/
Текст
Н. ЧЕРОНИС
МИКРО-
И ПОЛУМИКРО-
МЕТОДЫ
органической химии
Перевод с английского
канд. мед. наук Т. Т. Березова,
канд. хим. наук | А. В. Веденеева |
и А. В. Очкина
Под редакцией
ЧЛ.-КОрр. АН СССР А. П. ТЕРЕНТЬЕВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО ИНОСТРАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва, 1960
Л Н Н О 'Г л 11II я
Книга И. Черониса «Микро- и полумпкрометоды органиче-
ской химии» представляет собой шестой том американской сери»
монографий по органической химии под редакцией Л. Вайсбер-
гера и практическое руководство по микрометодам препаратив-
ной и аналитической химии органических соединений. В книге
подробно описаны приемы работы с малыми количествами ве-
ществ, методы фракционирования для очистки веществ и опре-
деления физических констант, микросинтезы многих соединений,
методы идентификации органических соединений и специальные
реакции открытия функциональных групп. Приводятся прописи
для получения в микромасштабе применяющихся при идентифи-
кации производных. Дан обзор современного состояния микро-
методов количественного определения функциональных групп
органических соединений. Весьма полезно, что в книге дастся
теоретически обоснованная критическая оценка положительных
и отрицательных сторон многих методов.
Предназначена в качестве практического руководства для
химиков-органиков, аспирантов и студентов, ведущих исследо-
вательскую работу с малыми количествами веществ.
Редакция литературы по химии
ПРЕДИСЛОВИЕ
Химик-органик, владеющий искусством экспериментирования малыми
и ничтожно малыми количествами веществ, работает с наибольшей безо-
пасностью, наиболее экономно и, наконец, может быть, самое главное—
гораздо быстрее, чем исследователи, которые умеют оперировать только
с «обычными» количествами веществ. Подлинное наслаждение можно
испытать, наблюдая за работой такого экспериментатора-ювелира. Произво-
дительность труда работника в значительной мере зависит от степени владе-
ния йм приемами и методами работы. Это целиком относится к любой
научной, особенно лабораторной работе. Нельзя поэтому недооценить роль
той литературы, которая пропагандирует передовые, наиболее экономичные,
наиболее быстрые и надежные методы работы с органическими веществами.
За последние годы наши издательства выпустили немало хороших
книг, посвященных технике лабораторных работ и микрохимии. И все
эти издания расходятся в течение нескольких недель, а иногда даже дней.
Это лучше всего говорит о громадной потребности в литературе такого рода.
Книга Черониса—наиболее полное из имеющихся в настоящее время
в литературе руководств по работе с малыми количествами органических
веществ. Она построена как систематический курс практических занятий
по органической химии. Материал первой и особенно второй части книги
расположен по типу синтетического, так называемого большого практикума,
но с малыми количествами веществ. Третья часть близка по характеру ма-
териала к упражнениям по органической химии по типу качественных
(«пробирочных») реакций классов органических веществ.
Имея такое пособие, преподаватель сможет постепенно, по мере обу-
чения, вводить в обычные практикумы лучшие, тонкие приемы работы и тем
самым совершенствовать технику эксперимента начинающих химиков.
Вместе с тем данное руководство является очень ценным компендиумом
по органической микрохимии; оно будет весьма полезным для опытных экспе-
риментаторов-химиков, биохимиков, фармакологов. Читатель найдет в кни-
ге большой и разнообразный набор описаний ряда специальных приемов,
простых и сложных аппаратов и очень много ценных проверенных на прак-
тике советов.
Весьма интересна глава XIII, посвященная такому важному вопросу,
как работа с соединениями, содержащими радиоактивные изотопы. При
работе с этими веществами совершенно невозможно обходиться старыми
методами и приемами.
Давно пришла пора серьезно заняться искоренением «средневековых»
представлений о химиках в дырявых халатах с грязными руками, работаю-
щих в удушливой атмосфере лабораторий. Лучше всего поможет этому
систематическое с первых же шагов обучение начинающих приемам работы
с малыми и ничтожно малыми количествами веществ. Овладение этим
поистине благородным искусством — путь к подъему производитель-
ности труда экспериментаторов. Введение в обычные практикумы методов
Предисловие
полумикросинтезов позволяет расширить, углубить и разнообразить пре-
подавание органической химии, используя те же средства.
Можно надеяться, что знакомство широкого круга химиков с такими
книгами, как выпущенные за последние годы руководства Вайбеля, Либа
и Шенигера, Линстеда и др., Черониса и др., приведет к тому, что обучение
новой технике перестанет быть делом лишь самообучения, но войдет и в
официальные программы химических высших и средних учебных заве-
дений.
В настоящей книге первая часть переведена А. В. Очкиным, вторая
часть—канд. хим. наук А. В. Веденеевым и третья часть — канд. мед. паук
Т. Т. Березовым.
В работе по редактированию очень большую помощь оказала мне
канд. хим. наук Л. А. Яновская; я считаю своим приятным долгом вы-
разить ей свою искреннюю признательность.
А. Терентьев
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Настоящий том издания «Техника органической химии» отличается
от предыдущих выпусков этой серии в двух отношениях. Во-первых, от-
сутствует вовсе или приводится очень краткое теоретическое обсуждение
микрометодов, поскольку основа этих методов идентична теоретической
основе макрометодов, изложенной в предыдущих сериях. Поэтому теоре-
тическая часть, за исключением тех случаев, когда она отличается от тео-
ретического обоснования макрометодов, сведена к минимуму или отсут-
ствует. Во-вторых, сама техника микроопределений изложена с большими
подробностями; это необходимо для получения воспроизводимых резуль-
татов, так как еще немногие химики-органики знакомы с этими приемами.
Фактически, по мнению автора, практик с достаточным опытом в области
органической химии зачастую нуждается в столь же детальном описании
методики, как и начинающий.
Настоящее руководство имеет целью дать критический обзор и практи-
ческое руководство по технике работы с микроколичествами в препаратив-
ной и аналитической органической химии и предназначается для работ-
ников научно-исследовательских лабораторий и студентов старших кур-
сов, специализирующихся в области органической химии. Микрометоды,
используемые в элементарном анализе органических соединений и достиг-
шие высокой точности, а также специальные методы гисто- и цитохимии
данной работе не рассматриваются; они подробно описаны в других
выпусках настоящего издания.
После введения, посвященного преимуществам, применению и истори-
ческому развитию микрохимических методов, первые четыре главы содер-
жат описание операций микрофракционирования, применяемых при очист-
ке вещества, и определения физических констант малых количеств веще-
ства. Здесь также рассмотрены и обсуждены преимущества и недостатки
различных приборов, применяемых для этих определений. Как правило,
из большого числа аппаратов, описанных в литературе, в каждом случае
подробно рассматриваются лишь один-два; критерием для выбора является
следующее: а) соответствие желаемому количеству вещества; б) точность
и тщательность измерения; в) стоимость и доступность аппаратуры;
г) легкость замены частей и ремонта. Очевидно, этот отбор довольно
произволен, и среди аппаратов, не достаточно подробно рассмотренных
в руководстве, могут быть такие, которые оказываются вполне подходящими
для часто применяемых операций, например при определении температуры
плавления; разбираются и сравниваются все типы приборов.
Главы V—XIII содержат описание микропрепаративных методов;
описание последних расположено по типам органических реакций, причем
основной целью является иллюстрация самих микросинтезов, а не охват
всех типов органических реакций. Детально описывается значительное
число микропрепаративных работ для того, чтобы наметить направление
работы с микроколичествами. Большинство описанных работ испытано и
8
Предисловие автора
проверено дополнительно. Вообще при наличии опыта работы с малыми
количествами сравнительно легко использовать методику, рассчитанную
на выход 1—100 г, при работе с 25—100 мг. Однако при работе с нескольки-
ми миллиграммами или меньше требуется особое внимание и использова-
ние специальных приемов. Глава XIII, дополняющая препаративный раздел
книги и написанная доктором А. Р. Ронцио, посвящена применению ме-
ченых элементов при микросинтезах.
