Похідні вугільної кислоти ррт лекції. Аміди вугільної кислоти та їх похідні. Похідні вугільної кислоти

Діоксид вуглецю (вуглекислий газ)- учасник багатьох реакцій карбоксилювання та декарбоксилювання in vivoі in vitro.

Карбоксилювання можливе тоді, коли реакцію з діоксидом вуглецю вступають сполуки з частковим негативним зарядом на атомі вуглецю. В організмі взаємодія діоксиду вуглецю з ацетилкоферментом А призводить до утворення малонілкоферменту А.

Подібно до самої вугільної кислоти, у вільному вигляді невідомі і деякі її похідні: монохлорангідрид СlСООН і моноамід – карбаміновакислота H2NCOOH. Однак їх складні ефіри – цілком стабільні сполуки.

Для синтезу похідних вугільної кислоти можна використовувати фосген(дихлорангідрид) СОСl 2 легко утворюється при взаємодії монооксиду вуглецю з хлором на світлі. Фосген - надзвичайно отруйний газ (т. кіп. 8 про З), в першу світову війнуйого застосовували як бойову отруйну речовину.

Етиловий ефір хлоромурів'яної кислоти при реакції з аміаком утворює етиловий ефіркарбамінової кислоти H 2 NCOOC 2 H 5 . Ефіри карбамінової кислоти (карбамати) мають загальну назву - уретани.

Уретани знайшли застосування в медицині як лікарські засоби, зокрема мепротані етацизин.

Сечовина (карбамід)(NH 2) 2 C=О - найважливіший азотовмісний кінцевий продукт обміну речовин у людини (з сечею виділяється сечовини близько 20-30 г на добу).

Кислоти та луги при нагріванні викликають гідроліз сечовини; в організмі вона гідролізується під впливом ферментів.

При повільному нагріванні до температури 150-160 о С сечовина розкладається з виділенням аміаку та утворенням біурета.

При взаємодії біурету в лужних розчинах з іонами міді(II) спостерігається характерне фіолетове фарбування, зумовлене утворенням хелатного комплексу (Біуретова реакція).Залишок біурету в хелатному комплексі має імідну структуру.

Похідними карбонових кислот, що містять залишок сечовини як заступник, є уреїди.Вони застосовуються в медицині, зокрема уреїд α-бромоізовалеріанової кислоти. бромізував
(бромурал) – використовується як м'який снодійний засіб. Його ефект обумовлений поєднанням відомих своїм пригнічуючим дією на ЦНС брому і залишку ізовалеріанової кислоти.

Гуанідин (іномочовина)- азотисте похідне сечовини - є сильною основою, оскільки сполучена кислота - іон гуанідинія - мезомірно стабілізована.

Залишок гуанідину входить до складу α-амінокислоти - аргініну та нуклеїнової основи - гуаніну.

3.2 Гетерофункціональніз'єднання в процесах життєдіяльності

Загальна характеристика

Більшість речовин, що беруть участь у метаболізмі, є гетерофункціональними сполуками.

Гетерофункціональні називають сполуки, в молекулах яких є різні функціональні групи.

Характерні для біологічно важливих сполук поєднання функціональних груп представлені у таблиці 3.2.

Таблиця 3.1.Найбільш поширені поєднання функціональних груп у біологічно важливих аліфатичних сполуках

Серед гетерофункціональних сполук у природних об'єктах найбільш поширені аміноспирти, амінокислоти, гідроксикарбонільні сполуки, а також гідрокси- та оксокислоти (табл. 9.2).

Таблиця 9.2.Деякі гідрокси- та оксокислоти та їх похідні

* Для ди- та трикарбонових кислот - за участю всіх карбоксильних груп. Для неповних солей та функціональних похідних додається префікс гідр(о)-, наприклад, «гідроксалат» для аніону НООС-СОО - .

Що мають особливу біологічну важливість α-амінокислотиописані в розділі 12. Полігідроксиальдегіди та полігідроксикетони (вуглеводи) розглядаються в розділі 13.

