МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный педагогический университет имени И.Я. Яковлева»

Факультет естественнонаучного образования

Кафедра биологии и химии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ»

Тема: Реакция диметилфосфита.

Выполнила:

студентка Марсова Ю.В.

Профиль БиХ

Проверил: профессор

кафедры биоэкологи

Доктор химических наук

Митрасов Ю.Н.

Чебоксары, 2015

Введение

1. Получение эфиров из хлорангидридов. Карбонаты и эфиры кислот фосфора

1.1 Синтез хлоркарбонатов и карбонатов

1.2 Эфиры кислот фосфора

2. Применение. Условия хранения и производство.

3. Способ получения диметилфосфтита

Заключение.

Список литературы.

Введение

Процессы гидролиза, гидратации, дегидратации, этерификации и амидирования имеют очень важное значение в промышленности основного органического и нефтехимического синтеза. Гидролизом жиров, целлюлозы и углеводов давно получают мыло, глицерин, этанол и другие ценные продукты. В области органического синтеза рассматриваемые процессы используют главным образом для производства спиртов C 2 -C 5 , фенолов, простых эфиров, -оксидов, многих ненасыщенных соединений, карбоновых кислот и их производных (сложных эфиров, ангидридов, нитрилов, амидов) и других соединений.

Перечисленные вещества имеют очень важное применение в качестве промежуточных продуктов органического синтеза (спирты, кислоты и их производные, альдегиды, -оксиды), мономеров и исходных веществ для синтеза полимерных материалов (фенол, эфиры акриловой и метакриловой кислот, меламин, хлоролефины), пластификаторов и смазочных материалов (сложные эфиры), растворителей (спирты, простые и сложные эфиры, хлоролефины), пестицидов (эфиры карбаминовой и тиокарбаминовой кислот). Очень часто рассматриваемые реакции являются промежуточным этапом в многостадийных синтезах других продуктов целевого назначения.

Производство перечисленных веществ имеет большие масштабы. Так, в США синтезируют по 500 тыс. т этанола и изопропанола, 900 тыс. т пропиленоксида, 200 тыс. т эпихлоргидрина, свыше 4 млн. т сложных эфиров, около 300 тыс. т изоцианатов.

1. Получение эфиров из хлорангидридов. Карбонаты и эфиры кислот фосфора

Эфиры карбоновых кислот очень редко получают из хлорангидридов, так как последние являются дорогостоящими веществами. В отличие от этого эфиры угольной кислоты (карбонаты) и эфиры кислот фосфора синтезируют главным образом из хлорангидридов, поскольку соответствующие кислоты не способны к этерификации.

1.1 Синтез хлоркарбонатов и карбонатов

Эти эфиры получают из фосгена COCI 2 , являющегося хлорангидридом угольной кислоты (при обычных условиях – это газ, конденсирующийся в жидкость при +8 0 С). Реакция протекает путем замещения атомов хлора на алокси-группу в отсутствие катализаторов. При этом способны замещаться оба атома хлора, но первый из них быстро, а второй значительно медленнее. Это позволяет при более низкой температуре и мольном соотношении реагентов 1: 1 получать с высоким выходом эфиры хлоругольной кислоты (хлоркарбонаты), которые по другой классификации также называют хлорформиатами, т. е. эфирами муравьиной кислоты:

COCI 2 + ROH → CICOOR + HCI

Кроме температуры и соотношения реагентов, высокому выходу хлоркарбонатов благоприятствует порядок загрузки реагентов: надо к избытку фосгена добавить спирт. Таким образом, в периодических условиях синтез хлоркарбонатов ведут при охлаждении (до 0 0 С) и перемешивании, постепенно добавляя к жидкому фосгену необходимое количество спирта. Продукт отдувают от растворенного HCI и перегоняют, а выделившийся HCI очищают от фосгена и утилизируют в виде соляной кислоты. Хлоркарбонаты имеют большое практическое значение для производства пестицидов – эфиров карбаминовой кислоты (карбаматы) RNHCOOR.

Диэфиры угольной кислоты (карбонаты) получают из фосгена при 70 – 100 0 С и небольшом избытке спирта:

COCI 2 + 2ROH → CO(OR) 2 + 2HCI

Побочная реакция состоит в образовании хлоралкана из спирта и HCI. Если ее роль существенна, то образующийся HCI можно связывать сухой содой, карбонатом кальция или третичным амином.

При получении эфиров фенолов, менее реакционно-способных, чем спирты, проводят реакцию с водными растворами фенолятов:

COCI 2 + 2ArONa → CO(OAr) 2 + 2NaCI

В этом случае во избежание побочного гидролиза фосгена ведут процесс с достаточно концентрированным раствором фенолята и при наличии свободного фенола (чтобы снизить концентрацию гидроксильных ионов).

Из диэфиров угольной кислоты главный интерес представляют циклические карбонаты гликолей

Являющиеся ценными растворителями, и поликарбонаты, получаемые из фосгена и щелочного раствора некоторых бисфенолов, особенно дифенилолпропана:

Заслуживаю внимания эфиры дитиоугольной кислоты (ксатогенаты). Соли алкилксантогенатов получают из спиртовой щелочи и сероуглерода (ангидрид дитиоугольной кислоты). Изопрпилксантогенат натрия используют как эффективный гербицид; таковыми являются и некоторые ксантогенатдисульфиды, получаемые окислением алкилсантогенатов:

1.2 Эфиры кислот фосфора

Эфиры кислот фосфора получают из трихлорида фосфора PCI 3 , хлороксида фосфора POCI 3 и тиотрихлорида фосфора PSCI 3 . Реакционная способность этих хлорангидридов по отношению к спиртам и фенолам изменяется в ряду: PCI 3 > POCI 3 > PSCI 3 , причем, как и в случае фосгена замещение каждого последующего атома хлора все более замедляется. Это позволяет синтезировать неполные, полные и смешанные (с разными спиртами) эфиры.

