Р. Моррисон, Р. Бойд - Органическая химия (1125875), страница 163
Текст из файла (страница 163)
+НН +ХН2 1) Н У В подобных структурах атом азота обобществляет с кольцом более чем одну пару электронов и„таким образом, несет на себе заряд карбониевого иона. Итак, основность азота объясняет еще одну характерную особенность ароматичес ких аминов. Ацетамидная группа ИНСОСНе также обладает активирующим действием и ориентирует в оргпо,пара-положения, но в меньшей степени, чем свободная аминогруппа. Оттягивание электронов атомом кислорода карбоиильной группы приводит к тому, что атом азота амидной группы становится гораздо более слабым донором электронов, чем атом азота аминогруппы.
Электроны менее доступны для образования связи с ионом водорода, и поэтому амиды будут гораздо менее слабымн основаниями, чем амины: амиды карбоновых кислот не растворяются в разбавленных водных кислотах. Электроны менее доступны для обобществления с ароматическим кольцом, и поэтому ацетамидогруппа активирует ароматическое кольцо менее сильно, чем амнногруппа. Более строго, оттягивание электронов кислородом карбонильной группы дестабилизует положительный заряд на азоте независимо от того, возникает ли этот заряд за счет протонирования или электро4ильной атаки по кольцу.
Из равд. 11.5 известно, что МНе-группа обладает мощным дезактивирующим действием и ориентирует в мета-положении. В солях четвертичного аммония атом азота не содержит более электронов, которые он может обобществить с кольцом. Напротив, полный положительный заряд на атоме азота делает эту группу сильным акцептором электронов.
Рассмотрим, каким образом связаны только что обсуждавшиеся вопросы с теми конкретными проблемами, которые встречаются при реакциях электрофильиого замещения у ароматических аминов. Амины. и Реакции ~ 28 718 28.о. Галогенирование ароматических аминов Основная трудность, связанная с реакцией галогенирования ароматических аминов, состоит в том, что реакция протекает слишком быстро. Активация за счет наличия аминогруппы столь велика, что входящие атомы гало- генов стремятся занять все свободные орню- или лара-положения. Так, аиилин дает 2,4,6-триброманилин, а и-толуидин — З,б-дибром-4-аминотолуол. О ННг НН, вг,боои <«Вг© Вг Вг Ди,б-тоибромотыин а«т<ии ынг МНг © т,~джут Вг©ВГ СН, «-толу«до« СНэ з,б-д<нром-б-амиитооиуои Однако один атом галогена можно ввести, если предварительно проацетилнровать аминогруппу.
После окончания реакции галогенирования амидную группу можно гидролизовать, что и приведет к нужному амину, например: "СОСНэ МНСОСНЭ ННг © — © сн,сион © -„;-~ © алтти ацотаии<тд в. в. л бромацмлалииид л бромаооиим Хнг < 'НСОСНЭ ЭЧНСОСНЭ Хнг © <сн,соьо © вм ©Вг н<о ©Вг СН нглвуодтг «цито-«-толуидид д.бром-б.амииотмуои Таким образом, ацетилирование обычно используется для ослабления активируюшего эффекта аминогруппы. 23.9. Нитрование ароматических аминов МНСОСНЭ Э<<НСОСНЭ Хнг © "-""'"" © — "'" ОО Ног Ног ацотаиииод «-ииироаиотаииоид л иитроатмии Ннтрование, как и реакцию галогенирования, лучше всего проводить с использованием ацетилнрованного амина, а не свободного амина по нескольким причинам. Во-первых, ацетилирование снижает реакционную способность кольца. Азотная кислота является не только нитрующим агентом, но также окислителем; реакционноспособное кольцо ароматических аминов крайне чувствительно к окислению, и поэтому в обычных условиях нитрования значительное количество вещества расходуется на образование смолообразных продуктов окисления.
НапротИв, нитрование ацетилированных аминов протекает гладко, например: 33 ~ Амины. 11. Реакции 719 Подобное использование ацетилирования часто называют защитой аминогруппы; в действительности таким образом вся молекула защищается от окисления. Во-вторых, нитроваиие ацетилированного амина протекает строго в соответствии с орто,пара-ориентацией, а из свободного амина образуется смесь, содержащая примерно две трети мета- и одну треть пара-продукта. В сильнокислой нитрующей смеси амин превращается в ион анилиния. Поэтому замещение направляется не ИНз-, а ИНз-группой, которая несет положительный заряд и вследствие этого направляет замещение в основном в магии-положение. Дж.
Рндд (Университетский колледж, Лондон) недавно показал, что именно сам нои аннлииия претерпевает в значительной степени лара-замещение, а ие свободный амин,. присутствующий в небольшом количестве (но очень реакционноспособный), как думали ранее. Он предположил,;что в сравнении с группой (Сна)зй+ положнтельйый заряд на ХНзв-группе в значительной степени рассредоточен вследствие образования водородных связей очень кислых протонов зто й группы с растворителем. Для получения м-ннтроанил ина лучше всего ннтровать нитробензол, дающий почти исключительно мета-производное, а затем восстановить одну из нитрогрупп бисульфидом аммония (разд.