В ароматичному ряді основу важливих природних біологічно активних сполук та синтетичних лікарських засобів (див. 9.3) складають і-амінофенол, і-амінобензойна, саліциловаі сульфанілову кислоту.

Систематичні назви гетерофункціональних сполук будуються за загальним правиламзамісної номенклатури (див. 1.2.1). Проте ряд широко поширених кислот переважні тривіальні назви (див. табл. 9.2). Їхні латинські назви є основою назви аніонів і похідних кислот, які часто не збігаються з російськими тривіальними назвами.

Реакційна здатність

.IIольнал кислота

у вільному стані

не існує, розкладається на в. як двоосновна кис-

лота вона може утворювати ряд функціональних похідних: неповні та повні галогенангідриди, складні ефіри, аміди та ін.

ХЛОРАНГІДРИДИ

монохлорангідрид вугільної кислоти, хлорвугільна кислота

дихлорангідрид вугільної кислоти, фосген

Фосген – повний хлорангідрид вугільної кислоти!, у перекладі означає – народжений світлом. Отримують при змішуванні газів вуглецю (II) оксиду та хлору. Реакція йде лише при опроміненні УФ-світлом:

з + С12 - г = о

Фосген - це газ задушливої дії з "кіп -", що має запах свіжопрілого сіна. Його пари важчі за повітря, дратівливо діють на легені, викликаючи набряк.

Хімічні властивості. 1. Взаємодія з Н20. Як хлоран-гідрид легко розкладається водою з утворенням вугільної та хлороводневої кислот.

2. взаємодія з а * п * піакі * п

з. взаємодія зі спиртами

АМІДИ ВУГІЛЬНОЇ КИСЛОТИ

ієповний амід вугільної кислоти називається каріаміповою

кислотою:

ккярбаммінова кислота нестійка і не зустрічається у вільному стані, тому що легко розкладається при кімнатній температурі:

похідні карбамінової кислоти теж легко розкладаються.

Нагрівання карбаміновокислого амонію веде до розкладання його до сечовини та АЛЕ:

афіри карбамінової кислоти! називаються уретанами. Загальна

формула уретанів:

Карбонові кислоти

одержують їх з фосгену та відповідного спирту з подальшою дією аміаку:

або з діетилового ефіру вугільної кислоти! - реакцією з аміаком:

Уретани - речовини з чіткими температурами плавлення

та служать для ідентифікації спиртів. Знаходять застосування як снодійні препарати.

Сечовина - діамід вугільної кислоти:

Сечовина є кінцевим продуктом розпаду білків. Вона

має велике біохімічне значення.

Вперше сечовина була отримана Велером в 1828 з амонійної солі ціанової кислоти:

У промисловості сечовину отримують з. і 1ч!!.,:

Сечовина - це безбарвна кристалічна речовина, що добре розчиняється у воді, нейтрального характеру.

Хімічні властивості. 1. Взаємодія сечовини із кислотами. протонування сечовини відбувається за атомом кисню, оскільки основність груп -1ЧН значно знижена

в результаті сполучення:

26. Похідні вугільної кислоти

2. гідроліз мючевини. сечовина при нагріванні легко гідро-

лізується водою або водними розчинами кислот та лугів.

3. Взаємодія із азотистою кислотою. при взаємодії

з азотистою кислотою сечовина розкладається з виділенням азоту, вуглецю (IV) оксиду та води:

4. ставлення сечовини до нагрівання. при нагріванні сечовини утворюється біурет:

Ііурет добре розчиняється у воді.

Подальше нагрівання призводить до утворення ціанурової

Карбонові кислоти

ціанурова кислота не розчиняється у воді, з розчином ^і^о^

у присутності 1ЧН3 утворює комплексне з'єднання, забарвлене в бузковий колір.

5. Сечовина взаємодіє з ацилюючими реагентами з утворенням ацилсечовини. 1Ч-ацильні похідні сечовини називаються уреїдами.

сечовина та її похідні широко використовуються у синтезі

лікарських засобів.