Реакции PCI 3 со спиртами протекают уже при низких температурах очень энергично с большим выделением тепла. Замещение сопровождается прергруппировкой Арбузова, причем образуются диалкилфосфит и алкилхлорид:

PCI 3 + 3ROH → (RO) 2 HP=O + RCI + 2HCI

Чаще всего этим путем получают диметилфосфит HPO(OCH 3) 2 . Его синтез осуществляют (периодически или непрерывно) в растворе жидкого хлорметана при -24 0 С. Тепло реакции снимают за счет испарения растворителя, часть которого отводят на очистку и выпускают товарный продукт. Образующийся хлорид водорода улавливают в виде 20-30% соляной кислоты. Очистку диметилфосфита проводят в пленочном испарителе перегонкой в вакууме.

Диметилфосфит является промежуточным продуктом при синтезе других фосфорсодержащих веществ. Так, из него получают известный инсектицид хлорофос, являющийся производным алкилфосфоновой кислоты. Для этого диметилфосфит конденсируют с хлоралем при охлаждении:

Существует и одностадийный процесс, в котором совмещены синтез диметилфосфита из CH 3 OH и PCI 3 и синтез хлорофоса из диметилфосфита и хлораля.

Реакции POCI 3 со спиртами и фенолами имеют значение главным образом для синтеза экстрагентов (трибутилфосфат), пластификаторов (трикрезилфосфат и др.) и антипиренов.

Взаимодействие хлороксида фосфора со спиртами протекает без катализаторов и щелочей при охлаждении, и только для замещения последнего атома хлора требуется нагревание:

POCI 3 + 3 ROH → PO(OR) 3 + 3HCI

Во избежание побочного образования алкилхлоридов

Необходимо отдувать образующийся HCI в токе инертного газа.

Менее реакционно-способные фенолы реагируют с хлороксидом фосфора при нагревании и в присутствии катализаторов – безводного ZnCI 2 или CaCI 2:

POCI 3 + 3ArOH → PO(OAr) 3 + 3HCI

Хлориду водорода дают улетучиться из реакционной смеси и улавливают его в виде концентрированной соляной кислоты. Этим путем в крупном масштабе (периодически или непрерывно) производят трикрезилфосфат – пластификатор полимерных материалов.

Реакции PSCI 3 со спиртами и фенолами применяют исключительно для синтеза пестицидов. Первый атом хлора замещается при действии спиртов при 20-30 0 С, для замещения второго атома требуется спиртовой раствор щелочи, для третьего – взаимодействие с алкоголятом или фенолятом. При синтезе большинства пестицидов этого ряда первым этапом является получение диалкилхлортиофосфатов с одинаковыми или разными алкильными группами (обычно с метильной и этильной):

Пестициды метафос и тиофос получают затем соответсвенно из диметил- и диэтилхлортиофосфатов и n-нитрофенолята натрия:

(RO) 2 PSCI + NaOC 6 H 4 NO 2 + NaCI

Лучшие результаты получаются при проведении реакции в среде ацетона или метилэтилкетона, когда оба реагента хорошо гомогенизированы. Однако процесс можно вести и с водным раствором нитрофенолята, добавляя к нему при 50 – 100 0 С диалкилхлортиофосфат. Во избежание побочной реакции гидролиза надо регулировать pH среды так, чтобы имелся избыток свободного фенола.

Аналогичным образом из диметилхлортиофосфата и -оксидиэтилсульфида получают инсектицид метилмеркаптофорс, который частично изомеризуется в тиольное производное и является смесью двух веществ:

Имеется много других пестицидов данного класс, находящих применение в народном хозяйстве страны.

2. Применение, условия хранения и производство.

Диметилфосфит используется для получения антипиренов, хлорофоса, дихлофоса, ниторфоса, при выработке пестицидов, в фармакологической отрасли, в производстве фосфорорганических препаратов в том числе пировотекса и инсектицидов.

Хлорофос он же дилокс, ткувон, рицифон – отностся к инсектицидам. Используется при поражении крупного рогатого скота кожным оводом, так же широко применяется в борьбе с клопами, клещами, трипсами, с вредителями в растеневодческой отрасли, легко растворим в воде и практически безопасен для теплокровных существ.

Условия хранения.

Диметилфосфит хранят в крытой посуде сделанной из стойкой к коррозии марки стали, сплавов алюминия, или пластиковых ёмкостях. Место хранения должно быть защищено от солнечных лучей с температурой не выше 21 С с использованием инертного газа уменьшающего реакциспособность

Срок гарантийного хранения составляет при температуре 5 С – шесть месяцев, а при температуре 20 С – три месяца.

Производство диметилфосфита.

Диметилфосфит ситезируют при конденсии хлорана и диметилфосфата.

Сведения о сертификации.

Диметилфосфит получил государственное регистрационное свидетельство в РПОХВБ.

Упаковка.

Налив диметилфосфита производится в ёмкости (ж/д цистерны, контейнеры из нержавейки, в двухсотлитровые бочки из нержавеющей стали, пластиковую тару, в пластиковые кубы, пластиковые контейнеры), или же в тару предоставляемою потребителем.

Транспортировка.

Транспортировка осуществляется всеми видами транспорта кроме водного и воздушного. При железнодорожных перевозках используются цистерны из нержавеющей стали. При автомобильных перевозках применяются ёмкости меньшего тоннажа (кубы, контейнеры, бочки).

