Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Методы синтеза органических иодидов, отвечающих требованиям "green chemistry" (литературный обзор) 6
1.1. Введение 6
1.2. Основные принципы «Зеленой химии» 8
1.3. Твердофазные реакции иодирования 16
1.3.1. Твердофазное иодирование аренов тетраалкиламмоний иоддихлоридом (Alk4N+ICl2") 17
1.3.2. Иодирование аренов без растворителя при комнатной температуре системой I2/Bi(N03)3*5H20 18
1.3.3. Иодирование аренов системой иод-фенилиодозодиацетат в твердой фазе 21
1.3.4. Твердофазное галогенирование и окисление с использованием иодозобензола на неорганических носителях 23
1.4. Реакции диазотирования, как один из основных методов синтеза ароматических и гетероциклических иодидов 25
1.4.1. Строение солей арендиазония 25
1.4.2. Диазотирование с использованием солей азотистой кислоты 26
1.4.3. Диазотирование с использованием алкилнитритов и оксидов азота 32
ГЛАВА 2. Новые методы синтеза иодидов прямым электрофильным иодированием в отсутствие растворителей 37
2.1. Иодирование кетонов 37
2.1.1. Иодирование дибензоилметана 37
2.1.2. Иодирование ацетофенона 39
2.2. Исследование основных закономерностей реакции электрофильного иодирования аренов и гетероциклов в отсутствие органических растворителей 42
2.2.1. Твердофазное иодирование аренов 42
2.2.2. Иодирование урадила 47
2.2.3. Иодирование аренов молекулярным иодом 51
2.3. Экспериментальная часть 54
ГЛАВА 3. Шинципиально новая методология проведения реакций диазотирования и иодирования ароматических аминов 63
3.1. Иододезаминирование ароматических аминов в пастообразном состоянии 63
3.2. Исследование реакции диазотирования аминопиридинов в пастообразном состоянии 69
3.3. Визуальное микроскопическое исследование динамики реакций диазотирования-иодирования аминов в пасте и разработка нового препаративного варианта иододезаминирования в водных растворах 71
3.4. Получение терафторборатных и гексафторфосфатной солей диазония ароматических аминов 76
3.5. Экспериментальная часть 78
Выводы 85
Список литературы 86
- Твердофазные реакции иодирования
- Реакции диазотирования, как один из основных методов синтеза ароматических и гетероциклических иодидов
- Исследование основных закономерностей реакции электрофильного иодирования аренов и гетероциклов в отсутствие органических растворителей
- Визуальное микроскопическое исследование динамики реакций диазотирования-иодирования аминов в пасте и разработка нового препаративного варианта иододезаминирования в водных растворах
Введение к работе
Актуальность
Ароматические иодиды являются важными, а порой незаменимыми синтонами органического синтеза, особенно в важнейших реакциях образования С-С-связей. Кроме того, многие арилиодиды представляют самостоятельную ценность, являясь лекарственными препаратами и медицинскими диагностик умами.
В настоящее время спектр методов и реагентов электрофильного иодирования достаточно широк, однако традиционные условия их использования, как правило, не отвечают современным требованиям к органическому синтезу. Возросшие требования к экологической безопасности и эффективности химических процессов заставляют вести интенсивный поиск новых прогрессивных методов синтеза органических иодидов. Проведение реакций иодирования в отсутствие органических растворителей в значительной степени приближают эти методы к требованиям современного органического синтеза.
Цель работы - разработка новых, прогрессивных методов синтеза органических иодидов в отсутствие органических растворителей, отвечающих требованиям «Green Chemistry».
В ходе ее достижения решались следующие задачи:
1. исследование реакционной способности известных агентов электрофильного кодирования: I2, IC1, N-иодсукцинимид, 12/РЫ(ОАс)2, Ме4Г Ґ"ІСІ2" и определение общих закономерностей реакций кодирования в отсутствие органического растворителя;
2. сравнительный анализ результатов «твердофазного» кодирования аренов с кодированием в растворах;
3. разработка принципиально нового метода получения арилиодидов через диазотирование без растворителя;
4. определение общих закономерностей реакции иодо дезаминирования без растворителя. Диссертация выполнена на кафедре органической химии и технологии органического синтеза Томского политехнического университета, при финансовой поддержке грантов Министерства Образования РФ (грант Э02-5.0-176 «Фундаментальные исследования в области естественных и точных наук» 2002-2004 гг., грант № 1595 «Федерально-региональная политика в науке и образование» 2003-2004 гг. и грант № 15134 «Развитие научного потенциала высшей школы» 2005г.).