22.9). Задача 28.9. Объясните, почему выход и-нитропроизводного, получаемого прн пря+ мом интрованин, постепенно увеличивается в следующем ряду: СчНвн(С Нз)в,. С~Н~ЩСН ), С~Н~ХНСню С Н~ИНь 23.10. Сульфирование ароматических аминов. Диполярные ионы Анилин обычно сульфируют спеканием его соли, бисульфата анилииня, при 180 — 200 'С; в основном образуется лара-изомер. В этом случае мы не можем обсуждать ориентацию на основании, как обычно, представлений о том, какой из изомеров образуется быстрее.
О реакции сульфирования известно, )чнт ННЗ+НЗОС 14НЗв © — "" © — '=© алвялк ажуяьвалю ЧОв алигвлля вуяваалляввая лавлвмв что она обратима, и поэтому вполне вероятно, что образование именно лараизомера определяется положением равновесия, а не относительными скоростями образования изомеров (равд. 8.18 и 12.14). Кажется также вероятным, что по крайней мере в некоторых случаях, сульфироваиие аминов протекает по механизму, совершенно отличному от механизма обычных реакций ароматического замещения. Но каков бы ни был механизм реакции„ образуется главным образом п-аминобензолсульфокислота, известная под названием сульфаниловая кислота и представляющая собой очень важное и интересное соединение.
Прежде всего, свойства этого соединения вовсе не соответствуют тому, чего следовало ожидать от соединения, содержащего аминогруппуи остаток сульфокислоты. Как ароматические амины, так и ароматические сульфокислоты имеют низкие температуры плавления; например, бензолсульфокислота плавится при 66 'С, а анилин — при — 6 'С. Однако сульфаниловая кислота имеет столь высокую температуру плавления, что при нагревании она раз- Амины. ед Реакции ~ 2еУ лагается (при 280 — 300 'С) прежде, чем будет достигнута температура плавления.
Сульфокислаты обычно хорошо растворимы в воде; выше было показано, что сульфагруппу часто вводят в молекулу для того, чтобы сделать ее растворимой в ваде. Однако сульфанилавая кислота не только нерастворнма в органических растворителях, но также почти нерастворима в воде. Амины растворяются в разбавленных минеральных кислотах, превращаясь при этом в растворимые в воде соли. Сульфаниловая кислота растворима в водных основаниях, но нерастворима в водных растворах кислот. Эти свойства сульфаниловой кислоты можно понять, если приписать сульфаниловой кисЛоте структуру д, в которой имеются МН - и ЯО,-группы.
Сульфаниловая кислота представляет собой соль, но довольно специфического рода, называемую дипалярным ионом (иногда называется также цкилттер-ианоле, от немецкогоУлоЖиг — двуполый). Этот ион является продуктом реакции между кислым и основным остатками, входящими в состав одной и той же молекулы. Ион водорода присоединяется к атому азота, а не к атому кислорода потому, что ННв-группа — более сильное основание„чем ЯОе-группа.
Высокая температура плавления и нерастворимость в органических растворителях †э свойства, характерные для солей. Нерастворимость в воде также не является неожиданной, поскольку многие соли нерастворимы в воде. В щелочном растворе сильноасновной гидроксил-иан отрывает ион водорода ~о"' — -- Оо"' зот— зот- 1 и Леооемеорома доееоврома е ооае е еоое от слабоосновной ЫНа-группы с образованием и-аминобензолсульфонат-иона (Н), который, подобно большинству натриевых солей, растворим в воде. В водном растворе кислоты, однако, структура сульфаниловой кислоты не изменяется, и поэтому соединение остается нерастворимым; сульфокислоты являются сильными кислотами.
н их анионы (очень слабые основания) лишь н незначительной степени проявляют тенденцию принимать ион водорода от Н,О". Можно ожидать образования диполярных ионов во всех случаях, когда имеют дело с молекулами, содержащими как амнногруппу, так и кислую группу при условии, что амин будет более сильным основанием, чем аннан кислоты. Задача 2ЗЛ0. и-Амннобенаойная кислота не является днполярным ионом, в то время как глииин (аминоуксусиая кислота) представляет собой днполкрвый нон. Как вы можете вто объяснить? Ж11. Сульфамиды. Сульфамидные препараты Амиды сульфаниловой кислоты (сульфанилимидьй и некоторые родственные амиды представляют значительный интерес для медицины (сульфамидньм препирания).
Хотя сульфамиды и были в значительной степени вытеснены антибиотиками (такими, как пенициллин, террамицин, хларомнцетин и ауреомицин), они все еще находят применение как лекарственные препараты и составляют значительную часть продукции фармацевтической промышленности.
ЯЗ ~ Аманы. тд Реакции Сульфамиды получают взаимодействием сульфохлорида с аммиаком или амином. Наличие в молекуле сульфокислоты аминогруппы создает специфическую проблему: если сульфаниловую кислоту превратить в хлорангидрид, то сульфогруппа одной из молекул может атаковать аминогруппу другой молекулы с образованием амидной связи. Во избежание этого амнногруппу ацетилируют до получения сульфохлорида. Сульфаниламид и родственные соединения обычно получают следующим образом: ННа ННСОСНЗ ЬГНСОСНи Оо — ''"" Оо =" Оо ааиляи Зозсз дчгцемааиуапиаилиулвуам ллиуид БОзННз зозгчна иуаГиаииламид ННСОСНз © Селектнвное удаление ацетильной группы в конечной стадии реакции вполне согласуется с общими даниымн, согласно которым амиды карбоновых кислот гндролизуются легче, чем амиды сульфокислот (равд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