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (51) МПК 7 C07F9/142 (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.01.2011 – может прекратить свое действие

3.Способ получения диметилфосфита.

Изобретение относится к области технологии органических соединений, а именно к усовершенствованному способу получения диметилфосфита. Описывается способ получения диметилфосфита, включающий взаимодействие треххлористого фосфора с метанолом в среде испаряющегося хлористого метила, при пониженном давлении, отпаркой легколетучих компонентов и последующей очисткой полученного продукта вакуумной дистилляцией, при этом процесс ведут при мольном соотношении метанола к треххлористому фосфору 3,02-3,3:1, при их объемном соотношении соответственно 1,43-1,53:1 и остаточном давлении 0,02-0,04 мПа. Технический результат – повышение технологичности и безопасности процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к получению диметилфосфита, используемого в качестве промежуточного продукта в органической химии при производстве инсектицидов, гербицидов, антипиренов и др.

Классический способ получения низших диалкилфосфитов взаимодействием треххлористого фосфора и спирта при мольном соотношении реагентов 1:3, процесс ведут при постепенном прибавлении треххлористого фосфора к спирту, в среде растворителя и при охлаждении реакционной смеси. Охлаждение осуществляют использованием растворителя с низкой температурой кипения, который, испаряясь в ходе реакции, отводит выделяющееся тепло. Хлористый водород и галоидный алкил, оставшиеся в смеси, удаляют пропусканием тока сухого газа, следы хлористого водорода нейтрализуют аммиаком, а целевой продукт очищают дистилляцией при пониженном давлении (Д.Пурдела, Р.Вылчану. Химия органических соединений фосфора, М.: Химия, 1972, с.183).

В реакции взаимодействия треххлористого фосфора с метанолом скорость протекания и теплота реакции относительно высокие, появляется вторая фаза и система жидкость – газ. При контакте с хлористым водородом в условиях пониженной температуры диметилфосфит разлагается с образованием монометилфосфита и в дальнейшем – фосфористой кислоты (при повышенном содержании хлористого водорода в реакционной массе). При недостатке метанола образуются неустойчивые, склонные к разложению с выделением большого количества энергии (взрывоопасные), хлорсодержащие квазифосфониевые соединения. Наличие указанных примесей как во время синтеза, так и в выделенном диметилфосфите-сырце снижает безопасность технологического процесса и усложняет дальнейшую очистку продукта дистилляцией. Требуется соблюдение многих условий для безопасного и в то же время технологичного проведения процесса.

Известен способ получения диалкилфосфитов путем взаимодействия треххлористого фосфора с низшим алифатическим спиртом в среде органического растворителя и удалением образующегося хлористого водорода, в котором с целью упрощения технологии, процесс получения диметилфосфита ведут в предварительно разогретой колонне при температуре в зоне реакции 45-110°С (Патент SU №910123, кл. C 07 F 9/142, опубл. 28.02.82). В способе использован возникающий градиент температуры кипения в ряду реагентов: спирт, треххлористый фосфор, растворитель, образующиеся продукты и побочные продукты реакции (алкилхлориды и хлористый водород). Указанным способом получают продукт, содержащий 96 мас.% диметилфосфита и до 0,6 мас.% монометилфосфита.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения низших диалкилфосфитов, заключающийся в том, что смесь треххлористого фосфора и метанола и низкокипящего растворителя, например хлористого метила, при температуре от минус 30°С до плюс 10°С под давлением струей подают в реакционную колонну, где происходит испарение растворителя, увлекающего за собой образующийся хлористый водород. Диметилфосфит, собирающийся в нижней части колонны, направляется во вторую колонну с пониженным давлением для удаления растворенных в нем остатков хлористого водорода и растворителя (отпарка), а затем проводят очистку диметилфосфита дистилляцией под вакуумом (US №2631161, кл. 260-461, 1953).

Изобретение решает задачу повышения технологичности и безопасности процесса за счет оптимизации состава реакционной массы и получаемого диметилфосфита-сырца для дальнейшей очистки вакуумной дистилляцией, в частности снижения в реакционной массе и диметилфосфите-сырце количества примесей: монометилфосфита, фосфористой кислоты, а также неидентифицируемых примесей.

Указанная задача решается тем, что в известном способе получения диметилфосфита взаимодействием треххлористого фосфора с метанолом в среде испаряющегося хлористого метила при пониженном давлении, отпаркой легколетучих компонентов и последующей очисткой полученного продукта вакуумной дистилляцией, согласно изобретению взаимодействие ведут при мольном соотношении метанола к треххлористому фосфору 3,02-3,3:1, при их объемном соотношении соответственно 1,43-1,53:1 и остаточном давлении 0,02-0,04 мПа. Кроме того, взаимодействие ведут преимущественно при температуре 0-30°С.

Синтез диметилфосфита согласно предложенному способу проводят в реакторе, представляющем собой вертикальный цилиндрический полый аппарат с коническим днищем, изготовленный из коррозионностойкой стали, снабженный распределителем для подачи хлористого метила, встроенным в днище реактора, и двумя сифонами для подачи треххлористого фосфора и метанола, вмонтированными диаметрально в коническую часть реактора. Содержание хлористого метила в реакционной массе постоянно и поддерживается на уровне 4,8-5,2 мас.%.

Температура синтеза 0-30°С в реакторе поддерживается автоматически за счет испарения жидкого хлористого метила, подаваемого в зону реакции, а необходимый вакуум в реакторе поддерживается вакуум-насосом для удаления из зоны реакции легколетучих – хлористого водорода, хлористого метила и избытка метанола. Не полностью освобожденный от легколетучих продуктов диметилфосфит-сырец из реактора через гидрозатвор поступает в отпарную колонну для полного освобождения от остатков легколетучих продуктов, а затем проводится очистка диметилфосфита дистилляцией под вакуумом.