Научная новизна
Впервые определены основные закономерности реакционной способности электрофильных иодирующих агентов в реакциях электрофильного кодирования в отсутствие органических растворителей.
Предложена принципиально новая методология осуществления реакций диазотирования ароматических аминов с последующим кодированием в отсутствие органических растворителей в пастообразном состоянии.
Открыта реакция образования тозилоксипиридинов при диазотировании аминопиридинов в присутствии п-толуолсульфокислоты в пастообразном состоянии.
Практическая значимость
Разработаны препаративные методы прямого кодирования аренов и кетонов в отсутствие органических растворителей.
Разработан эффективный метод синтеза ароматических иодидов реакцией диазотирования аминов в водных пастах и растворах.
Предложенные методы отличаются эффективностью, низкой стоимостью и экологической безопасностью. В ряде случаев удается получать чистые иодиды с использованием только воды на всех стадиях процесса.
Твердофазные реакции иодирования
В любых учебниках по органической химии львиную долю рассматриваемых химических превращений составляют реакции, идущие в газовых или жидкофазных системах. Твердофазным реакциям, то есть реакциям с участием твердых реагентов или продуктов, уделяется очень скромное место, либо о них вообще не упоминается. Между гомофазными реакциями в растворах, с одной стороны, и твердофазными реакциями - с другой, существуют фундаментальные отличия. В газо- и жидкофазных системах (при интенсивном перемешивании) молекулярные участники химического превращения ведут себя независимо от поведения одноименных частиц, тогда как в твердофазных системах поведение атомов, молекул и ионов каждого реагента или продукта определяется не только их химическим сродством (как в первом случае), но и энергетикой связи с другими частицами в пределах твердых фаз - реагентов [26]. Практические возможности механохимии оценены и взяты на вооружение исследователями в различных областях науки. К настоящему моменту выполнены твердофазные механохимические синтезы различных соединений (например, работы [27-31]). В некоторых случаях выходы в механохимических реакциях превышают выходы при проведении аналогичных реакций в растворах.
К достоинствам механохимического синтеза относится проведение его при комнатной температуре, экологическая чистота (не требуются растворители) и возможность упрощения технологической схемы процесса. Твердофазные методы получили признание в технологии изготовления лекарственных препаратов и применяются для регулирования скорости растворения лекарственных веществ и повышения их терапевтической активности [32]. Некоторое время назад стали широко использоваться иодирующие реагенты на основе дихлориодатов четвертичных аммонийных солей Alk.4N+ICl2 [33-38]. Указанные реагенты привлекли внимание химиков-синтетиков, прежде всего своей доступностью, относительной дешевизной и безопасностью использования, сравнительно со своим предшественником -хлоридом иода. Так бензилтриметиламмоний иоддихлорид PhCH2(Me)3N+ICl2" (1) был успешно использован в качестве иодирующего агента для широкого ряда ароматических эфиров [33]. Реакция протекала в уксусной кислоте при комнатной температуре в присутствии хлорида цинка. Реагент 1 в присутствии карбоната кальция в смеси дихлорметан : метанол успешно иодировал широкий ряд ароматических аминов [34, 35] и 5,7-диоксигенированных флавонов [36]. Авторы расширили препаративные возможности реагента безилтриметиламмоний иоддихлорида и использовали его для иодирования производных ацетанилида [37]. Реакция протекала в растворе уксусной кислоты и в присутствии хлорида цинка. Температурный режим реакции варьировался от 20С до 70С. Недавно был предложен тетраметиламмоний иоддихлорид (2) в качестве электрофилъного иодирующего реагента для ряда ароматических субстратов в условиях механической активации без растворителя [3 8]. Процесс иодирования заключается в простом смешении ароматического субстрата и реагента 2 в ступке и последующем растирании смеси пестиком до получения гомогенного порошка. Затем реакционная масса выдерживалась при комнатной температуре в течение 5-45 мин. Иодпродукты выделены с выходами выше 80 %. Однако, как показано в нашей лаборатории, эти результаты не воспроизводятся.
