Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

По дисциплине «Теоретические основы органической химии»

Тема: «Краун-эфиры или макрогетероциклы»

Выполнила: студентка 2 курса 2 группы

Факультета ВБФ

Егорова Дарья Евгеньевна

Преподаватель:

Фролова Людмила Александровна

Москва 2016 г.

Оглавление

Введение

Краун-эфиры (от англ. crown - корона) - крупные циклические молекулы (макроциклы), которые состоят из чередующихся этиленовых мостиков -СН2-СН2- и атомов кислорода. В некоторых случаях часть атомов О заменена атомами N или S. Форма таких молекул напоминает корону, что и определило их название (англ. crown - корона).

макрогетероцикл этиленовый молекула кислород

Первый из этого класса макроциклических соединений - дибензо-18-краун-6 - был получен Ч. Педерсеном (США) в 1967 г. Педерсен изучал свойства различных стабилизаторов каучуков, нефтяных масел, резиновых материалов. Основное назначение этих стабилизаторов заключалось в предотвращении разрушения антиоксидантов, которое инициировалось присутствием следовых количеств металлов. Синтезируя дезактиватор катиона ванадия VO2+, Педерсен в качестве побочного продукта выделил макроцикл, содержащий в цикле 12 углеродных и 6 кислородных атомов. Свою эпохальную работу Педерсен сделал в 1962 году, однако целых пять лет не спешил публиковаться, а синтезировал всё новые и новые краун-эфиры.

В полученных учёным соединениях фигурировали несколько атомов кислорода, связанных мостиками CH2CH2, которые, образуя кольцевую цепь (макроцикл того или иного размера), могут создавать прочные комплексы с ионами щелочных металлов.

В общей сложности Педерсен к 1967 году, моменту первой публикации в журнале Американского химического общества, синтезировал более 60 полиэфиров с числом кислородных атомов от 4 до 20 и размером цикла от 12 - до 60-членного.

Обратив внимание на удивительную способность этих макроциклов заключать в свою полость катионы металлов - "короновать" их, Педерсен и предложил соответствующее название этому новому классу веществ - краун - соединения (от англ. crown - корона).

Варьируя размер цикла, учёный установил, что краун-эфиры способны избирательно связывать некоторые катионы, помещая их в центр своей "короны".

В 1969-м году макроциклические простые эфиры получил Жан-Мария Лен.

1987 год - Педерсен, Лен и Крам были удостоены Нобелевской премии по химии " за определяющий вклад в развитие химии макрогетероциклических соединений, способных избирательно образовывать молекулярные комплексы типа хозяин - гость".

Номенклатура

В тривиальных названиях краунэфиров общее число атомов в цикле и число гетероатомов обозначают цифрами, которые ставят перед и после слова «краун». Согласно ИЮПАК краунэфиры представляются как производные циклических углеводородов:

формула I -- 12-краун-4; (1,4,7,10-тетраоксоциклододекан)

формула II -- 1,10-диаза-18-краун-6; (1,4,10,13-тетраокса-7,16-диазациклооктадекан)

формула III -- 1,7-дитиа-15-краун-5

формула IV -- дибензо-18-краун-6

формула V -- циклогексано-15-краун-5

Свойства

Краун-эфиры содержат фрагмент С-О-С, характерный для простых эфиров, а также могут включать фрагменты амина C-NH-C, или тиоэфира C-S-C .

Характерное свойство этих классов соединений - образовывать комплексы за счет неподеленных электронных пар кислорода, азота и серы. Это свойство многократно усилено в краун-эфирах из-за большого числа гетероатомов в цикле, к тому же неподеленные электронные пары ориентированы внутрь цикла. В результате ионы щелочных и щелочноземельных металлов входят внутрь цикла, образуя прочные комплексы. Меняя величину цикла и, соответственно, размер внутренней полости, можно точно настроить краун-эфир на удерживание катиона определенного размера.

Краун-эфиры являются вязкими жидкостями или кристаллическими веществами, хорошо растворимыми в большинстве органических растворителей и плохо растворимыми в воде. Их химические свойства зависят от природы гетероатомов и функциональных групп в цикле.

Комплексы краун-эфиров с катионами щелочных металлов

Способы получения

1. Конденсация дихлоралкилов с диолами

2. Конденсация диаминов, содержащих эфирные группировки, с хлорангидридами дикарбоновых кислот

3. Взаимодействии динатрийпирокатехина с ди-в-хлорэтиловым эфиром (Педерсен)

Применение

Краун-эфиры применяют для концентрирования, разделения, очистки ирегенерации металлов, в т.ч. лантаноидов, для разделения нуклидов; для создания ион-селективных датчиков и мембран; в качестве катализаторов в р-циях, проходящих с участием анионов; для изучения механизма транспорта ионов в биол. системах; как лек. препараты, пестициды, антидоты.

Применение краун-эфиров определяется, прежде всего, их избирательной способностью захватывать катионы определенного размера. Наибольшее распространение получили краун-эфиры, содержащие только гетероатомы О. Их применяют в технологических процессах, связанных с выделением и очисткой солей щелочных и щелочноземельных металлов, в аналитических исследованиях и работах, связанных с синтезом, когда нужно перевести неорганические соединения из водной фазы в органическую среду.

Краун-эфиры обладают противомикробной и противопаразитарной активностью, кроме того, из организма с их помощью выводятся ионы токсичных тяжелых металлов, а также радиоактивных изотопов цезия и стронция.

В радиохимии краун-эфиры помогают решать проблему переработки отходов ядерных производств. Первый этап - удаление с помощью краун-эфиров из переработанного ядерного горючего наиболее активных изотопов (стронций-90, цезий-137, технеций-99), на этой стадии предпочтительны S-содержащие краун-эфиры, поскольку они обладают повышенной радиационной стойкостью. Извлеченные изотопы используются затем в установках радиодиагностики, заменяющихрентгеновские аппараты, а также при создании долговременных источников тока для метеостанций, метеозондов и космических аппаратов. Следующий этап переработки ядерного топлива - извлечение с помощью краун-эфиров (специально подобранного состава) неизрасходованных урана и плутония, после чего объем подлежащих утилизации отходов становятся заметно меньше и к тому же отходы обладают слабой радиоактивностью.

На основе краун-эфиров созданы электропроводящие материалы нового типа.

Список использованной литературы

Интернет-ресурсы

1. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2155.html

2. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/649617

3. http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/a8f36435-1cfa-8d0b-ce02-237011fb7299/1012321A.htm

Размещено на Allbest.ru