מהן השיטות הסינתטיות של 5-כלורופנטנויל כלוריד

5-כלורובלריל כלוריד(קישור:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/5-chlorovaleryl-chloride-cas-1575-61-7.html) היא תרכובת אורגנית המכילה חומצה קרבוקסילית וקבוצות הלוגן במבנה שלה. תרכובת זו יכולה להיות מסונתזת בשיטות שונות. כמה מהשיטות הללו מתוארות להלן:

1. כלור של חומצה פנטכלורואצטית:

חומצה פנטכלורואצטית מוכנה על ידי הוספת עודף חומצה הידרוכלורית בטמפרטורת החדר. ניתן לבצע את הצעדים הבאים:

(1.) הכן ריאגנטים:

חומצה פנטכלורואצטית, זרחן אוקסיכלוריד, מים מופחתים או חומר יובש

(2.) הכן את תערובת התגובה:

בבקבוק תגובה יבש, הוסף חומצה פנטכלורואצטית וזרחן אוקסיכלוריד למים מפושטים או לחומר ייבוש, תוך כדי ערבוב וקירור חומר התגובה עד מתחת ל-0 מעלות.

(3.) הוסף 5-כלורובלריל כלוריד:

הוסף באיטיות את {{0}}כלורובלריל כלוריד לתערובת התגובה תוך שמירה על הטמפרטורה מתחת ל-0 מעלות. לאחר השלמת התוספת, תערובת התגובה הופכת ללבן חלבי.

(4.) לתגובה נוספת:

שמור את תערובת התגובה מתחת ל-0 מעלות והמשך לערבב במשך 30 דקות, ולאחר מכן הוסף כמות מסוימת של מים מופחתים או חומר יובש כדי לגרום לתערובת התגובה להפוך לצהובה חיוורת.

(5.) מוצר מבודד:

תערובת התגובה עברה זיקוק בוואקום כדי להפריד את המוצר, ואז הושג תחילה המוצר 5-כלורובלריל כלוריד.

(6.) מוצר מטוהר:

ניתן לטהר את המוצר {{0}}כלורובלריל שהושג לעיל על ידי התגבשות מחדש בדימתיל קרבונט מתחת ל-0 מעלות, ולאחר מכן ניתן להשיג 5-כלורולריל כלוריד טהור על ידי סינון וייבוש.

יש לציין כי בשלבי שיטת ההכלרה יש לשמור את המגיבים ותערובת התגובה בתנאי טמפרטורה יבשים ונמוכים כדי להבטיח את הצלחת התגובה וטיהור המוצר. בנוסף, יש לטפל בזרחן אוקסיכלוריד במהלך התגובה בזהירות רבה כדי למנוע תגובות כימיות מסוכנות.

2. חומצה קרבוקסילית והלוגנציה של חומצה 5-כלורופנטנואית:

5-חומצה chloropentanoic מגיבה עם טריכלוריד חומצה זרחתית לייצור 5-כלוריד חומצה chloropentanoic. לאחר מכן הוא מגיב עם מרקפטואתנול ליצירת מרקפטואסטר, אשר לאחר מכן ניתן לעיבוד לחומצה הלואי. תגובות חומצה קרבוקסיליות והלוגנציה והשלבים המפורטים שלהן.

(1.) תגובת חומצה קרבוקסילית של 5-כלורובלריל כלוריד

ראשית, תגובת החומצה הקרבוקסילית של 5-כלורובלריל כלוריד דורשת שימוש באצטון-HCl.

שלב 1: הוסף 5-כלורובלריל כלוריד ואצטון לשתי צלוחיות יבשות עם תחתית עגולה בנפרד.

שלב 2: גז מימן כלורי נשאב לאחד מהבקבוקונים התחתונים העגולים והגיב בטמפרטורת החדר למשך שעתיים.