Твердофазному иодированию с помощью iV N ICb" не подвергаются, как дезактивированные арены (нитробензол), так и активированные (анизол) [39], По сравнению с бромом и хлором, иод - слабый электрофил. Кроме того, при электрофильном иодировании молекулярным иодом получается йодистый водород, который обладает восстановительными свойствами, что может привести к расщеплению образовавшегося иодида. Иодирование ароматических углеводородов - это обратимый процесс, требующий генерирования электрофильных частиц, например I3 r, алкил- или ацилгипоиодитов (AlkOI, RCOOI). Использование окислителей при иодировании позволяет генерировать указанные электрофильные интермедиаты и окислять выделяющуюся в ходе иодирования HI [40]. Для этой цели предлагаются разнообразные реакционные системы, содержащие молекулярный иод или иодиды со следующими окислителями; олеум [41], йодная кислота (НЮ4) [42], надуксусная кислота [43], оксид хрома [44], ацетат свинца [45], хлорид сурьмы (V) [46], сульфат серебра [47] и т. д. Эти реакции, как правило, проводят либо с избытком реагента, либо в органических растворителях и при повышенной температуре. Пентагидрат нитрата висмута - это недорогой, доступный в больших количествах и не требующий специального обращения реагент, который авторьг предлагают для иодирования в отсутствии растворителей молекулярным иодом широкого ряда аренов при комнатной температуре [40]. Реакция протекает по следующей схеме: FT
Реакции диазотирования, как один из основных методов синтеза ароматических и гетероциклических иодидов
Получение арилиодидов через соли диазония (т.е. иодо-дезаминирование) - альтернативный метод прямому электрофильному иодированию аренов, имеет некоторые преимущества перед последним, так как атом иода вводится в кольцо ароматического субстрата в строго определенное положение. Реакция иодо-дезаминирования, по сути, представляет собой два процесса: получение соли диазония и замещение диазогруппы на иодид-ион. Согласно данным рентгеноструктурного анализа в катионе арендиазония два атома азота расположены линейно в плоскости ароматического кольца. Спектральные и рентгеноструктурные исследования свидетельствуют о наличии тройной связи азот-азот в солях диазония. В катионе арендиазония оба атома азота несут положительный заряд. Положительный заряд на концевом атоме азота всего в 2 раза ниже, чем у центрального атома азота, формально несущего положительный заряд. Диазогруппа относится к сильнейшим электроноакцепторным заместителям и значительно превосходит нитрогруппу по своим акцепторным свойствам [54]. Сопряжением л-электронов ароматического кольца с диазогруппой обусловлена более высокая стабильность катионов Ar N=N по _" сравнению с катионами Aik N=Ns которые даже при -100 мгновенно разлагаются с выделением азота и образованием чрезвычайно активного карбкатиона AIk+. Относительная стабильность ароматических солей диазония в большой степени зависит от природы противоиона и заместителей в бензольном кольце. Соли с комплексным анионом BF4", SbF6", HgCl3" намного стабильнее растворимых в воде галогенидов и сульфатов диазония и могут иногда сохраняться в твердом виде на воздухе при 20 в течение нескольких недель.
