165932 (595658), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При гидролизе с применением 3М NaOH и кипячении в течение 1 часа образуется 2,5-диформилпиррол (61) с выходом 53%, который был охарактеризован спектральными методами и физико-химическими методами и имеет следующие характеристики: Rf = 0,3 (Хл:МеОН 9:1); ТПЛ = 112–1140; ПМР (м.д.): 7.02–д. (2H; CH, J=2 Гц); 9.77‑с. (2H; CHO); 10.38‑уш.c. (1H; NH); ИК (вазелиновое масло) (cм‑1): 3140, 1720, 1700. Масс-спектр m/z (%): 123 (65%), 94 (18%), 66 (60%), 39(100%).
Полученный 2,5-диформилпиррол (61) предполагалось пронитровать в -положение. В качестве нитрующего агента использовали смесь 98% HNO3 и уксусного ангидрида. По литературным данным известно, что пиррольный цикл, содержащий акцепторные группы должен быть устойчив в указанных условиях. Действительно разрушения цикла не происходило, однако одна из альдегидных групп окислилась, о чем свидетельствует спектр ПМР выделенного продукта (62): ПМР (CDCl3-CD3OD) (м.д.): 6.15–д. (1H; CH, J=4 Гц); 6.68–д. (1H; CH, J=4 Гц); 7.94‑с. (1H; CHO).
Поэтому было решено проводить реакцию нитрования 2,5-диметил-3-карбоэтоксипиррола (63). Данный пиррол был получен конденсацией ацетонилацетоуксусного эфира (54) ацетатом аммония в смеси уксусной кислоты и уксусного ангидрида при комнатной температуре в течение 20 минут с выходом 76%, характеристики полученного продукта совпали с литературными данными [84].
На этот раз прямое нитрование решили не использовать, так как велика вероятность раскрытия цикла и нитрогруппу решили вводить реакцией замещения галогена в -положении на нитрогруппу при помощи нитрита серебра. Реакцию проводили двумя способами:
-
одностадийный метод с использованием нитрита серебра и йода в ацетонитриле;
-
двух стадийный метод, включающий первоначальное введение галогена, который затем замещается на нитрогруппу.
По первому способу введение нитрогруппы проводили обработкой 2,5-диметил-3-карбоэтоксипиррола (63) в ацетонитриле смесью нитрита серебра и йода в соотношении 2:1 при комнатной температуре в инертной атмосфере в течение 48 часов, выход 2,5-диметил-3-карбоэтокси-4-нитропиррола (65) составил 18%, соединение было полностью охарактеризовано спектральными методами и физико-химическими методами и имеет следующие характеристики: Rf=0.5(ПЭ:ЭА 1:1); Тпл= 110-1120 ; ПМР(CDCl3) (м.д.): 1.35 м.д.-тр.(3Н, СН2‑СН3, J=7.1Гц); 2.35 м.д.-с.(3Н, СН3 ); 2.48 м.д.-с.(3Н, СН3); 4.32 м.д.-кв.(2Н, СН2-СН3, J=7.1Гц); 8.91 м.д.-уш.с.(1Н, NH). ИК(вазелиновое масло) (см–1) : 3300, 1720, 1680, 1600. Масс-спектр m/z(%): 212 (19%), 166 (40%), 122 (43%), 92 (45%), 66 (28%), 54 (19%), 42 (100%).