Опис Розчинність.Білий кристалічний порошок без запаху, солено-лужного смаку, розчинний у воді, практично нерозчинний у спирті. Водні розчини мають слабко-лужну реакцію. При збовтуванні та нагріванні до 70 про С водних розчинів NaHCO 3 утворюється подвійна сіль Na 2 CO 3 · NaHCO 3 .

Отримання

Натрію гідрокарбонат було відкрито 1801 року вченим У. Розе. Отримують препарат насиченням очищеної кальцинованої соди діоксидом вуглецю:

Na 2 CO 3 · 10 H 2 O + CO 2 → 2NaHCO 3 + 9 H 2 O

кальцинована діоксид питна

Справжність

При якісному аналізі проводять фармакопейні реакції на іон Na+ та HCO 3 - - іон.

Загальні реакції на CO 3 2- та HCO 3 - - іони:

При дії сильної мінеральної кислоти спостерігається бурхливе виділення CO2:

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2

CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

діоксид вапняний білий

вуглецю вода

Відмінні реакції:

1) Карбонати від гідрокарбонатів можна відрізнити за забарвленням індикатора – фенолфталеїну. При розчиненні у воді карбонату натрію реакція середовища слаболужна і тому забарвлення індикатора - рожеве: Na 2 CO 3 + H 2 O → NaHCO 3 + NaOH

При розчиненні гідрокарбонату натрію реакція середовища кисла, індикатор безбарвний або слабо-рожевого кольору: NaHCO 3 + H 2 O → H 2 CO 3 + NaOH

H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O

2) З насиченим розчином сульфату магнію карбонати утворюють білий осад при кімнатній температурі, а гідрокарбонати лише при кип'ятінні:

4 Na 2 CO 3 + 4 MgSO 4 + 4 H 2 O → 3 MgCO 3 · Mg(OH) 2 · 3 H 2 O↓ + 4 Na 2 SO 4 + CO 2

2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Доброякісність

NaHCO 3: 1) допускаються: Cl -, K +, Ca 2 +, Fe, As.

Специфічна домішка CO 3 2– визначається прожарюванням при температурі 300 про С. Втрата в масі при цьому повинна бути не менше 36,6 %. Чим більше домішки карбонатів, тим менша втрата в масі при прожарюванні. Теоретична втрата становить 36,9%. Різниця між теоретичною втратою в масі та зазначеною у ГФ визначає допустиму межу домішки карбонатів у препараті – 0,3 %.

2) недопускаються: солі NH 4+ та важкі метали.

кількісне визначення

Ацидиметрія, пряме титрування, навішування розчиняють у свіжопрокип'яченій та охолодженій воді для видалення CO 2 , титрують 0,5 н HCl, індикатор метиловий оранжевий. Е = М.

Застосування. Зберігання.

Зберігаютьу добре закупореній тарі. Речовина стійка у сухому повітрі, але у вологому повільно втрачає CO 2 і утворює Na 2 CO 3 .

Застосовуютьяк антацидний засіб усередину, а також зовнішньо у вигляді полоскань, промивань, інгаляцій 0,5 – 2 % розчини.

Особливість приготування ін'єкційних розчинів NaHCO 3

Ін'єкційні розчини NaHCO 3 стерилізують при 100 про 30 хвилин. При цьому утворюється CO 2 тому склянки з ін'єкційним розчином NaHCO 3 заповнюють на 2/3 об'єму при температурі не більше 20 o C.

Після стерилізації розчин охолоджують до повного розчинення CO 2 , що утворився.

Опис Розчинність.Безбарвні прозорі кристали або білий порошок без запаху, слабо гіркого смаку. Виганяється та вивітрюється. Мало розчинний у воді, розчинний у спирті, мало розчинний у хлороформі, ефірі, скипидарі.

Отримання

Терпінгідратодержують з пінену - продукту фракційної перегонки скипидару. Проводять гідратацію пінену при дії сірчаної кислоти на холоді протягом 10 днів. Потім суміш нейтралізують содою, відокремлюють терпінгідрат, очищають його і перекристалізовують.