В третьей части книги разбираются микроаналитические операции
и реакции. В главе XIV изложены общие вопросы, связанные с характери-
стикой и идентификацией органических соединений, а также специальной
техникой работы с малыми количествами. В этой главе разбираются и при-
емы хроматографирования, связанные только с качественными определения-
ми. Более подробное изложение хроматографических методов представляется
излишним, поскольку за последнее время появилось много монографий
по этим вопросам. Глава XV содержит описание методов, применяемых
для определения функциональных групп в органических веществах, гла-
ва XVI—микрометодов получения производных органических соединений,
служащих для их характеристики. Заключительная глава, написанная
совместно с профессором Т. С. Ма, представляет собой обзор современных
микрометодов количественного определения функциональных групп в орга-
нических соединениях.
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ И ЕЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Преимущества микрохимических методов—в значительной экономии
времени, труда и материалов. Большинство исследований гормонов, вита-
минов и других природных продуктов не могло было быть проведено, если
бы для установления их строения требовались количества порядка долей
1 г. Кроме того, применение микротехники часто позволяет приготовить
несколько препаратов в течение времени, необходимого для одного синтеза
при помощи макрометодов.
Элементарный анализ дает классический пример преимуществ работы
с микроколичествами. В 1909—1910 гг. Прегль выделил из желчного камня
крайне малые количества, по-видимому, какого-то нового органического
соединения, в котором требовалось определить количественно содержание
углерода и водорода. «Таким образом, оказалось, что необходимо либо
продолжать исследования с исключительно большими количествами исход-
ного материала, либо так усовершенствовать количественный органический
анализ, чтобы он позволил получать точные данные при работе с крайне
малыми количествами».
Предложенные Преглем методы количественного органического микро-
анализа получили широкое распространение в течение десятилетия, по-
следовавшего после первой мировой войны. В США в период между 1920
и 1930 гг. лишь немногие колледжи и университеты развернули микро-
химические лаборатории на химических факультетах. В большинстве слу-
чаев микроаналитические лаборатории оставались в ведении органических
лабораторий, в которых проводили обычный элементарный анализ в целях
обслуживания исследователей в области органической химии. Однако
за последние годы под руководством аналитиков и физико-химиков намети-
лась решительная тенденция в направлении создания методик микроопре-
делений как элементов, так и функциональных групп органических соеди-
нений.
Развитие и применение микрохимических препаративных методов
отстает от развития аналитических методов. Это не только «мертвая рука
традиции», хотя начинающий химик, привыкнув работать с количествами
органических препаратов порядка 25—100 г, будет пытаться, вероятно, син-
тезировать, и подобные количества. Малоопытные работники при отсутствии
должного контроля могут получить совершенно неудовлетворительные
результаты при использовании старых микрометодов, рассчитанных на
получение миллиграммов вещества. Возникла необходимость введения ново-
10
Введение
го метода, промежуточного между микро- и макрометодами, оперирую-
щего с количествами от нескольких миллиграммов до нескольких сот
миллиграммов. В США работа с такими количествами называется полуми-
крометодом; ее возникновение привело к росту и развитию применения
микропрепаративных методов.
Другая причина отставания препаративной органической микрохимии
состоит в том, что, за исключением биохимических исследований, до сих
пор но было достаточно побудительных причин для уменьшения количеств
реагирующих веществ при обычных методах синтеза. Однако развитие
исследовательских работ в промышленности привело к более широкому
внедрению микропрепаративных методов; проведение органических синте-
зов с использованием изотопов сделало неизбежным развитие микропре-
паративных методов ввиду высокой стоимости, дефицитности и опасных
свойств большинства изотопов.
И. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОМЕТОДОВ ПРИ ПРЕПОДАВАНИИ ХИМИИ
Микрометоды крайне медленно внедрялись в лабораторную студен-
ческую практику. Однако влияние двух прошедших войн вызвало необ-
ходимость экономии материалов и времени, что в свою очередь заставило
многих преподавателей пересмотреть традиционные методы. Полумикроме-
тоды с большим успехом стали применяться при преподавании качествен-
ного анализа вообще и, в частности, при идентификации путем получения
производных. По мнению автора, студент должен постепенно знакомиться
с применением микрометодов следующим образом. Обучение препаративной
органической химии надо начинать с лолумикроколичества (1—2 с); номере
усовершенствования методов следует снижать количестгза веществ до 100—
200 мг при изготовлении производных и до 25—50 л/з при определении
функциональных групп для идентификации органических соединений.
Таким образом, после обучения органической химии в течение года студент
сможет оперировать с количествами порядка миллиграммов при элементар-
ном анализе или определении функциональных групп. По мнению пре-
подавателей, использовавших эти методы, никакие методы в науке как объ-
екты не приносятся в жертву. Наряду с экономией времени и материалов
студент приучается, знакомясь с микротехникой, тщательности и аккурат-
ности в работе, приобретает соответствующие экспериментальные навыки.
Например, при работе с 1—5 г соединения для получения производных
при идентификации органических соединений макрометодами, описанными
в литературе, полученные количества настолько велики, что даже при не-
брежной работе можно провести 2—3 кристаллизации, причем останется
около 100 мг вещества для определения точки плавления и других опытов.
Однако при уменьшении количеств исходных веществ в 10 и более раз
работать следует крайне тщательно; необходимо подбирать такие условия,
которые способствовали бы наиболее полному протеканию реакции, и про-
водить минимальное число перекристаллизаций, чтобы обеспечить достаточ-
ный выход продукта для проведения нескольких определений точки плавле-
ния.
Дальнейшие преимущества использования микрометодов при обучении
студентов заключаются в а) уменьшении первоначальных затрат на обо-
рудование, б) снижении расходов на эксплуатацию оборудования и на
ремонт и в) уменьшении опасности при возможных несчастных слу-
чаях.
III. История развития микрохимии
11
III. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОХИМИИ
Как в любом прогрессе единичные, изолированные и несвязанные по-
пытки приводят к продвижению вперед, так и в развитии науки новые идеи
в течение длительного периода могут пребывать в состоянии бездействия,
пока яркая, сильная индивидуальность не вызовет к ним внимания ученых.
Таким путем шло и развитие микрохимии. Хотя первые сообщения о попыт-
ках работы с малыми количествами были опубликованы в период между
1820 и 1830 гг., однако до работ Эмиха по изучению микрометодов в на-
чале XX века систематические исследования в этом направлении не
проводились.
Большинство ранее опубликованных сообщений о попытках развития
микрохимических методов было связано с использованием микроскопа.
В 1745 г. Маркграф выделил сахар из свеклы обычными макрометодами;
по-видимому, он предположил по аналогии, а возможно, вследствие кри-
сталлографического сходства и однородности, что кристаллы, которые он
наблюдал под микроскопом, идентичны кристаллам ранее выделенной им
сахарозы. В начале XIX века микроскоп был использован для изучения
химического строения, которое занимало ученых того времени. Клапрот
(1743—1817 гг.), открывший уран, титан и цинк, советовал: «Наряду с
испытаниями при помощи реактивов, которые не всегда надежны, не следу-
ет забывать о возможности использования микроскопа». Дальнейший шаг
был сделан в 1825—-1830 гг. Распайлем [21, который наблюдал химические
реакции под микроскопом. Трудно отнести Распайля к химикам-органи-
кам, ботаникам или патологам; его можно считать ранним биохимиком,
так как он разрабатывал методы идентификации микроскопических коли-
честв компонентов в растительных и животных тканях. Так, например,
он применил хлорную платину и винную кислоту как реактивы на калий
и оксалат аммония—как реактив на кальций; кристаллические осадки
он наблюдал и идентифицировал под микроскопом. Приблизительно в то
же время стал общеупотребительным термин «микрохимия», главным обра-
зом благодаря работам Дёберейнера (1780—1849 гг.) [3]. В 1821 г. он
опубликовал «Историю микрохимии» и в 1825 г.—«Пневматическую химию».