Сухие галогениды диазония, напротив, очень неустойчивы и взрывчаты, поэтому их никогда не выделяют из раствора в индивидуальном виде [55]. В данном разделе освещается лишь вопрос о наиболее общих синтетических методах трансформации аминов в арилиодиды через реакцию иодо-дезаминирования. С этой позиции видится целесообразным разделить существующие методы в зависимости от природы источника электрофильного диазотирующего агента. Исследование механизма диазотирования было начато в конце XIX века Е. Бамбергером и А. Ганчем и завершилось исчерпывающими исследованиями К. Ингольда (Англия), Г. Цоллингера (Швейцария) и Б.А. Порай-Кошица (СССР). Рассмотрим в первую очередь вопрос о природе электрофильного агента диазотирования. В водном растворе сильной неорганической кислоты азотистая кислота частично протонируется с образованием нитрозацидий-катиона: HN02 + Н30+ Н20 + H2N02+ Нитрозацидий-катион очень активный электрофильный агент. Согласно кинетическим данным, этот катион в водном растворе гораздо быстрее реагирует с неорганическими анионами, присутствующими в растворе, чем с ароматическим амином. В результате образуются новые реагенты: азотистый ангидрид (N02 N0), хлористый (СІ-NO) или бромистый нитрозил (Br-NO), которые могут быть электрофильными агентами при диазотировании в разбавленном водном растворе [56]. Сама азотистая кислота представляет собой слишком слабый электрофильный агент для диазотирования ароматических аминов. В сильно кислотной среде активной частицей является, вероятно, катион H2N02+. Наиболее активный нитрозирующий агент (нитрозилсерная кислота) получается только в концентрированной серной кислоте при взаимодействии с нитритом натрия. Эти выводы хорошо согласуются с экспериментальными данными. Диазотирование в водном растворе соляной кислоты идет быстрее, чем в водном растворе серной кислоты, поскольку нитрозилхлорид более сильный электрофильный агент по сравнению с азотистым ангидридом. Диазотирование всегда проводят в кислой среде, где протолитическое равновесие сильно смещено вправо.
Тем не менее, диазотированию подвергается амин в виде свободного основания. Лимитирующей стадией всего процесса диазотирования является образование N-арилнитрозоаммония, как это предполагал Е. Бамбергер еще в 1900 году, далее следует ряд быстрых протолитических равновесий, приводящих к диазосоединению, как к конечному продукту. На стадии (4) происходит отщепление протона от азота или кислорода, поскольку исходный катион формально является аналогом аллильного катиона. Депротонирование кислорода приводит к исходному субстрату -нитрозамину, тогда как депротонирование азота ведет к образованию конечного продукта - соли арендиазония. Соли диазония, как уже было отмечено, редко выделяют из раствора в индивидуальном виде и в большинстве случаев сразу же вводят в дальнейшие превращения. Тем не менее, многие соли арендиазония с некоторыми противоионами (РРб , SbFe", BF4 ) нерастворимы в воде и достаточно стабильны при хранении их в сухом виде в течение длительного времени. Такие соли называют стабильными формами диазосоединений или диазосолями. К ним относятся соли X" = PF6\ BF4", ZnCl42" , SnCl62" и др. С сульфит- и цианид-ионами катионы диазония образуют относительно стабильные ковалентные соединения сульфонаты Ar- N=N-S03"Na"i" и цианиды Ar-N-N-CN. Методы диазотирования. Диазотирование ароматического амина осуществляется четырьмя основными методами, выбор каждого из которых определяется природой исходного амина. 1. Метод "прямого" диазотирования применим для диазотирования анилина, алкил-, галоген - и алкоксианилинов.