Справжність

Загальні реакції

Препарати ідентифікують поспиртовому гідроксилу:

1) реакцією утворення складних ефірів із кислотами. Ця властивість використовується для отримання валідолу. При етерифікації оцтовим ангідридом ментолу та терпингідрату виходять ацильні похідні у вигляді білого осаду, можна визначити його температуру плавлення.

2) реакцією окиснення.Ментол окислюється слабкими окислювачами до кетона-ментону. При дії сильних окислювачів ментол розкладається до мурашиної, оцтової, олійної та щавлевої кислот.

Специфічні реакції

Терпінгідратпри взаємодії зі спиртовим розчином хлориду окисного заліза в процесі випарювання утворює кармінно-червоне, фіолетове та зелене фарбування у різних місцях випарної чашки. При додаванні бензолу до продуктів окислення утворюється синє забарвлення.

Терпінгідрат відкривають так само реакцією дегідратації в присутності концентрованої сірчаної кислоти за утворенням каламуті та ароматного запаху:

Доброякісність

Терпінгідрат. 1) Допускають:

сульфатну золу та важкі метали.

Застосування. Зберігання.

кількісне визначення

Доброякісність

Справжність

Отримання

Препарати заліза

Застосування. Зберігання.

Зберігаютьв добре закупореній тарі, в прохолодному місці, так як тетраборат натрію може втрачати кристалізаційну воду і гідролізуватися з утворенням борної кислоти:

Na 2 B 4 O 7 + 7 H 2 O ® 4 H 3 BO 3 ↓ + 2NaOH

Для борної кислоти особливих умов зберігання не потрібно.

Застосовуютьпрепарати як антисептики для зовнішнього застосування Борну кислоту застосовують як 2–3 % розчинів для полоскання горла, як гліцеринових розчинів, мазей, присипок. 1-2% розчини використовують у очній практиці. З'єднання бору є отруйними, тому всередину не застосовуються. Буру застосовують у вигляді 1-2% розчинів.

Опис Розчинність.Призматичні прозорі кристали світлого блакитно-зеленого кольору або кристалічний блідо-зелений порошок. Розчинний у воді, розчини слабокислої реакції. На повітрі вивітрюється.

Надлишок заліза відновленого розчиняють у 30% розчині сірчаної кислоти при t o = 80 o C: Fe + H 2 SO 4 ® FeSO 4 + H 2

Розчин упарюють, сушать препарат при t o = 30 o C.

Проводять фармакопейні реакції на іон заліза та сульфат-іони.

1) Fe 2+: Реакція утворення турнбулевої сині:

· FeSO 4 + K 3 + H 2 SO 4 ® FeK ¯ + 2 K 2 SO 4

Реакція з розчинами лугу та аміаку:

· FeSO 4 + NaOH + NH 4 OH ® Fe(OH) 2 + O 2 пов. ® Fe(OH) 3 ¯

білий бурий

Реакція осадження сульфідами:

· FeSO 4 + Na 2 S ® FeS + Na 2 SO 4

2) SO 4 2-: FeSO 4 + BaCl 2 ® BaSO 4 + FeCl 2

1) допустимі: важкі метали, As.

2) неприпустимі: солі міді відкривають додаванням H 2 O 2 і NH 4 OH, потім відфільтровують осад, що утворюється; фільтрат має бути безбарвним.

Перманганатометрія, Пряме титрування. Метод заснований на окисленні Fe(II) перманганатом калію в кислому середовищі до Fe(III). Е = М.

10 FeSO 4 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 ® 5 Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 8 H 2 O

Зберігаютьу добре закупореній тарі, у сухому місці, уникаючи втрати кристалізаційної води та окислення у вологому повітрі з утворенням основної солі Fe 2 (OH) 4 SO 4 . При 64 про С сульфат заліза плавиться у своїй кристалічній воді.

Застосовуютьсульфат залізі у комплексній терапії залізодифіцитної анемії у вигляді таблеток та розчинів для ін'єкцій. Призначають по 0,05-0,3 г на прийом.