Несмотря на многословность и нечеткость формулировок понятий пневма-
тической микрохимии и пневматической фотохимии, Дёберейнер ясно
осознал, что уменьшение количеств используемых при химических ис-
следованиях веществ является и желательным, и необходимым. Так, на-
пример, он рассматривает пробирный анализ как микрохимический метод;
он расценивает попытки Волластона (1766—1828 гг., английский химик
и физик, открывший палладий и родий) проводить анализы с 0,1—0,01
грана (1 гран—0,06480 г) как «высшее достижение» и основывает на них
«свои надежды и пожелания дальнейшего успеха микрохимии». Количе-
ства 0,1—0,01 грана соответствуют 6,5—0,65 мг, что и в наши дни должно
быть обнесено к области действительно микроанализа.
В работах Волластона содержится мало деталей методов анализа,
разработку которого приписывает ему Дёберейнер: «Раствор исследуемого
вещества наносился в виде черт на стеклянную пластинку; эти черты
перекрещивались стеклянным карандашом, который смачивался реактивом;
образовавшийся осадок позволял судить о природе вещества». Уже то
обстоятельство, что эти методы могли применяться на столь ранней стадии
развития химии, представляет значительный интерес. Широкое употребле-
ние терминов микрохимия и микрохимические методы указывает на то,
Введение
что желательность и преимущества использования магиях количеств
веществ при работе были осознаны очень рано.
Использование микроскопа для изучения химических реакций с малы-
ми количествами веществ, предпринятое Распайлем, не нашло многочислен-
ных последователей; «надежды и пожелания длядальнейшего успеха микро-
химии» Дёберейнера также оставались долгое время нереализованными.
При химических и биохимических исследованиях в течение нескольких
десятилетий применялся микроскоп до тех пор, пока микрокристаллогра-
фия и микроскопический метод анализа не оформились как самостоятельные
методы исследования. Мульден в 1840 г. применил предложенную Распай-
лем методику микроскопического исследования для изучения тканей живот-
ного происхождения. Шицлейн и Фриклингер в 1844 г., а также Шмидт
в 1846 г. использовали микроскоп, а также методику работы с малыми
количествами веществ в связи с изучением продуктов растительного и жи-
вотного происхождения. Систематические работы по микрокристаллогра-
фии были начаты в 1865 г. Хельвигом 14], который применил этот метод
для определения ядовитых веществ, Хартингом [51, описавшим идентифи-
кацию различных кристаллических осадков при помощи микроскопа,
и Уэрмли [6], опубликовавшим исследования по обнаружению микроко-
личеств ядов. Через 10 лет Борицкий 171 систематизировал попытки при-
менения микрометодов для изучения минералов; это привело к разработке
в период между 1880 и 1900 гг. микроскопической техники качественного
анализа веществ. Работы Розенбуша 181, Рейнша 19], Стренга [10], Хаус-
хофера [11], Клемана и Ренара [12], Беренса [1.31, Шорля [14], Шамо
и Мейсона [15] и других исследователей привели к созданию химического
микроскопирования.
В результате возникло такое положение, когда под микрохимией и микро-
анализом стали подразумевать наблюдение химических реакций под микро-
скопом. Груттеринк [16] в 1910 г. дал следующее определение микрохимии:
«Это раздел аналитической химии, изучающий химические реакции при
помощи микроскопа, а также, в случае необходимости, при помощи микро-
физических и микрокристаллографических методов, что позволяет обнару-
живать и характеризовать незначительные количества веществ». Другие
авторы, как, например, Дармштедтер [ 1.71 и Беренс 1181, проводили раз-
личие между микрохимией и микрохимическим анализом, подразумевая
под последним применение микроскопа для микрохимического изучения
минералов и других веществ. Однако определение микрохимии в современ-
ном понимании было дано Эмихом [19] в 1911 г.; его можно считать осно-
воположником методов работы с малыми количествами.
Эмих не ограничивал область применения микрометодов аналитиче-
ской химией; он распространял их на все области химии—неорганическую,
физическую и органическую. Он изучал теоретические и практические
нижние пределы, доступные химическому эксперименту, и разрабатывал
методы работы с количествами вещества порядка миллиграмма. После
«Учебника микрохимии» [19] был издан «Микрохимический практикум»
и опубликованы многочисленные статьи и обзоры в журналах; среди по-
следних—разделы в изданиях «Методы работы в биологии» Абдерхальдена
[20] и «Методы работы в неорганической химии» Штелер, Тиде и Рихтера
[21, 22].
Работы Эмиха оказали большое влияние на развитие микрохимиче-
ских методов исследования. Большинство работ по микрометодам, опуб-
ликованных за последние 40 лет, связаны с его влиянием, указаниями
и деятельностью его учеников. Описывая развитие методов количественного
IV. Терминология
13
анализа органических соединений, Прегль [1 ] указывает: «Меня вдохнов-
ляло то, что Эмих показал применимость и значительные преимущества
работы с малыми количествами веществ при различных неорганических
анализах; это обстоятельство вселило в меня уверенность в возможности
разрешения поставленной проблемы, несмотря на различие объектов иссле-
дования».
Развитие Преглем микрометодов количественного элементарного ана-
лиза органических соединений и возможность их быстрого и широкого
внедрения на долгое время заслонили более фундаментальный характер
и больший размах исследований Эмиха; подобно многим основоположникам
новых идей и методов, Эмих не получил при жизни того признания, кото-
рого он заслуживал. Идеи Эмиха в области микрохимии были в дальней-
шем развиты Линдерстрём-Лангом, Донау, Хехтом и Малисса в Европе,
Бенедетти-Пихлером, Альбером, Шнейдером и Кирком в США и Фейглем
в Бразилии.
Наши знания в области исторического развития микрохимии были
дополнены Вильсоном [23], который установил, что опыты с малыми
количествами веществ при изучении химии проводились более 100 лет
назад, значительно раньше, чем могли предполагать самые ревностные сто-
ронники внедрения микрометодов в учебный процесс. Выяснилось, что
Рид в докладе особому учебному комитету в Ирландии в 1835 г. рекомен-
довал пользоваться малыми количествами веществ при изучении химии
в школе. Его ученики использовали паяльную трубку, пробирки, полоски
бумаги, широкие и узкие пластинки стекла (обрезки); при необходимости
применяли микроскоп. Образцы наносили на бумагу или стеклянные плас-
тинки; последние служили также для выпаривания, нагревания и фильтро-
вания. «Каждый преподаватель должен обзавестись прибором, который
позволил бы провести тысячи опытов с малыми количествами...». Портатив-
ные наборы для этих целей в продаже имелись.
IV. терминология
Естественно, что в новой и развивающейся области химической науки
нет полного единства терминологии. Уже давно выявились трудности в уста-
новлении относительного понятия «малые количества». Эмих [19] писал:
«Толкование термина «малое» зависит от конкретных обстоятельств...
В качественном микроанализе обычно имеют дело с каплями, которые содер-
жат тысячные доли миллиграмма в пересчете на активное вещество;
в количественном микроанализе обычно исходят из 2—10 мг вещества, при-
чем возможности препаративных микрометодов обычно бывают шире, по-
зволяя получать несколько сантиграммов вещества». Бенедетти-Пихлер
[24], развивая соображения Эмиха, предложил некоторую логическую
терминологию и классифицировал методы следующим образом: «Обозна-
чение методики (сантиграмм, миллиграмм и гамма) определяется тем коли-
чеством вещества, для которого данная методика лучше всего приспособ-
лена (сантиграммы, миллиграммы и гамма)».