Раствор одного эквивалента нитрита натрия при охлаждении до О С постепенно добавляют к водному раствору одного эквивалента амина с тремя эквивалентами сильной минеральной кислоты (НС1, H2S04) и др. 2. "Обратный" метод диазотирования используют для плохо растворимых в кислоте аминов, например, сульфаниловой, антраниловой и нафтионовой кислот, для которых характерно образование внутренних солей. В этом случае щелочной раствор диазотируемого амина и нитрита натрия постепенно вводят в водный раствор охлажденной до +5 разбавленной минеральной кислоты (НС1 или H2SO4). 3. Для диазотирования таких нестабильных соединений, как аминофенолы или аминонафтолы, которые легко окисляются азотистой кислотой, реакцию проводят с добавлением солей цинка или меди, препятствующих окислению амина. 4. Для диазотирования слабоосновных аминов, содержащих одну или несколько нитрогрупп, три- или тетрагалогенанилинов (Hal = CI, Br), амин растворяют в смеси концентрированных H2S04 - Н3РО4 или H2S04 СН3СООН и полученный раствор при охлаждении прибавляют к нитрозилсернои кислоте. Следует отметить, что диазотирование полинитроаминов требует соблюдения определенных предосторожностей, так как образующиеся полинитродиазосоединения взрывоопасны. Полученный одним из описанных выше методов водный раствор соли диазония сразу используют для получения целевого продукта. Однако прежде чем использовать диазораствор для дальнейших превращений, следует убедиться в полноте протекания диазотирования, т.е. проверить отсутствие в реакционной массе непрореагировавших исходных веществ -амина и азотистой кислоты. В работе [57] описано диазотирование иодпроизводного аминоантрахинона. К 3,5 г (0,01 моль) 1-амино-2-иодантрахинона, растворенного в 100 мл (1,8 моль) концентрированной серной кислоты, прибавляли по каплям раствор нитрита натрия 0,77 г (0,011 моль) в 50 мл (0,9 моль) концентрированной серной кислоты и перемешивали 12 часов при комнатной температуре. Реакционную массу выливали на лед, добавляли 2,38 г (0,014 моль) иодида калия в 200 мл воды и медленно нагревали до
Исследование основных закономерностей реакции электрофильного иодирования аренов и гетероциклов в отсутствие органических растворителей
Целью данных исследований является установление некоторых закономерностей реакций в твердой фазе при комнатной температуре и механохимической активации таких известных иодирующих агентов, как IC1 и N-иодсукцинимид (N1S). В качестве субстратов выбраны вещества, для которых результаты жидкофазного иодирования теми же реагентами хорошо изучены - дурол (III), дифенил (IV), фенол (V), карбазол (VI), антрацен (VII). Хлорид иода в отсутствие растворителя довольно бурно и экзотермически реагировал с дуролом (III) с расплавлением реакционной смеси и выбросом паров НС1 и IC1. Процесс в этих условиях заканчивался в течение 15-20 минут, и дальнейшее растирание реакционной массы в ступке принципиальным образом не сказывалось на составе продуктов реакции. Конверсия исходного арена (III) в этих условиях была не полной даже при двукратном мольном избытке IC1, а выход иоддурола (Ша) не превышал 40%.
Мы нашли, что растирание реагентов с силикагелем обеспечивает более мягкое и полное протекание иодирования, предотвращает потери IC1 и дает высокую конверсию субстрата с препаративным выходом иоддурола 88%. Реакция карбазола с IC1 как в присутствии силикагеля, так и без него сильно осложнялась побочным окислением и образованием неразделяемой смеси продуктов реакции. Особый интерес представляет изучение действия ТС1 на антрацен (VII) в твердой фазе, поскольку в растворах органических растворителей или серной кислоты хлористый иод проявляет лишь хлорирующею активность [78, 82]. Оказалось, что при контакте антрацена (VII) и хлорида иода происходит мгновенное разложение последнего с выделением паров элементного иода. Антрацен при этом хлорировался с образованием смеси 9-хлор- (Vila) и 9,10-дихлорантрацена (VII6) (метод ТСХ). Проведение реакции в смеси с силикагелем не изменяет ее результат. При использовании четырехкратного молярного избытка IC1 по отношению к антрацену (VII) из реакционной смеси удалось препаративно выделить соединение (VII6) с выходом 55% (таблица 3). Таким образом, установлено, что хлорирующее действие IC1 по отношению к антрацену (VII) имеет общий характер и проявляется не только в растворах, но и в твердой фазе, что является немаловажным фактом для понимания истинной природы механизма этой реакции. В условиях "solvent-free 1 фенол (V) иодируется под действием NIS с образованием трииодпроизводного (Va) (выход 75%). Для сравнения процессов иодирования и бромирования мы исследовали действие на фенол N-бромсукцинимида (NBS) в твердой фазе. Реакция с NBS проходит гораздо более энергично, с мгновенным выделением паров брома.