שלב 3: העבירו את תערובת התגובה למשפך הפרדה וחלצו את המוצר עם אתר

שלב 4: הוסף תמיסת חומצה הידרוכלורית מדוללת, מים ו-NaOH מרוכז בזה אחר זה, ולבסוף שכבת האתר מיובשת בחומצה גופרתית נתרן נטולת מים ולאחר מכן מזוקקת לקבלת המוצר הסופי 5-כלורובלריל כלוריד.

(2.) תגובת הלוגנציה של 5-כלורובלריל כלוריד

ההלוגנציה של 5-כלורובלריל כלוריד מתבצעת על ידי זרחן כלוריד.

שלב 1: הכניסו 5-כלורובלריל כלוריד וזרחן כלוריד לתוך בקבוק התגובה, והכנסו את מוט הזכוכית כדי לערבב.

שלב 2: מוסיפים N,N-diethylformamide (DMF) לפי משקל הזרחן כלוריד, וממשיכים לערבב ולערבב.

שלב 3: המשך להוסיף N,N-diethylformamide, לערבב ולשלוט בטמפרטורה שלא תעלה על 35 מעלות.

שלב 4: לאחר השלמת התגובה, יש לדלל את המוצר במים.

שלב 5: נוספה כמות קטנה של נתרן הידרוקסיד, והפאזה האורגנית העליונה חולצה עם אתר.

שלב 6: יבש את שכבת האתר בחומצה גופרתית נטול מים ובצע זיקוק לקבלת התוצר הסופי 5-כלורובלריל כלוריד.

לְסַכֵּם:

האמור לעיל הם השלבים של תגובת החומצה הקרבוקסילית וההלוגנציה של 5-כלורובלריל כלוריד. תגובות אלו הן שיטות נפוצות בכימיה אורגנית. באמצעות תגובות אלה, ניתן לסנתז סדרה של תרכובות אורגניות, המספקות אמצעים ושיטות חשובות למחקר כימיה אורגנית.

3. קרבונילציה והלוגנציה של אצטון:

ראשית, עלינו להבין את תהליך הקרבונילציה של אצטון. תהליך זה משמש להמרת הקשר הכפול של פחמן-פחמן באמצע אצטון לקבוצת קרבוניל, לכן, במהלך הקרבונילציה, המבנה המולקולרי של אצטון משתנה. משוואת התגובה של תהליך זה היא כדלקמן:

CH₃COCH₃פלוס H₂O פלוס H^ועוד→ CH₃COCH₂הו^{2 פלוס}

במילים פשוטות, כאשר אצטון נחשף לתנאים חומציים, הוא מאבד יון הידרוקסיל ומחליף אותו ביון מימן. כתוצאה מכך, מידת הקרבונילציה של אצטון תגדל.

כעת, נוכל להתחיל לחקור את התגובה של 5-כלורובלריל כלוריד ואצטון. ניתן לחלק תהליך זה לשני שלבים: השלב הראשון הוא קרבונילציה של אצטון, והשלב השני הוא הלוגנציה של 5-כלורובלריל כלוריד. להלן תיאור של השלבים המפורטים.

השלב הראשון: קרבונילציה של אצטון:

נעשה את השלב הזה בתנאים חומציים, נוסיף אלכוהול כזרז. ניתן להשתמש בכל תמיסת חומצה מדוללת, כגון חומצה גופרתית או הידרוכלורית. בצע את הפעולות הבאות:

1. מערבבים אצטון, חומצה הידרוכלורית ומתנול. בדרך כלל נעשה שימוש ביחס של 1:1:1, אך ניתן להתאים אותו לפי הצורך.

2. מחממים את התערובת לטמפרטורת התגובה (בדרך כלל בערך 80-100 מעלות ), ומוסיפים מעט זרז חומצה גופרתית לתערובת כדי להאיץ את קצב התגובה.

3. לאחר ביצוע התגובה לפרק זמן מסוים, נדלל את התערובת במים לטיהור תוצר התגובה.

4. השתמשו במשפך הפרדה כדי להפריד בין המים לבין התרכובות האורגניות.