Использование предложенного способа позволяет получать диметилфосфит-сырец стабильно постоянного состава с пониженным содержанием нежелательных примесей, что, в свою очередь, позволяет выделить целевой продукт более высокого качества и повысить безопасность процесса.

Уменьшение мольного соотношения метанола к треххлористому фосфору ниже 3,02, объемного соотношения метанола к треххлористому фосфору ниже 1,43 и остаточного давления ниже 0,02 мПа, кроме увеличения содержания реакционной массе и диметилфосфите-сырце монометилфосфита и фосфористой кислоты, приводит к наработке промежуточных продуктов метилдихлорфосфита и диметилхлорфосфита, которые являются очень реакционноспособными соединениями, способными вызвать взрыв, а увеличение мольного соотношения метанола к треххлористому фосфору выше 3,3:1, объемного соотношения метанола к треххлористому фосфору выше 1,53 и остаточного давления выше 0,04 мПа приводит к увеличению содержания в целевом продукте неидентифицируемых примесей и снижению выхода.

Процесс ведут при мольном соотношении компонентов метанола к треххлористому фосфору 3,24:1 и при их объемном соотношении компонентов 1,50:1.

Непрерывный объемный расход реагентов и хлористого метила (хладоагента) составляет:

Треххлористого фосфора – 0,3-0,8 м 3 /ч;

Метанола – 0,4-1,2 м 3 /ч;

Хлористого метила – 0,5-2,5 м 3 /ч.

Диметилфосфит – сырец из реактора синтеза через гидрозатвор непрерывно поступает в отпарную колонну для полного отделения остатков легколетучих продуктов. Отпарная колонна состоит цилиндрической, насадочной части, заполненной кольцами Рашига и полой кубовой части, выполненной в виде конуса и снабженной рубашкой для обогрева паром. Отпарка легколетучих продуктов ведется в непрерывном пленочном режиме при температуре куба колонны 70-90°С и остаточном давлении 0,093 мПа.

Легколетучие компоненты (хлористый метил, хлористый водород, метанол) конденсируются в теплообменнике и возвращаются в реактор, а диметилфосфит-сырец, освобожденный от легколетучих компонентов, непрерывно поступает на дистилляцию в два последовательно расположенных роторно-пленочных испарителя (РПИ).

Процесс вели в режиме:

Объемный расход диметилфосфита-сырца на питание РПИ не более 0,6 м 3 ;

Температура в паровой фазе не более 90°С;

Остаточное давление не менее 0,093 мПа.

Полученный таким образом целевой продукт содержит 99,35% диметилфосфита.

Примеры 2-10. Процесс вели аналогично примеру 1, изменяя мольное и объемное соотношение реагентов, температурный режим и давление.

Результаты представлены в таблице.

	Мольное соот-ношение М:ТФ	Объемное соот-ношение М:ТФ	Температура в реакц. массе	Остаточное давле-ние, мПа			Выход в синтезе в пересчете на ТФ
Примечания: М – метанол; ТФ – треххлористый фосфор; ДМФ – диметилфосфит; ММФ – монометилфосфит; ФК – фосфористая кислота.

Заключение:

Широкое применение на производстве и в быту фосфорорганических

соединений (хлорофос, тиофос, карбофос и др.) обусловило возросшую

частоту отравлений ими.

Современные взгляды на принципы лечения отравлений ФОС

основаны на положениях доказательной медицины (EBM). Выбор средств

купирования основных синдромов с позиций EBM должен быть основан на

представлениях о механизме и патогенезе интоксикации (принцип

обоснованности) и современных сведениях фармакопеи (принцип эффективности). Принципиальное значение должно уделяться антидотной

терапии. Поскольку ведущие патологические процессы происходят в

синапсах, то и антидотная терапия направлена на нормализацию проведения

нервных импульсов в них.

Важная роль принадлежит мерам профилактики отравлений

фосфорорганическими соединениями.

Список литературы:

1. Габриэлян О. С., Остроумов И. Г. Химия. М., Дрофа, 2008;

2. Чичибабин А. Е. Основные начала органической химии. М., Госхимиздат, 1963. – 922 с.;

3. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия. 1988. – 592 с.;

4. Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П. Технология нефтехимического синтеза. М., 1973. – 448 с.;

5. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. М., «Химия», 1968.

Элементоорганические соединения - органические вещества, молекулы которых содержат химическую связь «элемент - углерод». К этой группе, как правило, не относят вещества, содержащие связи углерода с атомами азота, кислорода, серы и галогенов. Согласно такой классификации, одним из элементоорганических соединений считается, например, метил-натрий , но к ним не относится метилат натрия , так как он не имеет связи "элемент-углерод".

Элементоорганические соединения различаются как по химическим и физическим свойствам, так и по методам их получения. Большую группу представляют металлоорганические соединения.

Первые из них - диметилцинк , диэтилцинк - были получены в 1849 г. английским химиком Э. Франклендом. Соединения цинка широко применялись в синтезах А. М. Бутлеровым и другими учеными-химиками конца XIX в. Решающую роль в развитии химии элементоорганических соединений сыграло открытие магний- и ртутьорганических веществ. Они используются при синтезах многих элементоорганических и органических соединений.