По второму способу сначала необходимо было получить -галогензамещенный пиррол. Иодирование 2,5-диметил-3-карбоэтоксипиррола (63) проводили в водно-метанольной смеси йодом в присутствии KI и поташа при 650 в течение 1,5 часов, выход 2,5-диметил-3-йод-4-карбоэтоксипиррола (64) составил 80%, соединение было полностью охарактеризовано спектральными методами и физико-химическими методами и имеет следующие характеристики: Rf = 0,7 (Г:ЭА 1:1); ТПЛ =116-1200; ПМР (CDCl3) (м.д.):1.34-тр. (3H; -CH2CH3; J=7.24 Гц) 2.22–с. (3H; CH3); 2.47–c. (3H; CH3); 4.26–кв. (2H; CH2; J=7.24 ГцРРHHsss); 8.18‑уш.c. (1H; NH). 13С‑ЯМР (CDCl3) (м.д.): 13.89 (2-CH3); 14.19 (3-CH3); 14.30 (OCH2CH3); 59.58 (C-I); 63.03 (‑CH2-); 129.48 (C-5); 129.55 (C-4); 135.58 (C-2); 164.62 (C=O). ИК(вазелиновое масло) (см‑1): 3256, 1675, 1217, 1099, 1029, 773. Масс спектр m/z (%): 293 (40%), 279 (20%), 264 (42%), 248 (28%), 219 (8%), 127 (12%),122 (25%), 93 (30%), 67 (35%), 51 (55%), 42 (100%).
Реакцию замещения йода на нитрогруппу проводили при кипячении 2,5-диметил-3-йод-4-карбоэтоксипиррола (64) с нитритом серебра в ацетонитриле в течение 2 часов, выход 2,5-диметил-3-карбоэтокси-4-нитропиррола (65) составил 47%. Таким образом, второй метод оказался более предпочтительным, так как суммарный выход по этому способу составляет 37%, а по первому методу - 18%.
Также предполагалось омылить и декарбоксилировать полученный 2,5-диметил-3-йод-4-карбоэтоксипиррол (64) для дальнейшего введения нитрогруппы, однако омыление в различных условиях приводило лишь к отщеплению йода (условия проведения реакций и обработка приведены в таблице).
Омыление 2,5-диметил-3-иод-4-карбоэтоксипиррола.
| Омыляющий реагент. | V, (мл) | Растворитель | V (на 0,5 г пиррола, мл) | Условия реакции, обработка. | Время реакции. | Продукт реакции омыления. | |||
| H3PO4 | 2 мл | – | – | 1200 | 30 мин. | Выделяется I2, пиррол осмоляется. | |||
| 20% раствор NaOH | 2.16 мл | MeOH | 4 мл | Кипячение, подкисляют конц. HCl | 5,5 ч. | – “ – “ – | |||
| 20% раствор NaOH | 2.16 мл | MeOH | 4 мл | Кипячение, подкисляют H3PO4: H2O 1:5 | 4 ч. | – “ – “ – | |||
| H2SO4 конц. | 1.5 мл | – | – | 400, промывают водой | 30 мин. | – “ – “ – | |||
| 30% раствор NaOH | 2.16 мл | MeOH | 5 мл | Кипячение, подкисляют конц. HCl | 2 ч. | – “ – “ – | |||
| H2SO4 конц. | 1.5 мл | – | – | 200, промывают водой | 2 ч. | – “ – “ – | |||
Для синтеза нитро-галогензамещенного пиррола было решено использовать метод, описанный выше, поэтому необходимо было синтезировать ,’-дийодпиррол.
Указанное соединение получали в две стадии: первоначально проводили омыление 2,5-диметил-3-карбоэтоксипиррола (63) кипячением с 30% NaOH в метаноле в течение 9 часов, выход 2,5-диметил-3-карбоксипиррола (66) составил 65%; иодирование проводили в водно-метанольной смеси йодом в присутствии KI и поташа при 650 в течение 1,5 часов, выход 2,5-диметил-3,4-дийодпиррола (67) составил 45%. Соединение было охарактеризовано спектральными методами и физико-химическими методами и имеет следующие характеристики: Rf = 0,8 (Г:ЭА 1:3); ТПЛ =116-1200 (разл.); ПМР (м.д.): 2.28–с. (6H; CH3); 8.01‑уш.c. (1H; NH); Масс спектр m/z (%): 347 (100%).