Методы органического микроанализа, разработанные Преглем, были
рассчитаны на количества порядка нескольких миллиграммов: эти вели-
чины составляли от 12—15 мг до 3—5 мг, однако под понятием микроана-
лиза обычно подразумевается использование нескольких миллиграммов.
В 1939 г. отдел микрохимии Американского химического общества устано-
вил следующее определение понятия «микроанализ» [25]: «Под микроана-
лизом надо подразумевать такие лабораторные приемы, которые в первую
14
Введение
очередь предназначены для установления химического состава и оперируют
с количествами, в 10 раз меньшими, чем обычно принятые в лабораторной
практике». Согласно этому определению, работа с 25—50 мг вещества отно-
сится к микрометодам, так как классические методы элементарного орга-
нического анализа требуют 0,2—0,5 г вещества. В 1930——1935 гг. в амери-
канской химической литературе появился термин «полумикро», под кото-
рым в органическом анализе подразумевают работу с количествами поряд-
ка 10 25 мг [26]. Ряд микрохимиков, напригяер Хехт и Донау [27], счи-
тают термин «полумикро» «мало выразительным и недостаточно точным»,
предпочитая ему термины «оперирование с миллиграммами» для количеств
порядка 10у—Ю мг и «оперирование с сантиграммами»—для 10—50 мг.
Несмотря на существующее несоответствие в терминологии, понятия
«микро», «полумикро» и «макро», очевидно, сохранятся в химической лите-
ратуре. Авторы предложили [28] во избежание путаницы различать терми-
ны «микро», «полумикро» и «макро» препаративных и аналитических опе-
раций. При аналитических качественных и количественных операциях коли-
чества до 10 мг рассматриваются как микро, 10—25 мг—как полумикро и
100 мг и большие—как макро. С другой стороны, при препаративных работах
и синтезах количества вещества до 50 мг рассматриваются как микро
и 100—2000 мг—как полумикро.
В многостадийных синтезах необходимо принимать во внимание коли-
чество конечного, а не исходного вещества.
В последних сообщениях [29] Комитета по номенклатуре отделения
аналитической химии Американского химического общества рекомендует-
ся «приставку макро- и полумикро-, микро- и ультрамикро- определять
в зависимости от количества образца, взятого для анализа: макро- отно-
сится к методам, которые требуют 100 мг или более вещества; полумикро- -
от 10 до 100 мг вещества; микро------от 0,1 до 10 мг и ультрамикро- - -
меньше 0,1 мг вещества». Эта рекомендация не уточняет применения
терминологии для препаративной работы.
Тад.шма 1
ОБОЗНАЧЕНИЯ М\ЛЫ.\ ВЕЛИЧИН В Ml. Г РИЧ ГЛ КО Г1 CHCI1-ME
Поря- док 1 Дли ни Масса | Объем
10° Me 1 р, м Грамм, г Литр, .1
Малые величины
1(ГЯ .Миллиме! р, мм Миллиграмм, мг Миллилитр, мл
10-° Микрон, ц Микрограмм (гам ма), у Микролитр (лямб- да), X
КГ» Миллимикрон, .11,IX Миллимикрограмм Миллимнкро.-пи р
(миллигамма), му (ми,тлиламбда), мК
10"12 Микремнкрои. рр Микрогамма, ,иу Микроламбда. цХ
Обозначения некоторых единиц длины, массы и объема приведены
в табл. 1. В обозначении миллиграмма (10 :: < ) нет разногласий, ИГ6 г обозна-
чается как цг, или у. Первое обозначение называется микрограмм, второе—
гамма, причем последнее принято почти повсеместно и установлено Аме-
риканским химическим обществом как символ микрограмма. Иначе говоря,
следует писать у и читать микрограмм, соответственно X (ламбда) читать
Литература
15
микролитр. Последние каталоги содержат описание микропипеток, гра-
дуированных в ламбда (X).
Автор считает, что следует внести упрощения в обозначения массы,
длины и объема порядка 1013 (последняя строка табл. 1). Микрогамма
(1СГ13 г) обычно пишется в виде ууи читается как гаммагамма или микрогам-
ма. Автор считает, что проще было бы использовать для обозначения
шестую букву древнегреческого алфавита—дигамму* (две буквы гамма,
расположенные одна над другой), используя приставку ди-(Й1), обозначаю-
щую «два». Обозначение ар. для микромикрона пишется как димю* и сим-
вол XX для микроламбды—как диламбда. Заслуживает внимания упро-
щение, выражающееся в использовании одного символа вместо двух незави-
симо от того, будет ли он произноситься дигамма или микрогамма.
ЛИТЕРАТУРА
1. П per ль Ф., Количественный органический микроанализ, Москва, 1934.
2. R a s р a i 1, Nouveau systeme de chimie organique fonde sur des methodes nouvelles
d’observation, Paris, 1833; Histoire naturelie de la sante et des maladies chez les
vegetaux 'et chez les animaux en general, et en particulier chez 1’homme, Lava-
vasseu, Paris, 1846. Also one of the editors of Bulletin des sciences naturelies,
vols. 1—27, 1824—1831.
3. Dobereiner, History of Microchemistry, 1821; Pneumatic Chemistry, Jena, 1825.
4. Helwig, Das Mikroscop in der Toxicologie, Weisbaden, 1864; Mainz, 1865.
5. Harting, Theorie und allgemeine Beschreibung des Mikroskops, 1866.
6. Worm ley, The Microchemistry of Poisons, Wm. Wood, New York, 1869.
7. В о r i с k у, Elemente einer neuen chemischmikroskopischen Mineral-und Gestein-
analyse, Archiv der Naturwiss. Landesdurchforschung Von Bohmen, Bd. II,
Prague, 1877.
8. Rosenbush, Mikroskopische Physiographic der petrographisch wichtigen
Mineralien, Stuttgart, 1873.
9. Reinsch, Ber., 14, 2325 (1881).
10. S t r e n g, Ber., 18, 3, 84 (1883).
11. H a u s h о f e r, Ber., 18, 238 (1885); 17, 3, 182^(1884).
12. Klement, Renard, Reactions microchimiques a cristaux, 1886-
13. Behrens, Manual of microchemical Analysis, Macmillan, London, and New
York, 1894.
14. S c h о о r 1, Beitrage zur mikrochemischen Analyse, Kreidl, Wiesbaden, 1909.
15. Cha mot, Mason, Chemical Microscopy, 1928. Now Chamot and Mason, Handbook
of Chemical Microscopy, Wiley, New York, 2nd ed., 1938.
16. G r u t t er i n k, Beitrage zur mikrochemischen Analyse einiger Alkaloide und
Drogen mit besonderer Beriicksichtigung der Methoden von H. Behrens, Disserta-
tion, Bern, Rotterdam, 1910.
17. D arms t a d te r, Handbuch zur Geschichte der Naturwissenschaften und der
Technik, Berlin, 1908.
18. Behrens, Mikrochemische Analyse, 3rd ed., Kley, Hamburg, 1915, p. 5.
19. Эмих Ф., Микрохимический анализ, Ленинград, 1932.
20. A b d е г n а 1 d е n, Handbuch der biologischen Arbeitsmethoden, Abt. I, Teil 3,
Urban und Schwarzenberg, Berlin and Vienna, 1921, pp. 45—324.
21. S t a h 1 e r, T i e d e, R i c h t e r, Handbuch der Arbeitsmethoden in der anorga-
nischen, Chemie, Vol. 2, Part 2, de Gruyter, Berlin, 1925, pp. 635—882.
22. В e n e d e t t i-P i c h 1 e r, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 226 (1940).
* К сожалению, указанной греческой буквы нет в наборе.