Магнийорганические соединения были открыты в 1899 г. французским химиком Ф. Барбье и глубоко изучены его коллегой В. Гриньяром. Последний разработал метод их синтеза из галогеносодержащих углеводородов: - углеводородный радикал, например и др., а X - атом галогена). В наше время реакции, подобные реакции Гриньяра, стали общим методом получения металлоорганических соединений и . Причем если атом металла не одновалентен, то он образует металлоорганические соединения, содержащие как органические радикалы, так и атомы галогенов: .

Исследования в области ртутьорганических соединений, а также соединений свинца, олова и других металлов были начаты А. Н. Несмеяновым в 1920-х гг. Ртутьорганические соединения применяют для синтеза веществ, содержащих менее электроотрицательные элементы, стоящие в ряду напряжений до (см. Ряд напряжений). Так получают очень активные соединения щелочных металлов и алюминия

С помощью металлоорганических соединений получены различные производные углеводородов.

Многие металлоорганические соединения чрезвычайно легко реагируют с различными веществами. Так, метилнатрий и этилнатрий взрываются при соприкосновении с воздухом; самопроизвольно воспламеняются на воздухе органические соединения , В, и др.

Соединения и воспламеняются даже в атмосфере .

Поскольку металлоорганические соединения очень легко окисляются, работа с ними требует специальной техники. Значительно устойчивее эфирные растворы магнийорганических веществ. Ими и пользуются обычно в лабораторной практике.

Химическая связь «элемент - углерод» в элементоорганических соединениях бывает как полярной (ионной), так и неполярной. Металлы, катионы которых имеют малый объем и большой заряд, образуют ковалентные связи; так возникают ртутьорганические соединения и соединения элементов IV и V групп. Металлы, легко отдающие электроны, т. е. имеющие большой объем и малый заряд ядра, например щелочные металлы, образуют ионные связи, в которых атом углерода С несет отрицательный заряд (М - атом металла). Наличие отрицательного заряда на атоме углерода таких соединений позволяет использовать их как катализаторы реакций полимеризации при получении синтетических каучуков. С помощью металлоорганических соединений алюминия и титана получают полиэтилен, полипропилен и другие полимеры.

В элементоорганических соединениях фосфора и мышьяка связи элемент - углерод поляризованы в обратном, по сравнению с другими металлоорганическими соединениями, направлении. Поэтому их химические свойства сильно отличаются от свойств иных веществ аналогичного состава. Родственный углероду элемент кремний образует с ним прочные малополярные связи. При этом возникает возможность использовать способность кремния заменять посредством химических реакций нестабильные (неустойчивые) связи и на связи с образованием полимерных цепей. Кремнийорганические полимеры ценны тем, что сохраняют свои свойства как при высоких, так и при низких температурах, устойчивы к действию кислот и щелочей. Покрытия из таких полимеров надежно защищают материалы от разрушающего действия влаги. Эти соединения являются отличными электроизоляторами. Из линейных кремнийорганических полимеров изготовляют смазки, гидравлические жидкости, выдерживающие и высокие, и низкие температуры, а также каучуки.

Элементоорганические соединения находят все большее применение в различных областях человеческой деятельности. Так, ртуть- и мышьякоргани-ческие вещества применяют в медицине и в сельском хозяйстве как бактерицидные, лекарственные и антисептические препараты; оловоорганические соединения - в качестве инсектицидов и гербицидов и т. д.

Реферат на тему:

Элементоорганические соединения

Выполнил: студент ФНБМТ

2 курса 241 группы

Лазавой А.

Химия элементоорганических соединений возникла и развивается на стыке орг. и неорг. химии и связывает эти две области химии. Элементоорганические соединения встречаются в природе крайне редко; большинство из них синтезировано в лаб. условиях.

Элементоорганические соединения, содержат химическую связь углерод-элемент. К элементоорганическим соединениям, как правило, не относят органическим соединениям с простыми или кратными связями С--N, С -- О, С -- S и С -- Hal. Реакционная способность элементоорганических соединений определяется прежде всего характером связи углерод-элемент, ее прочностью, полярностью и т. п. Обычно элементоорганические соединения подразделяют на борорганические, кремнийорганические и металлорганические соединения. Основная группа элементоорганических соединений - металлоорганические соединения. Особое место среди них занимают p-комплексы переходных металлов с ненасыщенными органическими лигандами. В таких соединениях присутствуют делокализованные ковалентные связи металл-лиганд, в образовании которых участвуют целиком или частично заполненные d-орбитали металла. В элементоорганических соединениях других элементов, включая большинство элементоорганических соединений непереходных металлов, а также некоторые соединения переходных металлов, как правило, существуют s-связи углерод-элемент различной полярности.

Рис. 1 Ферроцен -- пример элементоорганического соединения.

Металлорганические соединения

Металлорганические соединения -- содержат в молекуле связь металл - углерод (М--С). Цианиды, карбиды, а в некоторых случаях и карбонилы металлов, также содержащие связь М--С, считают неорганическими соединениями. К металлоорганическим соединениям иногда относят органические соединения В, Si, As и некоторых других неметаллов.

Первое металлоорганическое соединение (соль Цейзе K?pO) получено В. Цейзе в 1827. Впоследствии работами Р. Бунзена, выделившего органическое соединение As (1839), и Э. Франкленда, получившего диэтилцинк (1849), положено начало химии металлоорганических соединений. С сер. 19 в. до сер. 20 в. развивалась преимущественно химия соединений непереходных металлов. Главное достижение этого периода - синтез и широкое применение магнийорганических соединений (реактивы Гриньяра). В 50-х гг. 20 в. произошел резкий подъем в химии металлоорганических соединений, особенно переходных металлов. За открытием и установлением строения ферроцена (1951) последовал синтез и выделение множества родственных металлоорганических комплексов. Этому способствовало развитие и внедрение физических методов исследования, а также успешное применение металлоорганических соединений в практике.