Реакцию замещения йода на нитрогруппу проводили по отработанной методике - при обработке 2,5-диметил-3,4-дийодпиррола (67) с нитритом серебра в ацетонитриле в течение 24 часов при комнатной температуре. В результате хроматографирования на колонке с силикагелем, было выделено 3 продукта (А, Б, В), которые были проанализированы с помощью Н1‑ЯМР спектроскопии. ПМР (CD3OD) (м.д.): (А)‑ 2.21-с.(1Н); 2.54-c. (1H). (Б)- 1.45-c.(4H); 1.47-c.(18H); 2.18-c.(6H); 2.41-c.(4H); 3.35-c.(4H). (B)-1.43-c.(9H); 1.46-д.(2H); 1.62-c.(1H); 1.87‑c.(1H); 1.98-д.(2H); 2.42-c.(3H); 3.34-c.(3H); 6.51-c.(3H).
Основным является продукт (А) в ПМР-спектре которого наблюдалось 2 синглета одинаковой интенсивности в области 2.21 и 2.54 м.д., что позволило предположить о наличие двух неэквивалентных метильных группы в пиррольном кольце. Полученное соединение было проанализировано с помощью масс-спектрометрии MALDI. . Масс спектр m/z (%): 404 (100%); 388 (70%); 246 (42%). Полученные значения для молекулярных ионов оказались неожиданно высокими, что позволило предположить о наличии сложных структур, включающих в себя Ag+, что в последующем было подтверждено качественной реакцией на ионы серебра. Однако для установления структуры полученных комплексных соединений требуются дополнительные исследования.
4. Охрана труда
Введение
Работа на химических производствах связана с использованием агрессивных жидкостей и газов, высоких температур и других опасных и вредных факторов, влияющих на организм человека, поэтому необходимо уделять большое внимание вопросам охраны труда и защиты окружающей среды. Под охраной труда понимают систему мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Охрана труда является неотъемлемой частью производственной деятельности и должна обеспечиваться на всех стадиях технологического процесса. Особенно важно учесть все вредные факторы при работе химика-технолога, труд которого неизбежно связан с токсическими и пожароопасными веществами. В ходе разработки методов синтеза и анализа новых препаратов, создания новых технологий должны быть тщательно продуманы все меры предосторожности, позволяющие исключить воздействие на человека опасных и вредных производственных факторов, обеспечить снижение травматизма и профессиональных заболеваний, обеспечить охрану окружающей среды.
Проведение любой научно-исследовательской работы в химической лаборатории неразрывно связано с приобретением необходимых навыков безопасной работы, изучением и последовательным соблюдением норм и правил техники безопасности, заботой об улучшении и оздоровлении условий труда, что очень актуально в настоящее время.
Рассматриваемая магистерская диссертация, посвященная синтезу пиррольных интермедиатов для высоко сопряженных порфиринов, выполнена на кафедре ХТТОС МГАТХТ им. М.В.Ломоносова. Ниже анализируются токсичные и пожароопасные свойства веществ, использованных в работе, а также условия, при которых проводился эксперимент и необходимые меры по охране труда.
Токсические и пожароопасные свойства веществ.
Под токсичностью химических веществ подразумевают их способность вызывать нарушения нормальной жизнедеятельности, приводить к патологическим изменениям в организме или вызывать гибель живого организма. Для характеристики вредности вещества применяется система ПДК в воздухе рабочей зоны. Пожароопасность определяется тем, что в работе используются легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. В настоящей работе использовались пожароопасные и токсичные вещества. Все работы с ними проводились в вытяжном шкафу при полном отсутствии огня.
Токсикологические характеристики, величины ПДК и пожароопасные свойства веществ, используемых в работе, приведены в таблицах 1,2.
