71 перехода нитрозогруппы, причем коэффициент молярной экстинкции нитрозоформы не зависит от природы растворителя.

В качестве стандарта для расчетов нами было взято значение коэффициента молярной экстинкции, равное 48 [171], вычисленное для гипотетической «чистой» нитрозоформы незамещенного нитрозофенола; предполагается, что это значение будет справедливо для всех остальных ля/га-нитрозофенолов. Оказалось, что пара-нптрозофенопы, содержащие в кольце арильные, алкильные и тиенильный заместители, ведут себя аналогично известным пара-нитрозофенолам, то есть для них преобладающей является хиноноксимная структура (таблица 13). Видно, что в тех случаях, когда в o/wzo-положении к гидроксильной группе появляется дополнительный заместитель, например, метильная группа (соединения 6-9 таблица 13), доля нитрозоформы становится несколько ниже, чем в нитрозофенолах с одной метальной группой (соединения 1-4 таблица 13).

Это согласуется с литературными данными об уменьшении содержания нитрозоформы в таутомерной смеси при появлении пространственных затруднений у гидроксильной группы [176].

Предпочтительное существование «я/лз-нитрозофенолов в хиноноксимной форме следует также из расчетов Джаффе методом МО [181], по которым энергия этой формы на 4,6 ккал/моль меньше, чем для АШ/? з-нитрозофенольной. Недавно был выполнены расчеты для таутомерии и-нитрозофенол — хиноноксим методом Хартри - Фока [141], из которого также следует, что хиноидная форма более выгодна, чем бензоидная.

Поиск оптимальных условий проведения синтеза нитрозофенолов

В предложенной схеме исходный продукт - ацетилацетон - является доступным, недорогим продуктом. Нитрозирование его протекает почти количественно. Циклоароматизация с метилзтилкетоном приводит к такому хинонмонооксиму, в котором метильные заместители оказываются в 2- и 6-положениях по отношению к оксимной группе, что способствует легкому протеканию деоксимирования и позволяет приходить к нужному триметилхинону с выходом более 90 %. Наконец, при восстановлении, которое протекает с количественным выходом, образуется триметилгидрохинон, дающий по известной методике с изофитолом конечный продукт - витамин Е.

Разработанный и запатентованный [259] нами метод имеет ряд преимуществ по сравнению с известными способами: доступное сырье, простые химические операции, высокий суммарный по всем стадиям выход целевого продукта (более 40 %). Предложения по организации выпуска витамина Е переданы потенциальным производителям.

Применение нитрозофенолов для снижения токсичности композиционных материалов на основе фенолоформальдегидных смол.

При производстве клееных материалов одной из важных проблем является снижение их токсичности, связанной с эмиссией формальдегида из получаемых изделий: древесно-стружечных, древесно-волокнистых плит, фанеры различных типов и т.п.

Пары формальдегида оказывают сильное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, носа и верхних дыхательных путей. Максимально допустимая концентрация формальдегида в воздухе , по данным Американской ассоциации стандартов, составляет 10 на миллион по объему, или 0,012 мг/л. Вдыхание паров формальдегида вызывает резь в глазах, слезотечение и раздражение верхних дыхательных путей [260, С.97]. Более высокие концентрации формальдегида вызывают кашель, спазмы в груди и ощущение тяжести в голове.

Полученная нами нитрозированная фенолоформальдегидная смола (Глава 1, схема 56), условное название — «Антифор» - оказалась, как показали наши исследования, эффективной «ловушкой» для формальдегида, выделяющегося в процессе горячего прессования клееных материалов на основе фенолоформальдегидных смол. Мы вводили в связующее — резолыгую фенолоформальдегидную смолу - от 1 до 7% «Литифора» и размешивали до равномерного распределения. Затем наносили полученный клей на древесину и горячим прессованием получали многослойную фанеру или древесностружечную плиту (ДСтП). Использовали смолы марок СФЖ-3013 и СФЖ-3069.