По характеру связи металл - углерод металлоорганические соединения разделяют на несколько типов:

Соединения с s-связями М--С, в которых органическая группа связана с металлом двухэлектронной двухцентровой ковалентной связью (в некоторых случаях с заметно полярным характером). Такие соединения образует большинство непереходных металлов. Соединения переходных металлов этого типа стабильны только при наличии в молекуле p-лигандов (СО, циклопентадиенил и др.).

Металлоорганические соединения с ионной связью М--С. Такие соединения, по существу, металлические соли карбанионов. Характерны для щелочных и щелочно-земельных металлов (за исключением Li и Mg), например Na+(C5H5)-, K+(C-=CR) и др. 3) Электронодефицитные соединения с мостиковыми двухэлектронными многоцентровыми связями М--С--М. К ним относят соединения Li, Mg, Be, Al.

p-Комплексы-соединений металлов, содержащие p-связанные органические лиганды (алкены, алкины, ароматич. соед. и т.д.). Металлоорганические соединения этого типа характерны для переходных металлов. Для непереходных металлов известны лишь отдельные примеры.

Известны полные металлоорганические соединения, в которых атом металла связан только с атомами С, и смешанные, которые содержат также связь металл - гетероатом.

Названия металлоорганических соединений составляют из названий органических радикалов, металла и других групп, присоединенных к металлу, например, тетраэтилсвинец [Рb(С2Н5)4], дибутилоловодихлорид . В случае p-комплексов для атомов С, участвующих в связывании с металлом, используют префикс h; перед названиями мостиковых лигандов ставят префикс m, например, тетракарбонил (h-циклопентадиенил)ванадий , дикарбонилметил(h-циклопентадиенил)железо .

Применение

Металлоорганические соединения имеют широкий спектр применения в органической химии. Литий- и магнийорганические соединения могут использоваться как сильные основания или как реагенты для нуклеофильного алкилирования или арилирования.

Другой областью применения МОС служит катализ. Так, в состав используемого в промышленности для получения полиэтилена катализатора Циглера-Натта входит МОС (С2H5)3Al.

Борорганические соединения

Борорганические соединения, содержат атом В, связанный с органическим остатком. Включают: органобораны RnBX3-n (n = 1-3); нейтральные комплексы RnX3-nB*L (и = 1-3); органобораты M (n = 1-4); борониевые соли Y, где Х-Н, Hal, ОН, OR", SeR", Np, NR2, NHNHR", SO4 и т.д., М - катион металла, NH4 или др., L - эфир, амин, сульфид, фосфин и др., Y - анион. К борорганическим соединениям также относят соединения, содержащие В в цикле (борацикланы), внутрикомплексные соединения и органокарбораны. Синтезированы диборные [например, R2B--BR2, R2BNHNHBR2, C6H4(BR2)2] и полиборные соединения. Во всех этих веществах координационное число бора 3 или 4. Наиболее изучены алкил-, циклоалкил-, арил-, алкенил- и аллилбораны, а также борацикланы.

По химическим свойствам борорганические соединения отличаются от органических соединений Li, Mg, Al и др. металлов. Так, алкил- и арилбораны не реагируют с СО2, органическими галогенидами, эпоксидами, производными карбоновых кислотт и т.д. Триалкилбораны, трициклоалкилбораны и алифатические борацикланы не расщепляются водой, спиртами, аминами, кетонами и сложными эфирами, растворами неорганических кислот и щелочей до 100-130°С. Это позволяет проводить многие реакции борорганических соединений в водных и спиртовых растворах. Однако в гидридах (R2BH)2 и (RBp)2 связи В--Н легко расщепляются водой и спиртами.

Применение

Применяют борорганические соединения также для получения бороводородов и карборанов; как добавки к моторным и реактивным топливам, смазочным маслам и красителям; как катализаторы и сокатализаторы полимеризации непредельных соединений окисления углеводородов; антиоксиданты, бактерициды, фунгициды; реагенты в хим. анализе, напр. калигност NaB(C6H5)4 и цезигност Na[(С6Н5)3ВСК] - для определения и выделения К+ , Rb+ , Cs+ , NH4+, аминов и антибиотиков; флавогност (С6Н5)2ВОСН2СН2NН2 - для определения, идентификации и характеристики флавонов и выделения антибиотиков. Некоторые борорганические соединения используют в медицине, в частности для нейтронной терапии раковых опухолей.

Кремнийорганические соединения

Кремнийорганические соединения, содержат связь Si--С Иногда к кремнийорганическим соединениям относят все органические вещества, содержащие Si, например, эфиры кремниевых к-т.

Кремнийорганические соединения подразделяют на "мономерныe", содержащие один или несколько атомов Si, которые рассматриваются в настоящей статье, и кремнийорганические полимеры. Наиболее изучены следующие группы кремнийорганических соединений: органогалогeпсиланы RnSiHal4-n (n=1-3) и RnSiHmHal4-n-m (n и m = 1,2; m+n=2,3); алкоксисиланы и ароксисиланы Si(OR)4, R"nSi(OR)4-n; органогидросиланы RnSiH4-n; органоаминосиланы RnSi(NR"2)4-n; органосиланолы RnSi(OH)4-nI; органоацилоксисиланы RnSi(OCOR")4-n (n=1-3); силатраны и др.; соединения с нeсколькими атомами Si - органосилоксаны со связями Si--О--Si, органосилазаны со связями Si--N--Si, органосилатианы (Si--S--Si), полиорганосиланы (Si--Si) и др.