Таблица 1. Токсические свойства веществ [85,86].
| Наименование вещества | Характер воздействия на организм | Меры и средства первой помощи | ПДК, мг/м3 | Класс опасности |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Азотная кислота | Вызывает ожоги кожи, при вдыхании паров - удушье и кашель, при попадании внутрь - раздражение слизистых оболочек. | При ожогах кожи - промыть большим количеством воды. | 5 | III |
| Ацетон | Поражает нервную систему, наркотическое воздействие, оказывает влияние на функции почек. | При инголяционном отравлении - промывание глаз водой, ингаляция кислородом; при перорильном - промывание желудка. | 200 | IV |
| Ацетонитрил | Головная боль, апатия, тошнота. | Вдыхание амилнитрита. | 10 | Ш |
| Бензол Толуол | Действует на нервную систему, наркотик, снижает артериальное давление, нарушает дыхание, вызывает судороги, кровотечения в полости рта, влияет на состав крови, раздражает кожу. | Искуственное дыхание, при попадании в органы пищеварения вызвать рвоту и дать слабительное. | 20 | II |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Гексан Гептан | Слабое воздействие на кожу, может вызвать временное опьянение. | Свежий воздух. | 250 350 | IV IV |
| Диметилсульфоксид | Малотоксичен. | При попадании на кожу промыть водой. | 20 | IV |
| Диэтиловый эфир | Наркотическое воздействие, слезотечение, возможно развитие токсического отека легких. | Свежий воздух. При попадании внутрь - промывание желудка, рвота. | 300 | IV |
| Изопропиловый спирт | Наркотик, влияет на зрение и центральную нервную систему. | Свежий воздух, горячее молоко с содой. | 100 | III |
| Метанол | Сильный нервный яд. При попадании внутрь вызывает потерю зрения, паралич дыхательных центров. | Промывание желудка водой, этанолом, высокое положение головы, лед на голову. Вдыхание кислорода с 5% углекислоты, искуственное дыхание. | 5 | III |
| Натрия гидроксид Калия гидроксид | Ожоги кожи и слизистых оболочек. | Промыть струей воды, обработать борной кислотой. | 0,5 0,5 | II II |
| Пиперидин | В больших дозах угнетает; вызывает отчетливую сосудистую реакцию с нарушением кровяного давления. | При остром раздражении слизистых оболочек глаз промыть 2% раствором соды или борной кислоты. В глаза закапать 0,5% раствор дикаина. | 0,2 | II |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| SiO2 | Общетоксическое действие, нарушение дыхательной функции легких (силикоз), раздражение легочной ткани острыми твердыми гранями частиц пыли. | Устранение пылеобразования, использование индивидуальных защитных средств (очки, респиратор). | 1 | II |
| Соляная кислота | Вызывает ожоги кожи, при вдыхании паров - удушье и кашель, при попадании внутрь - раздражение слизистых оболочек. | При ожогах кожи - промыть большим количеством воды, затем 5% раствором бикарбоната натрия; свежий воздух. | 5 | III |
| Уксусная кислота | Сильное раздражающее действие, хроническое воздействие паров вызывает острые, а затем хронические риниты, фарингиты, ларингиты, коньюктивиты и бронхиты. | Свежий воздух; промыть 2% раствором соды нос, глотку, рот, дать теплого молока с содой. При ожоге глаз - длительное промывание водой. | 5 | III |
| Уксусный ангидрид | Сильное раздражающее действие. | Промыть струей воды. | 20 | IV |
| Хлорид -кальция | При работе вызывает трещины на коже рук. | Промывание водой кожи рук. | 2,5 | III |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Хлористый метилен | Поражает центральную нервную и кроветворную системы, вызывает патологические изменения печени и почек. | Искуственное дыхание, внутривенно - лобелин, бемегрид; при попадании внутрь - вызвать рвоту, дать слабительное, промывание желудка вазелиновым маслом, инголяция кислородом. | 20 | IV |
| Хлористый тионил | Вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов. | Свежий воздух, промывание водой, покой. | 0,5 | II |
| Хлороформ | Наркотический эффект, токсилогическое действие на обмен веществ, внутренние органы, особенно на печень. | Свежий воздух, искусственное дыхание, покой. | 200 | IV |
| Четырех-хлористый углерод | Наркотик, повреждение печени, почек, легких, потеря сознания, головная боль, головокружение, невриты зрительного нерва. | Покой, введение глюкозы, исскуственное дыхание, высококалорийная диета | 20 | II |
| Этанол | Действует на центральную нервную и сосудистую системы, печень; наркотик, вызывает тахикардию. | Промывание желудка, искусственное дыхание | 1000 | IV |
Таблица 2. Пожароопасные свойства веществ [86,87].