16
Введение
23. W i 1 s о n, Mikrochimica, Acta, 1—2, 58 (1953).
24. Benedett i-P i c li 1 e r, Introduction io the Microtechnique of Inorganic Analy-
sis, Wiley, New York, 1942, p. 2.
25. Ind. Eng. Cheni., Anal. Ed., 11, 111 (1939).
26. Clark, Seminiicro Quantitative Organic Analysis, Academic Press, New York,
1943, Есть русский перевод.
27. H e c h t, D о n a ii, Anorganische Mikrogewichtsanalyse, Springer, Vienna, 1940, p. 2.
28. C h e г о n i s, Sa vo у, Micro and Seminiicro Techniques in Preparative and
Analytical Hydrocarbon Chemistry, San Francisco Meeting American Chemical
Society, April, 1940.
29. Anal. Chern., 24, 1348 (1952).
ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА
Benedett i-P i c h 1 e r, Microtechnique of Inorganic Analysis, Wiley, New York,
1942.
Cher on i s, Seminiicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942.
Cheronis, Entr i k in, Seminiicro Qualitative Organic Analysis, Crowell, 1947.
Clark, Semimicro Quantitative Organic Analysis, Academic Press, New York. 1946.
Glick, Techniques of Histo-and Cytochemistry, Interscience, New York—London, 1942.
Hecht, D о n a u, Anorganische Mikrogewichtsanalyse, Springer, Vienna, 1940.
Kirk, Quantitative Ultramicroanalysis, Wiley, New York, 1942-
K о f 1 e r, Koller,, Thermo-Mikromethoden znr Kennzeichnung organischer Stolfc,
Verlag Chemie, Weinheim—Bergstr., 1954.
.'! и б Г., Ш e н и г e p В., Синтез органических препаратов из малых количеств веществ,
Москва, 1957.
N iedcrjl, N i о d’e г 1, Micromethods of Quantitative Organic Analysis, 2nd cd.,
Wiley, New York, 1942.
P r e g 1, Grant, Quantitative Organic Microanalysis, Churchill, London, and Blaki-
ston, Philadelphia, 1946.
Schneider, Organic Qualitative Microanalysis, Wiley, New York, 1946.
Steinman, (-List of Microchemical Publications, 1939—1949», Mikrochimica Acta,
5—6, 450-642 (1953).
Steyermark, Quantitative Organic Microanalysis, Blakiston, Philadelphia, 1951.
2 Заказ № 119
ЧАСТЬ
I
ОБЩИЕ МЕТОДЫ
ГЛАВА
I
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И ОТБОР КРИСТАЛЛОВ
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Методы, применяемые для очистки органических соединений, основаны
на разделении, обычно осуществляемом кристаллизацией, перегонкой или
возгонкой. Наиболее существенным в технике всех микрометодов много-
кратного разделения является сведение до минимума потерь при очистке
вещества. Это достигается усовершенствованиями аппаратуры и методики,,
повышающими эффективность разделения и уменьшающими потери веще-
ства, остающегося в виде пленки на стенках прибора. При очистке твердых
веществ наиболее распространен метод кристаллизации; для микроколичести
в ряде случаев предпочтительнее возгонка, так как в этом случае потери,
вещества незначительны.
В процессе повторной кристаллизации из насыщенных растворов
выявляется ряд факторов, которые необходимо принимать во внимание
при получении чистых кристаллов независимо от того, очищают 1 мг или
100 г вещества. Эти факторы лучше всего можно выявить, разбирая процесс
по стадиям: а) выбор растворителя; б) приготовление почти насыщенного
горячего раствора; в) охлаждение раствора с целью образования кристал-
лов; г) отделение жидкости (маточного раствора) от кристаллов и промы-
вание кристаллов и д) сушка кристаллов.
Если данные о растворимости отсутствуют, то растворитель подби-
рают опытным путем, используя пробу на растворимость, описанную
в разделе II, 1. Как правило, хороший растворитель при температуре,
близкой к точке кипения, должен растворять по меньшей мере в 5 раз боль-
ше вещества, чем при комнатной температуре. Кроме того, он должен а) хо-
рошо растворять примеси, б) легко отделяться от образовавшихся крис-
таллов и в) не взаимодействовать с растворяемым веществом. В некоторых
случаях полезно подбирать растворитель, который плохо растворяет при-
меси, очень хорошо растворяя само вещество.
Если подходящими оказываются несколько растворителей, то следует
учитывать дополнительные факторы: летучесть, стоимость и доступность.
Предпочтительнее растворители с более высокой температурой кипения,
так как они меньше улетучиваются и имеется больший интервал между
температурами растворения и кристаллизации. Это справедливо только
для растворов, кипящих в интервале 60—150°, так как вне этих пределов.;
возникают затруднения, связанные с отделением растворителя, и опасность,
разложения вещества.
2*-
20
Гл. I. Кристаллизация и отбор кристаллов
Растворитель, хорошо растворяющий вещество при комнатной темпе-
ратуре, зачастую можно использовать для кристаллизации в смеси с дру-
гим растворителем, который почти не растворяет кристаллизуемого соеди-
нения. Например, вещество растворимо на холоду в спирте и почти не ра-
створимо в воде; в этом случае его можно растворить в небольшом количе-
стве горячего спирта, после чего добавить воды до помутнения. Затем рас-
твор нагревают до просветления, в случае необходимости фильтруют и охла-
ждают. Наряду с применением смесей для кристаллизации можно пользо-
ваться плохо растворяющими растворителями путем применения системы
непрерывной экстракции (гл. II, раздел III).
Готовят раствор, который почти насыщен при температуре на 10°
ниже точки кипения растворителя. Количество растворителя может быть
установлено приблизительно нагреванием нескольких миллиграммов твер-
дого вещества в растворителе и последовательным добавлением отмеренных
количеств его так, чтобы полное растворение наступало при температуре,
близкой к точке кипения растворителя. Желательно, чтобы насыщение
или близкое к нему состояние достигалось при температуре на 10° ниже
точки кипения во избежание преждевременной кристаллизации при филь-
тровании в горячем состоянии. В частности, это необходимо при фильтро-
вании горячих растворов через фильтровальную палочку. В ряде случаев
рекомендуется предварительно нагреть фильтровальную систему горячим
растворителем. Если горячий раствор не содержит суспендированных или
нерастворимых частиц или окрашенных примесей, то можно его сразу охла-
дить, не фильтруя предварительно. Для удаления окрашенных примесей
при микрокристаллизации лучше использовать адсорбцию на активирован-
ном угле, инфузорной земле и силикагеле, чем превращение их в неоргани-
ческие осадки.
Кристаллы из горячего раствора обычно выделяются при охлаждении
и перемешивании.
Первым признаком кристаллизации является образование мелких
кристаллических частиц (зародышей), которые перерастают в кристаллы.
Этот вопрос был подробно изучен Типсоном [21; дальнейший теоретический
разбор факторов, которые влияют на скорость образования зародышей
и рост кристаллов, содержится в сообщениях ряда авторов [3—14]. Прак-
тически на скорость образования зародышей и рост кристаллов влияют
следующие факторы: а) вид и количество имеющихся примесей; б) степень
пересыщения; в) скорость охлаждения; г) скорость и способ перемешивания
ид) внешний вид кристаллов.
Важнейшей целью кристаллизации является удаление примесей, вид
и количество которых влияют на форму и размеры кристаллов, а также
обычно и на скорость кристаллизации. Некоторые примеси, особенно нахо-
дящиеся в малых количествах, можно удалить из горячего раствора обра-
боткой такими адсорбентами, как активированный уголь, инфузорная
земля* и др. Тем не менее подавляющая часть примесей остается в растворе.