По номенклатуре ИЮПАК, соединения с одним атомом Si рассматривают как производные силана SiH4, указывая в наш. все связанные с атомом Si заместители, кроме атомов Н, напр. (Cp)2SillCl-диметилхлорсилан, CF3CpCpSiCl3-3,3,3-трифторпропилтрихлорсилан. Часто за основу берут назв. орг. соед., добавляя назв. соответствующего кремнийсодержащего заместителя, напр. Cl2(Cp)SiCpSi(Cp)Cl2-биc-(метилдихлорсилил) метан.

Применение

Основное применение мономерных кремнийорганических соединений - синтез кремнийорганических полимеров. Моно- и дифункциональные кремнийорганические соединения используют в производстве кремнийорганических жидкостей; дифункциональные - при получении кремнийорганических каучуков; ди-, три-, тетра- и полифункциональные - в производстве смол и лаков. Кремнийорганические соединения применяют также в качестве гидрофобизаторов, антиадгезивов, аппретов для стекловолокна, текстильных и строительных материалов, наполнителей пластмасс, для модифицирования поверхностей сорбентов и др. материалов; получения покрытий для микроэлектронных устройств, специальной керамики; в качестве исходного сырья в синтезе катализаторов полимеризации олефинов, пестицидов, лекарственных средств и т.д., как сшивающие и модифицирующие агенты для различных полимеров, в качестве теплоносителей (до 400 °С); тетраметилсилан - эталонное вещество в спектроскопии ЯМР. Токсичное действие кремнийорганических соединений изменяется в широких пределах (ЛД50 от 0,1 до 5000 мг/кг и выше). Так ПДК триэтоксилана 1 мг/м3, тетраэтоксисилана 20 мг/м3, а фенилтриэтоксисилан не дает острых отравлений. Наличие аминогрупп в органических заместителях кремнийорганических соединений усиливает общую токсичность и раздражающее действие, напр. ЛД50 (мыши, перорально) для диэтиламинометил- и (3-аминопропил) триэтоксисилана 7500 и 250 мг/кг соответственно. Для последнего ПДК 2,5 мг/м3. Особо высокой токсичностью обладают 1-арилсилатраны (ЛД50 0,1-1 мг/кг). Мировое произ-во кремнийорганических соединений (без тетраэтоксисилана и этилсиликатов) в 1983 составило 300 тыс. т и, по прогнозу, к 2000 превысит 800 тыс. т.

металлорганический соединение борорганический кремнийорганический

Используемая литература

Методы элементоорганической химии, под общ. ред. А. Н. Несмеянова и К.А. Кочешкова, М., 1963-1978;

Коттон Ф., Уилкинсон Дж., Основы неорганической химии, пер. с англ., М., 1979, с. 550-636;

Общая органическая химия, пер. с англ., т. 7, М., 1984;

Металлоорганическая химия переходных металлов. Основы и применения, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1989;

Comprehensive organometallic chemistry, ed. by G. Wilkinson, v. 1-9. Oxf., 1982.

Михайлов Б. М., Бубнов Ю. Н., Борорганические соединения в органическом синтезе, М., 1977;

Пелтер А., Смит К., в кн.: Общая органическая химия, пер. с англ., т. 6, ч. 14, М., 1984, с. 233-537;

KliegelW., Вог in Biologic, Medizin und Pharmazic, B.-, 1980. Ю. Н. Бубнов.

Синтез кремнийорганических мономеров, М., 1961;

Андрианов К. А., Методы элементоорганической химии. Кремний, М., 1968;

Соболевский М. В., Музовская О. А., Попелева Г. С., Свойства и области применения кремнийорганических продуктов, М., 1975;

Воронков М. Г., Зелчан Г. И., Лукевиц Э. Я., Кремний и жизнь, 2 изд., Рига, 1978; Хананашвили Л. М., Андрианов К. А., Технология элементоорганических мономеров и полимеров, 2 изд., М., 1983, с. 11-139, 376-400;

Voorhoeve R.J.H., Organohalosilanes. Precursors to silicones, Amst. - N. Y. - L, 1967;

Bazant V., Chvalovsky V., Rathousky J., Organosilicon compounds, v. 1-10, Prague, 1965-1983;

Подобные документы

Реакция лития, натрия, калия с водой. Изучение физических и химических свойств бинарных кислородных соединений. Важнейшие соединения щелочноземельных металлов. Окислительно-восстановительные свойства пероксидов. Применение металлорганических соединений.

презентация , добавлен 07.08.2015


Реакции изоцианатов со спиртами. Разработка методов синтеза функциональных кремнийорганических соединений, а также олигомеров, способных растворять комплексы РЗМ, и образовывать оптически прозрачные золь-гель пленки, допированные этими комплексами.

курсовая работа , добавлен 03.06.2012


Определение комплексных соединений и их общая характеристика. Природа химической связи в комплексном ионе. Пространственное строение и изомерия, классификация соединений. Номенклатура комплексных молекул, диссоциация в растворах, реакции соединения.

реферат , добавлен 12.03.2013


Использование магнийорганических соединений и химия элементоорганических соединений. Получение соединений различных классов: спиртов, альдегидов, кетонов, эфиров. История открытия, строение, получение, реакции и применение магнийорганических соединений.

курсовая работа , добавлен 12.12.2009


Жизнь как непрерывный физико-химический процесс. Общая характеристика природных соединений. Классификация низкомолекулярных природных соединений. Основные критерии классификации органических соединений. Виды и свойства связей, взаимное влияние атомов.

презентация , добавлен 03.02.2014


реферат , добавлен 21.02.2009


Понятие гетероциклических соединений, их сущность и особенности, основные химические свойства и общая формула. Классификация гетероциклических соединений, разновидности, отличительные черты и способы получения. Реакции электрофильного замещения.