בשלב זה, נוכל להמיר את הקשר C=C באצטון לקבוצת קרבוניל, ובכך לייצר CH₃COCH₂הו^{2 פלוס}, תרכובת ההומקרבוניל של אצטון. זה מאוד חשוב לתגובות הבאות.

השלב השני: הלוגנציה של 5-כלורובלריל כלוריד:

שלב זה הוא הכנסת 5-כלורובלריל כלוריד למערכת התגובה ולהגיב עם תרכובת הקרבוניל הגבוהה של אצטון. בצע את הפעולות הבאות:

1. מערבבים את תרכובת הקרבוניל הגבוהה של אצטון ו-5-כלורובלריל כלוריד. בדרך כלל, 4.5 מולים של אצטון ו-1 מול של 5-כלורובלריל כלוריד משמשים לערבוב, אך ניתן להתאים את היחס הספציפי לפי הצורך.

2. מוסיפים את זרז הנתרן קרבונט ומערבבים את המגיבים.

3. לאחר מכן התערובת מחוממת לטמפרטורת התגובה (בדרך כלל בערך 80-110 מעלות).

4. במהלך התגובה, המגיבים יעברו הלוגנציה באמצעות תגובה מזורזת חומצה, והתוצר הסופי יווצר בזמן זה: 5-כלורו-3-אוקסופטננויל כלוריד.

5. לבסוף, אנו מדללים את התרכובת שנוצרה במים ומפרידים את המים מהתרכובת האורגנית על ידי הפרדה.

5-כלורו-3-אוקסופטננויל כלוריד הוא תרכובת ביניים שניתן להשתמש בה כדי לסנתז תרכובות אורגניות אחרות. משוואת התגובה של כל תהליך התגובה היא כדלקמן:

CH₃COCH₂הו^{2 פלוס}פלוס C₅H₉ClO פלוס Na₂שיתוף₃ → C₇H₁₀ClO₂פלוס CO₂פלוס H₂O בתוספת NaCl

משוואת תגובה זו מכסה את כל התהליך של קרבונילציה של אצטון והלוגנציה של 5-כלורובלריל כלוריד להשגת התוצר הסופי.

4. הלוגנציה של 5-כלורופנטנול:

5-כלורופנטנול הומר ל5-כלורופנטן עם תיוניל כלוריד. לאחר מכן ניתן להמיר את החומר הזה ל-5-כלורובלראליל כלוריד על ידי תגובה עם טריכלוריד חומצה זרחתית ולאחר מכן הוספת דיכלורומתאן ודיאתיל טטרה-אצטט כדי ליצור את החומצה 5-הלואו-אלרית. ראשית, עלינו להכין את צרכי המעבדה, כולל:

1. כור או בקבוק תחתון עגול (100 מ"ל);

2. נתרן הידרוכלוריד (NaCl) וחומצה הידרוכלורית (HCl);

3. 5-כלורופנטנול וכלוריד ברזל נטול מים (FeCl₃);

4. תחמוצת אלומיניום (Al₂O₃) ופחמן טטרכלוריד (CCl₄);

5. ממיסים אתר, אמבט מים ואמבט קרח.

לאחר מכן, נתחיל את שלב ההלוגנציה של 5-כלורופנטנול:

שלב 1: הוסף 5-כלורופנטנול (1.0 מ"ל, 10 מ"מ) לתוך בקבוק תחתון עגולה יבשה;

שלב 2: הוסף חומצה הידרוכלורית (2 מ"ל, יחס מולרי 1:1) לתוך בקבוק תחתון עגול, חממו אותה לטמפרטורת החדר למשך 15 דקות;

שלב 3: הוסף 30 אחוז תמיסת NaCl (2 מ"ל) למגיב, הכניסו אותו לאמבט מים להתחממות;

שלב 4: לאחר חימום וערבוב מלאים, השתמשו במשפך הפרדה כדי להפריד בין השכבה המימית לשכבה האורגנית, ואספו את השכבה האורגנית לבקבוק תחתון עגול ונקי;

שלב 5: הוסף כלוריד ברזל נטול מים (5 גרם) ואלומינה (5 גרם) לבקבוק תחתית עגולה וערבב בטמפרטורת החדר למשך 30 דקות;