* Кизельгур марки Filter-sel добывают в Калифорнии в месторождениях морского
происхождения и широко применяют в США при фильтровании в качестве наполни-
теля фильтров и адсорбента. Его химический состав (в процентах): SiO2 —более 95;
А]_Ц87; Fe — 0,85; Р — 0.10; Ti — 0,13; Са—0,31; 8—0,03. Потери при прокаливании
составляют 3,47%. Площадь поверхности 22,8 дг2/г, объемная плотность 0,149 г/сж3.
Фазовый состав: водная аморфная окись кремния, кварц, небольшие количества окиси
алюминия, железа и др. Кизельгур, или диатомовая (инфузорная) земля, состоит из
кремневых панцирей микроорганизмов — диатомей. В ряде случаев перед применением
его кипятят в течение нескольких часов с концентрированной азотной кислотой.—
Прим, nejee.
I. Общие положения
21
Поэтому следует подбирать такие условия, которые способствуют образова-
нию чистых кристаллов и их отделению от маточного раствора без удержа-
ния примесей и с минимальными потерями вещества при кристаллизации.
Обычно если состояние пересыщения достигается путем быстрого охла-
ждения горячего раствора, то скорость кристаллизации возрастает' и обра-
зуются мелкие кристаллы. Напротив, медленное охлаждение способствует
образованию больших кристаллов. При большой скорости роста кристал-
лов возрастает концентрация примесей в зоне растущих кристаллов вслед-
ствие быстрого удаления растворенного вещества из растворителя; при
этих условиях примеси могут окклюдироваться растущими кристаллами.
Для образования чистых кристаллов требуется малая скорость охлаждения,
которая способствует медленному и плавному росту кристаллов из раствора
при более равномерном распределении растворенного вещества. При этом
также рекомендуется умеренное перемешивание и внесение в виде затравки
кристаллика данного или изоморфного вещества [16]. Большие однород-
ные кристаллы, полученные из раствора с малой вязкостью, адсорбируют
меньше маточного раствора, чем небольшие неоднородные кристаллы, обра-
зовавшиеся из вязкого раствора. Однако практически в работе с микро-
или полумикроколичествами при выделении крупных кристаллов из рас-
творов средней вязкости удаление связанного маточного раствора сопря-
жено с большими трудностями, чем при выделении мелких кристаллов,
если не прибегать к центрифугированию.
Отделение кристаллов от маточного раствора фильтрованием применяет-
ся при работе с полумикроколичествами или в том случае, когда количе-
ство кристаллов превышает 25—50 мг. Для количеств, меньших 25 жг,
предпочтительнее центрифугирование, однако в ряде случаев, описанных
в гл. V—XIV и XVI, центрифугирование применяют для количеств порядка
50—200 мг. Основное правило в микротехнике как аналитической, так
и препаративной, следующее: нежелательно переносить вещество из одного
сосуда в другой; число таких операций следует сводить до минимума. При
каждом переносе неизбежны потери. Перекристаллизацию малых количеств
органических веществ (порядка нескольких миллиграммов), состоящую
из операций растворения, кристаллизации, отделения кристаллов от маточ-
ного раствора и их промывания, следует проводить в одной и той же аппа-
ратуре, исключающей перенос вещества. Вслед за удалением маточного
раствора фильтрованием с отсасыванием необходимо промыть кристаллы
растворителем. Перенос вещества с фильтра в растворитель и его суспен-
дирование приводят к получению более чистого соединения, чем промы-
вание кристаллов на фильтре, однако при работе с микроколичествами
последняя операция предпочтительнее из-за меньшей опасности потерь
при переносе. Поэтому необходимо подбирать такие условия, которые обес-
печивают удаление связанного маточного раствора. Так как количество
кристаллов обычно невелико, растворитель при промывании распределяет-
ся в них равномерно. Более того, добавляя небольшие порции раствори-
теля и перемешивая кристаллы на фильтре, удается полностью отделить
маточный раствор даже без отсасывания. При центрифугировании приме-
няют пробирки, ‘служащие для отделения маточного раствора в нижней
части, или обычные пробирки для центрифугирования; в этом случае маточ-
ный раствор отделяют от осевших кристаллов капиллярной пипеткой.
Оба метода одинаково хороши; они описаны в разделах II, 6 и III, 1 настоя-
щей главы.
При микрокристаллизации приходится прибегать к ряду специальных
приемов и мер предосторожности, которые не применяются при макроме-
22
Гл. 1. Кристаллизация и отбор кристаллов
•годах. Во-первых, предотвращение улетучивания растворителя в процессе
растворения. Это особенно важно при кристаллизации малых количеств
вещества из нескольких капель растворителя на стеклянной пластинке.
При испарении растворителя на поверхности раствора образуется корка,
состоящая из растворенного вещества и примесей; поэтому испарение долж-
но быть минимальным не только в процессе растворения, но и при охлаж-
дении; в последнем случае сосуд следует закрывать. Все маточные растворы
и промывные жидкости необходимо сохранять до конца очистки, так как
в них при микрокристаллизациях может оставаться до 80—90% ожидае-
мого вещества. Обычно вторая порция кристаллов (полученная из маточ-
ного раствора при стоянии, при охлаждении до более низкой температуры
или при выпаривании части растворителя) содержит больше примесей,
чем первая, однако иногда наблюдается обратное (гл. XIV, раздел I, 5).
Аппаратура и приемы кристаллизации малых количеств детально осве-
щены в дальнейших разделах. В настоящей работе сначала описываются
полумикрометоды, предусматривающие использование вещества в коли-
честве порядка 25—50 мг, а затем разбираются методы работы с 1 мг и менее
вещества. Хотя это разделение и условно, его целесообразность подтвер-
ждается следующим примером. Приготовление 1—2 г органического соеди-
нения требует значительного уменьшения размеров колб, холодильников,
стаканов и приборов для фильтрования, употребляемых при работе с макро-
количествами. Для получения 100 мг требуется дальнейшее уменьшение
размеров аппаратуры и посуды. При дальнейшем уменьшении количества
препарата возникает необходимость коренного изменения аппаратуры
и приемов работы. Например, если получают 5—10 мг соединения, для очи-
стки которых требуется две или три перекристаллизации, то можно легко
показать, что применение стаканов, колб и воронок Бюхнера, даже самых
малых размеров, приводит к значительному уменьшению выхода любого
вещества. Синтез необходимо проводить в таком приборе и таким образом,
чтобы полностью исключить перенос или свести к минимуму число перено-
сов до получения чистого вещества. В гл. XVI приводится ряд примеров
приготовления малых количеств препаратов (порядка миллиграммов).
Все операции, связанные с процессами очистки и кристаллизации,
выделены в особый раздел. Это более удобно, чем описывать их отдельно
в препаративной части; в данном разделе изложены общие положения;
частные случаи применения методов очистки приведены в гл. V—XVI.
II. ПОЛУМИК.РОМЕТОДЫ
1. Выбор растворителя
При отсутствии литературных данных растворитель подбирают прак-
тическим путем. Наиболее распространенными растворителями являются
метиловый, этиловый и изопропиловый спирты, вода, ацетон, петролейный
эфир*, бензол, толуол, изопропиловый эфир, диоксан, этиловый эфир,
хлороформ, уксусноэтиловый эфир, четыреххлористый углерод, ледяная
уксусная кислота и пиридин. Менее распространенными растворителями,
описанными в литературе, являются гексан, гептан, циклогексан, ксилол,
кумол, /г-кумол, нафталин, тетралин, декалин, пинен, три- и тетрахлор-
* Вместо фракций перегонки нефти (60—80° или 90—110° и т. д.) в настоящее
время пользуются такими углеводородами, как пентан, гексан п гептан (технические
продукты), температура кипения которых отличается от температур кипения чистых
углеводородов не более, чем на 5 —10°.