| Наименование веществ | Плотность пара по воздуху | Температура, 0С | Пределы воспламенения | ||||||||||||||
| Вспышки | Воспламенения | Самовоспламенения | Температурные,0С | Концентрационные % | |||||||||||||
| нижний | верхний | нижний | верхний | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||||||||
| Ацетон | 2,0 | -18 | -5 | 465 | -20 | 6 | 2,9 | 13 | |||||||||
| Ацетонитрил | 1,41 | 6 | --- | > 450 | 3 | --- | 4,1 | --- | |||||||||
| Ацетоуксусный эфир | --- | 55-72 | 80 | 340 | 40 | 65 | --- | --- | |||||||||
| Бензол | 2,77 | -11 | --- | 634 | -14 | 13 | 1,4 | 7,1 | |||||||||
| Гексан | 3 | -20 | -20 | --- | -26 | 4 | 1,2 | 7,5 | |||||||||
| Гептан | 3,5 | -4 | -3 | 202 | --- | --- | 1,1 | 6,7 | |||||||||
| ДМСО | 1,001 | 87 | 97 | 215 | --- | --- | 2,8 | --- | |||||||||
| Диэтиловый. эфир | 2,6 | -41 | 25 | 164 | -45 | 13 | 1,7 | 49 | |||||||||
| Изопропиловый спирт | 2,1 | -14 | --- | 400 | 2 | 12 | 8 | 37 | |||||||||
| Метанол | 1.1 | 8 | 13 | 464 | 7 | 39 | 6 | 34,7 | |||||||||
| Пиперидин | 2,9 | 16 | --- | --- | --- | --- | 1,39 | --- | |||||||||
| Толуол | 3,2 | 4 | --- | 536 | 0 | 30 | 1,3 | 6,7 | |||||||||
| Хлористый тионил | 4,1 | --- | --- | 555 | --- | --- | --- | --- | |||||||||
| Уксусная кислота | 2,1 | 38 | --- | --- | 35 | 76 | 3,3 | 22 | |||||||||
| Уксусный ангидрид | 3,5 | 40 | --- | 360 | 37 | 75 | 1,21 | 9,9 | |||||||||
| Хлористый метил | 3 | 14 | --- | 580 | --- | --- | 12 | 22 | |||||||||
| Четыреххлористый углерод | 5,3 | Пары CCl4 оказывают ингибирующее действие на горение многих органических веществ. Минимальная гасительная концентрация-10,5%, т.к. может содержать фосген не применяется в качестве огнегасительного средства. | |||||||||||||||
| Этанол | 1,59 | 16 | 18 | 404 | 11 | 41 | 3,6 | 17,7 | |||||||||
Таблица 3. Обобщенный анализ потенциальных опасностей.
| Наименование технологичес-кой операции (ТО) | Оборудование на котором осуществля-лась ТО | Реактивы, использовав-шиеся при проведении ТО | Условия проведения ТО | Выявление опасности и вредности |
| Перегонка растворителя | Электричес-кая плитка, стеклянная посуда, термометр | Органические растворители | Зануление электрической плитки | Поражение электричес-ким током, термический ожог |
| Проведение реакций | Электронагреватель, маг-нитная и механическая мешалки, силиконовая баня | Органические растворители и вещества, кислоты, щелочи | В вытяж-ном шкафу, ис-пользова-ние термо-реле | Поражение электричес-ким током, термический или химичес-кий ожог, травмы при работе со стеклом |
| Фильтрование | Водоструйный насос, стеклянная посуда | Органические растворители, вещества | Вакуум | Травма стеклом |
| Хроматография | Колонка с сорбентом | Органические растворители, вещества | --- | Отравление парами растворителей |
| Экстракция | Стеклянная посуда | Органические растворители, вода, кислоты | Работа в вытяжном шкафу | Химические ожоги, травмы стеклом |
Обоснование мер предосторожности при проведении потенциально опасных операций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