реферат , добавлен 21.02.2009


Общая характеристика комплексных соединений металлов. Некоторые типы комплексных соединений. Комплексные соединения в растворах. Характеристика их реакционной способности. Специальные системы составления химических названий комплексных соединений.

контрольная работа , добавлен 11.11.2009


Понятие и сущность соединений. Описание и характеристика ароматических гетероциклических соединений. Получение и образование соединений. Реакции по атомному азоту, электрофильного замечания и нуклеинового замещения. Окисление и восстановление. Хинолин.

лекция , добавлен 03.02.2009


Углерод: положение в таблице Менделеева, нахождение в природе, свободный углерод. Атомы углерода в графите. Фуллерены как класс химических соединений, молекулы которых состоят из углерода. Первый способ получения твердого кристаллического фуллерена.

Элементоорганические соединения - органические вещества, молекулы которых содержат химическую связь "элемент - углерод". К этой группе, как правило, не относят вещества, содержащие связи углерода с атомами азота, кислорода, серы и галогенов. Согласно такой классификации, одним из элементоорганических соединений считается, например, метилнатрий CH 3 Na, но к ним не относится метилат натрия CH 3 ONa, так как он не имеет связи элемент - углерод.

Элементоорганические соединения различаются как по химическим и физическим свойствам, так и по методам их получения. Большую группу представляют металлоорганические соединения. Первое из них - диэтилцинк (C 2 H 5) 2 Zn - было получено в 1849 г. Э. Франклендом. Соединения цинка широко применялись в синтезах А. М. Бутлеровым и другими учеными-химиками конца XIX в. Решающую роль в развитии химии элементоорганических соединений сыграло открытие магний- и ртутьорганических веществ. Они используются при синтезах многих элементоорганических и органических соединений.

Магнийорганические соединения были открыты в 1900 г. французским химиком Ф. Барбье и глубоко изучены его коллегой В. Гриньяром. Последний разработал метод их синтеза из галогеносодержащих углеводородов: RX + Mg → RMgX (R-углеводородный радикал, например СН 3 , С 2 Н 5 , С 6 Н 5 и др., а Х-атом галогена). В наше время реакции, подобные реакции Гриньяра, стали общим методом получения металлоорганических соединений (Li, Be, Mg, Са, Sr, Ва, А1 и Zn). Причем если атом металла не одновалентен, то он образует металлоорганические соединения, содержащие как органические радикалы, так и атомы галогенов: CH 3 MgCl, C 6 H 5 ZnBr, (С 2 Н 5) 2 АlСl.

Исследования в области ртутьорганических соединений, а также соединений свинца, олова и других металлов были начаты А. Н. Несмеяновым в 1922 г. Ртутьорганические соединения применяют для синтеза веществ, содержащих менее электроотрицательные элементы, стоящие в ряду напряжений до Hg (см. Ряд напряжений). Так получают очень активные соединения щелочных металлов и алюминия:

(C 2 H 5) 2 Hg + 2Na → 2C 2 H 5 Na + Hg

С помощью металлоорганических соединений получены различные производные углеводородов.

Многие металлоорганические соединения чрезвычайно легко реагируют с различными веществами. Так, метилнатрий и этилнатрий взрываются при соприкосновении с воздухом; самопроизвольно воспламеняются на воздухе органические соединения Be, Са, Ва, В, Al, Ga и др. Соединения Li, Mg и Be воспламеняются даже в атмосфере СO 2 .

Поскольку металлоорганические соединения очень легко окисляются, работа с ними требует специальной техники. Значительно устойчивее эфирные растворы магнийоргани-ческих веществ. Ими и пользуются обычно в лабораторной практике.

Химическая связь элемент - углерод в элементоорганических соединениях бывает как полярной (ионной), так и неполярной. Металлы, катионы которых имеют малый объем и большой заряд, образуют ко валентные связи; так возникают ртутьорганические соединения и соединения элементов IV и V групп. Металлы, легко отдающие электроны, т. е. имеющие большой объем и малый заряд ядра, например щелочные металлы, образуют ионные связи, в которых атом углерода С несет отрицательный заряд (М-атом металла). Наличие отрицательного заряда на атоме углерода таких соединений позволяет использовать их как катализаторы реакций полимеризации при получении синтетических каучуков. С помощью металлоорганических соединений алюминия и титана получают полиэтилен, полипропилен и другие полимеры.

В элементоорганических соединениях фосфора и мышьяка связи элемент - углерод поляризованы в обратном, по сравнению с другими металлоорганическими соединениями, направлении. Поэтому их химические свойства сильно отличаются от свойств иных веществ аналогичного состава. Родственный углероду элемент кремний образует с ним прочные малополярные связи. При этом возникает возможность использовать способность кремния заменять посредством химических реакций нестабильные (неустойчивые) связи на связи с образованием полимерных цепей. Кремнийорганические полимеры ценны тем, что сохраняют свои свойства как при высоких, так и при низких температурах, устойчивы к действию кислот и щелочей. Покрытия из таких полимеров надежно защищают материалы от разрушающего действия влаги. Эти соединения являются отличными электроизоляторами. Из линейных кремний-органических полимеров изготовляют смазки, гидравлические жидкости, выдерживающие и высокие, и низкие температуры, а также каучуки.

Элементоорганические соединения находят все большее применение в различных областях человеческой деятельности. Так, ртуть - и мышьякорганические вещества применяют в медицине и в сельском хозяйстве как бактерицидные, лекарственные и антисептические препараты; оловоорганические соединения - в качестве инсектицидов и гербицидов и т. д.