11. Полумикрометоды
23
этилены, дибромэтилен, хлорбензол, я-бутиловый спирт, пентанол-1
циклогексанол, фенол, метил-, пропил-, бутил- и амилуксусные эфиры,
метил-, этил- и циклогексилмуравьиные эфиры, формамид и ацетамид,
моноэфиры этиленгликоля («метил- и этилцеллосольв»), анизол, фенетол,
бутанон (метилэтилкетон), циклогексанон, нитробензол, нитропарафины,
анилин, хинолин и ацетонитрил. Применяются следующие смеси, раство-
рителей: спирт—вода, спирт—эфир, спирт—кетон, спирт—ксилол, спирт—
хлороформ, диоксан—вода, бензол—гексан, ксилол—гептан, бензол—вода,
спирт—пиридин, пиридин—диоксан, трихлорэтилен—гексан, ацетони-
трил—вода, анилин—нитробензол. Смеси растворителей обычно употреб-
ляют при перекристаллизации термически неустойчивых соединений. При-
готовляют холодный насыщенный раствор, к которому очень медленно
прибавляют смесь растворителей до появления неисчезающей мути.
Для правильного подбора растворителей следует пользоваться следу-
ющими эмпирическими правилами. Соединения с гидроксильными груп-
пами обычно растворимы в метиловом спирте или воде. Вещества, раство-
римые в метиловом спирте, плохо растворяются в этиловом спирте и еще
хуже—в высших спиртах. Соединения с несколькими гидроксильными
группами лучше растворимы в воде, чем в метиловом спирте. Водноспир-
товая смесь обычно служит хорошим растворителем соединений, содержа-
щих гидроксильные группы. Соединения с карбоксильными или сульфо-
группами обычно растворимы в воде, их можно кристаллизовать, переводя
в форму соли с последующей осторожной нейтрализацией. Производные
ароматического ряда обычно растворимы в бензоле, толуоле и эфире. Веще-
ства, растворимые в алифатических углеводородах (лигроин, петролейный
эфир и т. п.), плохо растворимы в воде. Гетероциклические соединения,
растворимые в спиртах, можно осаждать добавлением эфира. Если вещество
мало растворимо в обычных органических растворителях, то применяют
ледяную уксусную кислоту или пиридин.
Для пробы на растворимость 10—50 мг вещества помещают в пробирку
(7,5 см*) и добавляют0,1—0,5 мл растворителя из градуированной пипетки
или капельницы (гл. III, раздел III, 1 и 2); отношение количеств растворен-
ного вещества и растворителя в предварительной пробе должно быть при-
близительно равно 1:10. Содержимое перемешивают стеклянной палочкой
(2—3 мм*) для обеспечения полного соприкосновения вещества с раство-
рителем, затем раствор оставляют на 1—2 мин.
Если вещество полностью растворяется при комнатной температуре,
то растворитель непригоден для кристаллизации; к нему следует добавить
другой растворитель, в котором вещество плохо растворяется. Это устанав-
ливают отдельной пробой, беря одинаковые количества вещества и раство-
рителя, и добавляют от % до части второго растворителя.
Если растворение не происходит при отношении вещество—растворитель
1:10, то растворитель продолжают добавлять небольшими порциями до до-
стижения отношения 1:20, затем1:30 и т. д. до полного растворения осадка.
Таким путем устанавливают растворимость вещества (в миллиграммах
на миллилитр) при комнатной температуре. Подобным образом определяют
растворимость при точке кипения или при температурах, близких к ней.
Пробирку осторожно нагревают на возможно малом пламени микрогорел-
ки, пока пары растворителя не начнут конденсироваться на расстоянии
* Указанные размеры относятся к общей длине пробирки; например, пробирка
имеет размеры 75X 11 мм или 250X25 мм (20 см); если нет специальных оговорок, то
всегда указывается внешний диаметр пробирок или стеклянных палочек.
24
Гл. I. Кристаллизация и отбор кристаллов
5—10 мм над уровнем жидкости. Не следует доводить раствор до кипения,
так как его придется фильтровать при температуре значительно более
низкой, чем точка кипения. Предварительные данные о степени очистки
вещества можно получить, охлаждая раствор и определяя приблизитель-
ное количество кристаллов и их точку плавления. Из двух значений раство-
римости находят отношение растворимости вещества в данном раствори-
теле вблизи точки кипения и при комнатной температуре. Обычно раство-
ритель нельзя считать пригодным, если это отношение меньше 5:1; если
оно значительно меньше, то при перекристаллизации получатся большие
потери.
2. Приготовление раствора
Для перекристаллизации 50—200 мг вещества наиболее подходят
пробирки длиной 7,5 или 10 см, если объем раствора не превышает 3—4 мл.
Для 200—1000 мг вещества берут 15—20-сантиметровые пробирки. Если
производят несколько перекристаллизаций, что обычно имеет место при
препаративной работе или при идентификации, и количество вещества
превышает 100 мг, то применяют 20-сантиметровую пробирку с боковыми
отводами, которую используют и для растворения и для фильтрования.
Применение маленьких стаканов, колб и чашек нежелательно, так как
в этих случаях наблюдаются большие потери растворителя за счет испаре-
ния. Кроме того, если пробирка заполняется только на одну четверть,
то в большинстве случаев, за исключением огнеопасных растворителей,
не требуется применения обратного холодильника [17]. При большой лету-
чести растворителя и малой скорости растворения рекомендуется поль-
зоваться пальцеобразным холодильником. Конструкции холодильников
приведены на рис. 1, 2 и 3. Приборы, изображенные на рис. 1 и 3, имею?
взаимозаменяемые части на шлифах и стоят соответственно в 5—8 раз доро-
же, чем прибор, представленный на рис. 2. Прибор, изображенный на рис. 1,
является частью установки, которая, помимо колбы и холодильника,
имеет ряд соединений на шлифах (гл. III, раздел VII, рис. 121—124).
При проведении полумикроопераций нагревание обычно проводят
при помощи микро- или полумикрогорелки или отрегулированной микро-
плитки. Эти нагреватели изображены на рис. 4—11 118, 21—24]. Рекомен-
дуется иметь и микро- и полумикрогорелки. Первые необходимы, с одной
стороны, для получения очень маленького пламени длиной 3—4 мм и 4—
6 мм в диаметре; с другой стороны, они не дают сильного пламени. Микро-
горелка, изображенная на рис. 11, изготовлена из резиновой пробки и одно
ходового стеклянного крана; один конец крана сгибают под прямым углом
и оттягивают в капилляр внешним диаметром 3—4 мм. Капилляр обрезают
и оплавляют так, чтобы диаметр отверстия составлял 1—2 мм. Другой
конец крана вставляют в расширенное отверстие резиновой пробки (№ 8—
10). Микрогорелку можно приготовить и из стеклянной трубки, конец
которой оттягивают в капилляр [18]; другой конец соединяют с каучуко-
вой трубкой, снабженной винтовым зажимом для регулирования подачи
газа и пламени. Самодельные горелки дают более светящее пламя, чем
продажные. Большинство полумикрогорелок можно регулировать, полу-
чая пламя различной интенсивности; диаметр пламени 12—15 мм и высота—
Ю—60 мм. Микроплитка (рис. 114Б) описана в гл. III, раздел V; ею
можно пользоваться для обогрева при большинстве полумикроопераций.
Вещество вносят в пробирку микрошпателем или листом глянцевой
бумаги (50X75 мм), согнутым в середине приблизительно на половину
длины. Для отмеривания растворителя пользуются градуированной пипет-
II. Полумикрометоды
25
кой (гл. III, раздел III, 2). Можно наполнить растворителем мерный цилиндр
на 10 мл и отбирать оттуда порции растворителя обычной пипеткой. Объемы
растворителя меньше 1 мл следует отбирать, как описано в гл. III, раздел
III, 2, 3 и 4. Чтобы смыть вещество со стенок сосуда, пробирку наклоняют
под углом и по каплям добавляют растворитель. Для равномерности кипе-
ния в пробирку помещают маленький капилляр, запаянный с одного конца.