Следует отметить, что отдельную проблему составляет анализ содержания формальдегида в готовых изделиях. Стандартные методы определения формальдегида (ГОСТ 27678-88) заключаются в том, что клееные материалы выдерживают после изготовления 5 суток, после чего образец материала кипятят с толуолом в колбе, снабженной насадкой Дина-Старка [261, 262]. При этом формальдегид собирается в ловушке, после чего его титруют известными способами. Однако такой способ не годится для оценки влияния добавок на токсичность изделий, так как за 5 суток хранения значительная часть свободного формальдегида диффундирует через древесину и улетает в воздух. Поэтому для объективной оценки необходимо определять содержание свободного формальдегида в изделиях немедленно после горячего прессования.

Для этой цели мы разработали способ, по которому образец изделия измельчали, экстрагировали форм&тъдегид из полученных опилок водой и определяли его содержание по цветной реакции с гидрохлоридом фенилгидразина и раствором красной кровяной соли, фотометрируя образующийся оранжево-красный краситель.

Предварительно для количественного определения строили калибровочный график для серии стандартных растворов формальдегида различных концентраций (эксп. часть).

Лабораторные данные но токсичности для пятислойной фанеры и древесностружечной плиты на основе смолы СФЖ-3069 приведены в табл.21.

Видно, что применение модифицирующей добавки «Антифор» позволяет существенно снизить содержание формальдегида в готовых изделиях.

Нитрозогруппы, входящие в добавку, окисляют формальдегид при температурах горячего прессования, превращаясь в аминогруппы. Кроме того, образующиеся аминогруппы способны дополнительно поглощать формальдегид, давая моно- и диметилольные производные. Таким образом, 1 моль нитрозированного фрагмента смолы способен поглотить до 4 моль формальдегида.

Показано также, что «Антифор» повышает интенсивность отверждения клея и увеличивает прочность фанеры при скалывании по клеевому слою [263].

Мы провели опытно-промышленные испытания модифицирующей добавки на Братском фанерном заводе (БФЗ), г. Братск. Испытания вели в течение одной рабочей смены (8 час). При этом было выпущено 360 листов пятислойной фанеры размером 2440 х 1220 мм, прессованных с применением добавки «Антифор». Результаты испытаний показали, что внесение всего 1,5 % модификатора позволило снизить эмиссию формальдегида до 5,2 мг/100 г фанеры. В то же время листы, прессуемые на этой же линии по принятой на заводе технологии, имеют эмиссию формальдегида 7,6 мг/ЮОг фанеры. Схема опытно-промышленных испытаний приведена на рис.31. Исходная феноло-формальдегидная смола поступает в емкость для хранения 1, затем с помощью насоса 2 через фильтры 3 в дозатор 4 и резервуар приготовления клея 5. Добавку -нитрозированную феноло-формальдегидную смолу резольного типа из емкости 6 подавали шнековым транспортером 7 в резервуар приготовления клея 5.

Исследование поведения -нитрозофенолов в кислой среде

Для получения триметилгидрохинона на первой стадии осуществляли конденсацию изонитрозоацетилацетона с метилэтилкетоном. Циклоконденсацию осуществляли в двух вариантах: применяя в качестве основания гидроксид натрия либо сухой этилат натрия в диметилсульфоксиде.

Вариант 1. Готовили суспензию 1,29 г (0,0323 моль) измельченного гидроксида натрия с размером частиц менее 0,3 мм в 3 мл диметилсульфоксида. К полученной суспензии при охлаждении и перемешивании приливали раствор 1,29 г (0,01 моль) изонитрозоацетилацетона в 2,5 мл сухого метилэтилкетона.

По окончании прибавления реагентов смесь выдерживали в течение 24 часов при комнатной температуре при перемешивании. Затем реакционную массу разбавляли ледяной водой (30 мл) и добавляли при перемешивании и охлаждении концентрированную соляную кислоту до отчетливо кислой реакции (рН = 3). Полученный осадок отфильтровывали и высушивали при 60С. Выход 2,3,5-триметил-4-нитрозофенола (2,3,5-триметил-1,4-бензохинон-4-оксима) составил 1,22 г (74% от теор.). Т. пл. 172С. Найдено %: С 65,91, Н 6,82, N 8,51. Вычислено %: С 65,46, Н 6,67, N 8,48.