Вугільна кислота утворює два види солей: середні – карбонати та кислі – гідрокарбонати.

NaHCO 3

Натрію гідрокабонат Natrii hydrocarbonas

За звичайних умов фосген є газ, що згущується в рідину з темп. кіп. і щільності

Фосген дуже отруйний. Він сильно діє на органи дихання та слизові оболонки. У першу світову війну застосовувався, як володіє різким задушливим запахом.

При дії води (або краще водного лугу) розкладається з утворенням соляної кислоти та двоокису вуглецю:

Виходить фосген з хлору та окису вуглецю в присутності каталізатора, спеціально обробленого для збільшення його пористості:

Фосген є вихідною речовиною для синтезу різноманітних органічних сполук.

СірковуглецьЗ похідних вугільної кислоти, що містять сірку, широке застосування знаходить сірковуглець. Він є безбарвною рухливою рідиною з темп. кіп. має ефірний запах (технічний сірковуглець, має неприємний запах, що нагадує запах редьки). Сірковуглець отруйний і надзвичайно вогнебезпечний, тому що його пари спалахують при низькій температурі.

Сірковуглець застосовується як вихідний продукт для синтезу чотирихлористого вуглецю (стор. 74), у виробництві віскозного волокна (стор. 345), а також як розчинник жирів та ін.

Виходить сірковуглець шляхом пропускання парів сірки над. розпеченим вугіллям:

В даний час найбільш економічно вигідним способомотримання сірковуглецю є взаємодія метану з парами сірки над силікагелем:

Карбамід (сечовина)являє собою повний амід, вугільної кислоти:

Це одна з перших органічних речовин, отриманих синтетичним шляхом з неорганічних речовин (Велер, 1828).

Карбамід – кристалічна речовина з темп. пл. 133 °С, легко розчинне у воді та спирті. З одним еквівалентом кислот утворює солі, наприклад:

При нагріванні розчинів карбаміду в присутності кислот або лугів він легко гідролізується з утворенням двоокису вуглецю та аміаку:

При дії азотистої кислоти на карбамід утворюються двоокис вуглецю, азот та вода:

При нагріванні карбаміду зі спиртами виходять уретани - складні ефіри карбамінової кислоти.

Уретани є кристалічні речовини, розчинні у воді.

При взаємодії карбаміду з формальдегідом у нейтральному або слаболужному середовищі при температурі близько 30 °С утворюються монометилолкарбамід та диметилолкарбамід:

Ці похідні при нагріванні в кислому середовищі утворюють карбамідні полімери - основу поширених пластичних мас - амінопластів (стор. 331) та клеїв для склеювання деревини.

Карбамід (сечовина) відіграє велику роль при обміні речовин у тваринних організмах; є кінцевим продуктом азотистого обміну, при якому азотисті речовини (наприклад, білки), зазнавши в організмі ряду складних перетворень, виділяються із сечею у вигляді сечовини (звідки і походить її назва).

Карбамід є концентрованим азотним добривом (містить 46% азоту) та швидко засвоюється рослинами. Крім того, карбамід успішно використовується для підживлення худоби.

В даний час карбамід знаходить застосування для виділення парафінових вуглеводнів нормальної будови з нафтових продуктів. Справа в тому, що кристали карбаміду утворюють «кристалічні пори», настільки вузькі, що в них проникають вуглеводні нормальної будови, але не можуть проникнути вуглеводні з розгалуженим ланцюгом. Тому кристали карбаміду адсорбують із суміші лише вуглеводні нормальної будови, які після розчинення карбаміду відокремлюються від водного шару.

У промисловості карбамід отримують з аміаку та двоокису вуглецю при 185 °С та тиску

ТіокарбамідКристалічна речовина; темп, пл. 172°С. Легко, розчинний у воді, важко розчинний у спирті. Тіокарбамід може бути отриманий дією сірководню, на ціанамід

або нагріванням роданистого амонію. Застосовується для одержання карбамідних полімерів.