Для получения кислот ряда адамантана широко применяют реакцию Коха – Хаафа. В качестве исходных веществ используют Адамантан, 1-бром, 1-гидроксиадамантан, а также нитрат 1-гидроксиадамантана.[4].
Адамантан 1-карбоновая кислота получена при взаимодействии 1-бром или 1-гидроксиадамантана с муравьиной кислотой в серной кислоте или адамантана с муравьиной или серной кислотой в присутствии трет-бутилового спирта. [5]
Максимальный выход адамантанкарбоновой кислоты достигается при соотношении AdOH:HCOOH:H2SO4 = 1:1:24. Выход уменьшается при недостатке муравьиной кислоты. Адамантан-1-карбоновая кислота может быть получена из адамантана в 20%-ном олеуме. Предполагают, что реакция протекает через образование адамантильного катиона.
Для получения карбоновых кислот из адамантана используют его реакцию с CO в серной кислоте или олеуме. При этом образуется смесь адамантан-1-карбоновой и адамантан-1,3-дикарбоновой кислоты в соотношении 1:6.
Дикарбоновые кислоты ряда адамантана также были синтезированы по реакции Коха-Хаафа. С использованием метода регрессивного анализа найдено, что наилучшие выходы кислот при их синтезе из адамантана достигаются при использовании смеси азотной и серной кислот и 60%-ного олеума.[6]
Исходными веществами для получения карбоновых кислот могут служить нитраты. Так, адамантан-1-карбоновая кислота получена с выходом 94% из нитрата адамантанола и муравьиной кислоты в серной кислоте.
Получение карбоновых кислот из нитратов арил- и алкилзамещенных адамантанолов[7].
Обсуждение
Адамантан-1-карбоновую кислоту можно получить при взаимодействии 1-бром или 1-гидроксиадамантана с муравьиной кислотой в серной кислоте или взаимодействием адамантана с муравьиной кислотой в присутствии трет-бутилового спирта. Выход адамантан-1-карбоновой кислоты при этом 84%.
|
|
Мною были изучены эти методы, но я остановилась на синтезе адамантанкарбоновой кислоты при взаимодействии нитрата адамантанола-1 с муравьиной кислотой в присутствии серной кислоты. Этот метод позволяет получить адамантанкарбоновую кислоту с выходом 94% от теоретического, температура плавления 178-179°С.
В трехгорлую колбу, снабженной механической мешалкой и термометром, была помещена серная кислота и с помощью ледяной бани охлаждена до 0-5°С. К этой смеси присыпан нитрат адамантанола так, чтобы температура не превышала 10°С. Затем прикапывается муравьиную кислоту при постоянном перемешивании и выдерживается еще час. Реакционную массу выливают на лед, осадок отфильтровывают, промывают водой и высушивают.
Механизм реакции имеет вид:
Экспериментальная часть
Синтез адамантанкарбоновой кислоты.
Реагенты и оборудование
Реагенты: серная кислота (H2SO4, d=1,84); муравьиная кислота (HCOOH, d=1,192); адамантанол (AdOH).
Оборудование:
1-трехгорлая колба,
2-механическая мешалка
3- термометр
4- капельная воронка
5- мерный цилиндр
6- фильтр бумажный
7- колба Бунзена
8- воронка Бюхнера
9- плитка электрическая
10- ледяная баня
11- штатив
Методика эксперимента
В трехгорлую колбу, снабженной механической мешалкой и термометром, помещают 98г 99%-ной серной кислоты, охлаждают ее до 0-5°С с помощью ледяной бани. К охлажденной серной кислоте добавляют адамантанол-1, с такой скоростью, чтобы температура не превышала 5-10°С. Затем баню убирают и прикапывают в течении часа муравьиную кислоту HCOOH. При этом температура повышается до 20-22°С. Реакционную массу перемешивают в течении часа и выливают на лед. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход 94% от теоретического. [8].
|
|
Выводы
Мною были изучены химические свойства адамантанкарбоновых кислот, их получение и применение. Проведена работа по анализу литературы для выбранной схемы получения адамантан-1-карбоновой кислоты. Была выбрана методика получения карбоновой кислоты из нитрата адамантанола-1, обусловленная тем, что этот метод доступен для проведения в лабораторных условиях и дает 94%-ный выход продукта. Эта методика получения адамантан-1-карбовой кислоты и по ней получена адамантан-1-карбоновая кислота в количестве 140,4 г.
Библиография
1. Е. И. Багрий. Адамантаны: получение, свойства, применение. Москва. «Наука».1989г. с. 3-11, 58-66.
2. Петров А. А., Бальян Х. В., Трощенко А. Т. Органическая химия. Учебник для вузов.
3. Травень В. Ф. Органическая химия. Учебник для вузов. Том 2.
4. Моисеев И. К., Макарова Н.В., Земцова М. Н. «Успехи химии», том 68, номер 12, с.11102-1121.
5. H. Stetter., M. Schwarz, A. Hirschhorn, Chem.Ber.,1959,92,1629-1635.
6. S. Landa, J. Vais, J. burkhard // Z. Chem. 1967/ N7. s.233.
7. Моисеев И. К., Багрий Е. В., Зефиров Н. С. «Успехи химии адамантана». Сборник обзорных статей.- М.:Химия, 2007.320с.
8. Моисеев И. К. Методическое руководство по научно-исследовательской работе. Куйбышев. 1984г. с.3.