Вариант 2. Смешивали 5,4 г (0,08 моль) сухого этилата натрия с 30 мл ДМСО, к смеси добавляли 1,29 г (0,01 моль) изонитрозоацетилацетона в 0,072 моль метилэтилкетона. Через 24 часа реакционную массу разбавляли ледяной водой, нейтрализовали, выделяли и сушили полученный с 70%-ным выходом 2,3,5-триметил-4-нитрозофенол.

Вторую стадию - деоксимирование также проводили в двух вариантах.

Вариант 1. 0,01 моль (1,65 г) 2,3,5-триметил-4-нитрозофенола растворяли в 15 мл метилцеллозольва и 1,5 мл ацетона. К раствору прибавляли 0,01 моль (1,4 г) оксида меди (I) с 4,7 мл концентрированной соляной кислоты, предварительно разбавленной 6 мл воды. Раствор кипятили 45 мин, затем перегоняли с водяным паром. Полученный триметилбензохинон экстрагировали из дистиллята диэтиловым эфиром. Эфирный экстракт сушили над безводным сульфатом натрия, эфир упаривали. Выход триметилбензохинона составил 1,38 г (92% от теор.). Т. пл. 32С. Найдено %: С 71,60, Н 6,51. Вычислено %: С 72,00, Н 6,67.

Вариант 2. К 1,65 г (0,01 моль) 2,3,5-триметил-4-нитрозофенола добавили смесь 1,68 г железных опилок, 0,63 г FeCh 6Н20 и 4,5 мл соляной кислоты. Затем из реакционной смеси с паром отгоняли триметилбензохинон. Его проэкстрагировали из дистиллята тремя порциями диэтилового эфира Эфирный экстракт сушили над безводным сульфатом натрия, эфир упаривали. Выход триметилбензохинона составил 1,38 г (92% от теор.).

Восстановление триметилбензохинона проводили следующим образом: к раствору 0,01 моль (1,5 г) триметилбензохинона в 5 мл диэтилового эфира прибавляли 1 г цинковой пыли. При перемешивании и охлаждении к этой смеси прикапывали 3 мл концентрированной соляной кислоты. Раствор сначала становился бледно-желтым, а затем бесцветным. Промыли эфирный раствор тремя порциями по 10 мл воды и высушили над безводным сульфатом натрия. Выход триметилгидрохинона после упаривания растворителя был почти количественным. Т. пл. 168-170С с разложением. Найдено %: С 71,62, Н 7,75. Вычислено %: С 71,05, Н 7,90.

Для получения охгокоферола предварительно готовили фитилхлорид. К 0,9 г изофитола приливали 200 г НС1 и перемешивали при 20 С 10 мин. Затем добавляли 5 мл воды, перемешивали, отделяли верхний слой в делительной воронке и трижды промывали водой по 2 мл.

Смешивали 0,5 мл уксусной кислоты, полученный фетилхлорид (около 0,95 г), триметилгидрохиион (0,46 г), хлористый цинк (0,05 г) и эфират трсхфтористого бора (0,03 г). Смесь нагревали при пропускании азота 4 часа при 120С. После охлаждения разбавляли 5 мл воды, отделяли верхний слой, промывали водой, помещали в колбу, добавляли 0,7 г уксусного ангидрида и при 120С нагревали 2 часа с отгонкой образующейся уксусной кислоты. Остаток перегоняли под вакуумом и отбирали фракцию с Т. кип. 205-208С при 0,3 мм рт. ст. Выход D, L - а-токоферилацетата 0,99 г (69% в пересчете на изофитол). Найдено %: С 79,02, Н 11,17. Вычислено %: С 78,81, Н 11,02.

Похожие диссертации на Синтез, свойства и применение нитрозофенолов