שלב 6: הוסף פחמן טטרכלוריד (10 מ"ל) למיצוי, שים משפך הפרדה על פקק העץ, הפרידו את השכבה האורגנית והשכבה המימית, ואספו את השכבה האורגנית לבקבוק תחתון עגול נקי;

שלב 7: שימוש בתמיסת חומצה הידרוכלורית מרוכזת להחמצת השכבה האורגנית;

שלב 8: המסת החומר האורגני בממס אתר, סינון וייבוש;

שלב 9: השתמש במאייד סיבובי כדי להסיר את הממס כדי להשיג 5-כלורובלריל כלוריד, תוצר הלוגני של 5-כלורופנטנול.

באופן כללי, תגובה זו יציבה ובטוחה יחסית, וניתן להשיג את התוצר הצפוי בניסוי. בעת ביצוע תגובות הלוגנציה, יש לנקוט זהירות מיוחדת כדי להימנע ממגע עיניים ועור עם הלידים, ולדאוג לאוורור טוב. אם מתרחשת תגובה כימית חריגה כלשהי בתגובה, הפסק את התגובה מיד ונקוט באמצעי בטיחות מתאימים.

5. תגובת הלוגנציה של חומצה ברום-בוטירית:

תגובת ההלוגנציה של 5-כלורובלריל כלוריד וחומצה ברום-בוטיר היא תגובת סינתזה אורגנית נפוצה, וניתן להשתמש בקבוצות הפונקציונליות התגובתיות במבנים הכימיים שלהן לתגובות החלפה כדי להשיג תרכובות אורגניות חדשות.

שלבי התגובה הם כדלקמן:

(1.) הכנת מגיבים: ראשית, יש להכין את המגיבים של 5-כלורובלריל כלוריד וחומצה ברום-בוטירית. 5-ניתן להכין כלורובלריל כלוריד על ידי הכלרה של 5-חומצה כלורובלרית ותיוניל כלוריד. ניתן להכין חומצה ברומבוטירית על ידי תגובת החלפה של בוטנול וברום.

(2.) הכנת תמיסת תגובה: ממיסים את ה5-כלורובלריל כלוריד והחומצה הברום-בוטירי המוכנים בממס אורגני יבש, כגון דיכלורומתאן או בנזן, בהתאמה.

(3.) הוסף זרז: הוסף כמות מתאימה של זרז, השתמש בדרך כלל בנתרן הידרוקסיד או כלוריד ברזל וכו'.

(4.) תהליך התגובה: הוסיפו לאט את שני נוזלי התגובה בטיפה לתוך הכור, וחממו את התגובה. זמן התגובה הוא מספר שעות, וטמפרטורת התגובה נשלטת בדרך כלל מתחת לנקודת הרתיחה של המגיב.

(5.) טיפול בסיום התגובה: לאחר התגובה, טפלו בחומר התגובה במים קרים או תמיסת חומצה הידרוכלורית כדי להסיר את שאריות התגובה והזרז. המוצר ההלוגני שנוצר הופרד על ידי מיצוי והפרדה, עיבוי וסינון לקבלת מוצר טהור.

מנגנון התגובה הוא כדלקמן: ראשית, הזרז מחמצן עוד יותר את קבוצת הקרבוקסיל של חומצה ברום-בוטירית, ובכך מקל על ההחלפה. שנית, קבוצת הכלורואלקיל ב-5-כלורובלריל כלוריד עוברת תגובת החלפה עם קבוצת הקרבוקסיל בחומצה ברומו-בוטירית כדי לייצר מוצר הלוגני. לבסוף, התמיסה עברה סינון לקבלת המוצר ההלוגן הטהור.

האמור לעיל הן מספר שיטות סינתטיות עיקריות, שבכולן ניתן להשיג 5-Chlorovaleryl chloride. בחירת השיטה הסינתטית תלויה גם בזמינות המגיבים, העלות, הציוד והכימיקלים הזמינים במעבדה.