Прибавление необходимого количества NBS в три приема обеспечило более мягкое протекание реакции и образование трибромфенола с препаративным выходом 85-90%. В реакции с субстратами (III, IV, VI, VII) в твердой фазе MS оказался инертным, и данные соединения выделены из реакционной смеси в неизменном виде. Однако каталитические добавки серной кислоты значительно активизировали N1S. При растирании N-иодсукцинимида с тремя каплями H2S04 дурол (III) и дифенил (IV) легко иодировались с образованием иоддурола (Ша) (выход 75%) и 4-иоддифенила (IVa) (65%). Антрацен (VII) же в описываемых условиях не иодировался, а медленно окислялся до антрахинона. Система NIS/H2S04 проявила и низкую селективность по отношению к карбазолу (VI) - при эквимолярном соотношении NIS/карбазол реакция дает смесь 3-иод- и 3,6-дииодкарбазолов наряду с исходным субстратом (данные ТСХ) и сопровождается осмолением. Нужно отметить, что низкая селективность иодирования карбазола часто наблюдается и при проведении этой реакции в растворах [83, 84]. Мы показали, что активацию NIS в условиях твердофазного процесса можно проводить п-толуолсульфокислотой (мольное соотношение N1S: п-толуолсульфокислота 1:1). При этом значительно снижается побочное смолообразование, а эффективность иодирующей системы остается прежней. Без изменения остаются и обнаруженные ранее закономерности твердофазного процесса - антрацен не иодируется, а медленно окисляется, дифенил гладко иодируется до соответствующего иоддифенила, карбазол в описываемых условиях по-прежнему превращался в трудноразделимую смесь иодпроизводных (таблица 3). В присутствие толуолсульфокислоты с помощью N1S был проиодирован нафталин (VIII) до 1-иоднафталина (Villa) (50%), что не удавалось сделать ранее в условиях катализа серной кислотой. Реакция проходит с достаточно высокой селективностью: соотношение 1- и 2 иоднафталинов 95:5 (данные ЯМР ,3С). Следует отметить, что в ходе регистрации спектров ЯМР соединения (Villa) в растворах CDC13 и СНС13 обнаруживается спонтанное выделение иода в раствор. В описываемых условиях получен почти с количественным выходом (93%) 4-иодацетанилид (1Ха) из ацетанилида, важно отметить при этом высокую степень пара-селективности иодирования. Обобщая изложенные результаты, можно сделать вывод, что основные закономерности иодирования с помощью IC1 и NIS в растворах проявляются и в реакциях в твердой фазе. К ним относятся, прежде всего, следующие: a) IC1 хлорирует, но не иодирует антрацен; б) иодирующая активность NIS повышается в присутствии сильных кислот.
Визуальное микроскопическое исследование динамики реакций диазотирования-иодирования аминов в пасте и разработка нового препаративного варианта иододезаминирования в водных растворах
Для лучшего понимания природы происходящих в пастообразном состоянии реакций диазотирования-иодирования мы провели микроскопическое наблюдение динамики происходящих превращений с помощью бинокулярного светового микроскопа «Микромед 2» с 40- и 100-кратным увеличением. Надо отметить, что подобный метод исследования по понятным причинам является нетипичным и новым для органического синтеза. Данное исследование мы провели на примере иодо-дезаминирования и-аминоацетофенона. Получающиеся пасты представляют собой комбинацию жидкой и твердой фаз. На рисунках 2 а-г приведены фотографии тонкого слоя паст различных стадий реакций данного амина с п-толуолсульфокислотой, нитритом натрия и йодидом калия. Рис. 2а представляет изображение слоя пасты исходного амина, существующего в форме пластинчатых кристаллов. После прибавления рsOH визуально наблюдается почти мгновенный (несколько секунд) переход пластинчатых кристаллов в игольчатые, которые являются толуолсульфонатной солью и-аминоацетофенона p-NH3+-C6H4COMe psO" (рис 26). Дальнейшее прибавление к смеси нитрита натрия приводит в течение нескольких минут к преобразованию игольчатых кристаллов аммонийной соли в полиэдрические образования соответствующей соли диазония (рис. 2в). При последующем прибавлении КІ наблюдается в тонком слое бурная самопроизвольная реакция с выделением пузырьков азота, и в течение 1-2 мин. происходит исчезновение кристаллов соли диазония и возникновение ромбических кристаллов конечного продукта - п-иодацетофенона (рис 2г).
Идентификация приведенных кристаллических форм подтверждена сравнением формы кристаллов с предварительно полученными образцами амина, его тозилатной соли, соли диазония и продукта иодирования. Полученные результаты демонстрируют очень редкий пример прямого визуального наблюдения динамики химической реакции с образованием и превращением исходных и промежуточных продуктов. Возможно, что подобная методология визуальных исследований превращений органических соединений в пастообразном состоянии может быть применена и для других реакций органического синтеза, что представляет значительный общий интерес для органической химии. Таким образом, механизм иодо-дезаминирования аминов в пасте, как и следовало ожидать, оказывается в принципе сходным с теми же реакциями в растворе (однотипные ключевые промежуточные соединения). Однако в целом протекающие в этом коллоидном состоянии физико-химические процессы достаточно сложны и многообразны, и их детальное описание не входит в задачу настоящей диссертации. Простейшей, очень приближенной моделью может быть следующая. Пастообразное состояние включает кристаллическую и жидкую фазы, в которой, собственно, и протекают описанные химические реакции. При этом происходит растворение в жидкой фазе кристаллов исходных соединений и, напротив, кристаллизация интермедиатов и продуктов. Тогда высокая скорость реакций в пасте определяется лишь предельно высокой концентрацией субстратов в ее жидкой фазе. Однако эта простейшая модель не учитывает специфики многообразных межфазовых массопереносов и иных физико-химических факторов, которые, возможно, оказывают важнейшее влияние на процесс. К этим факторам, прежде всего, следует отнести вклады энергий поверхностного натяжения (капиллярные эффекты), баланс энергий растворения и кристаллизации, реакции, протекающие на поверхностях и границах раздела фаз и др. Детальное изучение этих явлений требует применения методов физической и коллоидной химии и, как уже говорилось, не входит в задачу нашей работы.
Тем не менее, если предложенная модель в принципе верна, то исследуемые реакции иодо-дезаминирования должны проходить и в водных растворах тех же компонентов. Как это ни странно, но при чрезвычайном обилии примеров водных реакций диазотирования и иодирования аминов с применением нитрита натрия, все они осуществляются в сильнокислотных растворах соляной или серной кислот при охлаждении, и нам не известны примеры этих реакций в водных растворах с каталитическими или почти каталитическими количествами кислот.
Мы впервые исследовали возможности иодирования изученных выше аминов в водных растворах нитрита натрия и кислот (п-толуолсульфокислота и NaHS04) действием KI при тех же соотношениях реагентов, что использовались для иодирования в пасте (ArM-i2: psOH : NaN02: KI = 1 :3 : 2 : 2,5) и при концентрации 1 ммоль амина на 5 мл воды (0,2 моль/л). Эта концентрация примерно в 50 раз ниже, чем при проведении реакций в пастообразном состоянии. Реакции проводились следующим образом: к водному раствору амина и psOH при комнатной температуре прибавляется нитрит натрия и раствор перемешивается в течение 5 мин, при этом происходило диазотирование амина. Далее к раствору прибавляется йодистый калий и смесь перемешивается при комнатной температуре в течение времени, приведенного в табл. 3. Ход реакций контролировали по образованию и исчезновению солей диазония (проба с Р-нафтолом), а также по исчерпыванию исходных аминов и образованию соответствующих арилиодидов методом ТСХ. Оказалось, что в целом арилиодиды достаточно гладко образуются в изученных условиях (табл. 3). Сопоставление и анализ результатов иодирования в водной пасте и в водных растворах приводят к интересным заключениям. Так, все изученные амины можно разделить на три группы. В первой из них (п-нитроанилин (І), п-аминоацетофенон (Ш), п-аминодифенил (XIII) выходы целевых арилиодидов и время реакции оказываются почти идентичными в пасте и в растворах. Амины второй группы (анизидин (XII), п-иоданилин (V), антраниловая (IX) и п-аминобензойная (X) кислоты) дают сопоставимые выходы арилиодидов в пасте и в растворе, но скорости реакций в растворе на порядок ниже. И, наконец, 5-аминоурацил (VII), который в водных растворах частично диазотируется (положительная проба с Р-нафтолом, по ТСХ есть исходный), но не дает продукта иодирования при прибавлении KI даже в течение 25 ч. В реакционной массе, через 25 ч по ТСХ виден только исходный амин (VII), соли диазония нет (отрицательная