Рис. 1. Прибор для
нагревания с обрат-
ным холодильником
(часть универсально-
го прибора; см. так-
же рис. 121—124).
Рис. 2. При-
бор для нагре-
вания в про-
бирке с пальце-
видным обрат-
ным холодиль-
ником.
Рис. 3. Прибор
для нагревания с
обратным холо-
дильником со стек-
лянным шлифом.
Наклоненную под углом 60° пробирку медленно вносят в маленькое пламя
микрогорелки; при нагревании нельзя допускать разбрызгивания. Нагре-
вание можно проводить на плитке. Как уже было указано, при малой ско-
рости растворения или, если количество неогнеопасного растворителя
превышает 10 мл, употребляют насадки, изображенные на рис. 1, 2 и 3;
для равномерного обогрева сосуд располагают на расстоянии 40—50 мм
от конца пламени. Если предполагают фильтровать раствор, то после окон-
чания растворения в него добавляют небольшое количество адсорбента
(обычно 0,1—0,05% от растворенного вещества). Обычно активированный
уголь или инфузорная земля, а также их смесь значительно осветляют
фильтрат и способствуют удалению примесей.
3. Фильтрование раствора и образование кристаллов
Важным вопросом является выбор аппаратуры для фильтрования горя-
чего раствора и отделения маточного раствора от кристаллов. Многочислен-
ные аппараты для микрофильтрования были описаны Эмихом и сотрудни-
ками 1191 и рядом авторов [20—331. Обзоры по микрофильтрованию опуб-
ликованы Бертоном [34] и Уайаттом [351. Большинство приборов для филь-
Рис. 5. Полумикрогорелка Бунзена.
P ис. 4. Полу микрогорелка Бунзена
с регулируемым пламенем.
Р и с. 6. Полу микрогорелка.
Р и с. 8. Микрогорелка Фишера.
Р и с. 9. Настольная микро-
горелка Альбера.
Рис. 11. Микробюретка, изготовлен-
ная из одноходового стеклянного кра-
на, соединенного с каучуковой пробкой.
Р и г. 10. Микрогорелка Альбера на
штативе.
II. Полумикрометоды
27
трования, описанных этими исследователями, в первую очередь предна-
значались для количественного микроанализа, т.е.для отбора и взвешива-
ния осадка без дальнейшего его использования, в то время как при синте-
зах эта аппаратура должна быть прежде всего приспособлена для горячего
или обычного фильтрования и промывки кристаллов с дальнейшим удале-
нием их с фильтра для просушки и хранения. Поэтому аппаратура должна
Рис. 12. Прибор для полумикрофильтрования.
1—пористая фарфоровая пластинка; 2— кружки из фильтровальной бумаги;
3 — микрошпатель.
удовлетворять следующим условиям: а) позволять проводить быстрое филь-
трование в горячем состоянии, чтобы избежать кристаллизации, б) допу-
скать быструю разборку и очистку или удаление кристаллов в случае преж-
девременной кристаллизации, в) обеспечить возможность изменения коли-
честв вещества и растворителя в широких пределах (например, 0,5—20 мл
растворителя и 25—1000 мг кристаллов) и г) быть простой в сборке и иметь
невысокую стоимость. Большинство аппаратов для фильтрования с цен-
трифугированием не удовлетворяет полностью этим требованиям. Прибор
Скау [27] (см. раздел II 1,6) хорошо приспособлен для полумикрокристал-
лизации, но невыгоден в экономическом отношении. Фильтровальные
палочки (раздел II 1,2) удобны для отделения кристаллов от маточного рас-
твора, однако они мало пригодны для.горячего фильтрования, особенно при
наличии суспендированных примесей. Описанные ниже аппараты наиболее
подходят для полумикро- и микрокристаллизаций.
Прибор, изображенный на рис. 12, собирают из имеющихся в про-
даже частей, он наиболее удобен для полумикроопераций. Воронка диа-
метром 50 мм в верхней части имеет отвод длиной 55 мм. Внутренняя часть
28
Гл. 1. Кристаллизация и отбор кристаллов
воронки слегка вытравлена или притерта таким образом, чтобы можно было
хорошо прижать пористую фарфоровую пластинку диаметром 20 мм и тол-
щиной 5 мм. Края пластинки сточены и диаметр нижней части около 15 мм.
Воронку вставляют при помощи резиновой пробки №4 с одним отверстием
в пробирку длиной 20 см с боковым отводом. Конец отвода воронки нахо-
дится на 10—12 мм ниже бокового отвода пробирки, который соединен
резиновой трубкой с обыкновенным водяным насосом или с резиновой
грушей.
При подготовке к фильтрованию пробирку устанавливают в штативе
для пробирок или зажимают лапкой; пористую пластинку вкладывают
в воронку. На пластинку кладут кружок фильтровальной бумаги диаме-
тром 24—25 мм и смачивают его водой. При слабом просасывании воздуха
бумага плотно прижимается к пластинке; при этом края бумаги прижимают-
ся к воронке и приподнимаются вверх. Если край бумаги опустился или
загнулся, то просасывание воздуха прекращают, бумагу смачивают каплей
воды и расправляют шпателем; в противном случае при фильтровании воз-
можен проскок жидкости. Затем фильтровальную бумагу смачивают двумя
каплями метилового спирта и вновь просасывают воздух. Приемник сме-
няют, и воронка готова для фильтрования в тех случаях, когда растворите-
лями служат спирты, эфиры, сложные эфиры и органические кислоты.
Если в качестве растворителей пользуются такими углеводородами, как
бензол или гептан, то после обработки водой фильтровальную бумагу сма-
чивают ацетоном и 5—6 каплями углеводорода.
Приготовленную воронку вставляют в пробирку и слабо отсасывают
воздух через боковой отвод. Горячий раствор сливают по стеклянной палоч-
ке на середину фильтра. Фильтрование закапчивается в течение несколь-
ких секунд. Если па фильтре образовалось небольшое количество крис-
таллов, то в пробирку добавляют 0,5 мл свежего растворителя, содержимое
нагревают до растворения образовавшихся на стенках пробирки кристал-
лов и выливают на фильтр, при этом кристаллы на фильтре растворяются.
Воронку вынимают и немедленно промывают для снижения потерь из-за
прилипания кристаллов к стенкам сосуда.
При количествах растворяемого вещества 25—50 мг употребляют
прибор меньших размеров. Он состоит из пробирки длиной 15 см с боковым
отводом и диаметром горла 13—15 мм, воронки диаметром 30 мм и отводом
длиной 25—30 мм, толщина в верхней части 5—6 мм, и фарфоровой пластин-
ки длиной 15 мм и толщиной 3—5 мм. Воронку вставляют при помощи
каучуковой пробки с одним отверстием следующих размеров: длина ~^12 мм,
диаметр в верхней части 12 мм, диаметр в нижней части 9—-10 мм. Такую
пробку можно сделать из нижней части каучуковой пробки № 1. В этот
аппарат заливают 0,5—4 мл раствора. Однако многие исследователи пред-
почитают работать с описанным ниже (рис. 13) аппаратом для фильтрования
Ма, который дает минимальные потери при работе с количествами менее
50 мг.
После фильтрования просасыванием небольшого количества горячего
раствора, бывшего до фильтрования близким к насыщению, немедленно
выделяются кристаллы. Чтобы избежать окклюдирования, следует нагреть
раствор еще раз до растворения кристаллов, а затем медленно охладить.
Раствор осторожно перемешивают стеклянной палочкой для предотвраще-
ния неравномерного охлаждения; если кристаллы выделяются на стенках
сосуда, то их тщательно стряхивают в раствор. Следует избегать пере-
охлаждения, так как внезапная кристаллизация из пересыщенного раствора
приводит к захвату примесей. Выделение кристаллов следует вести медленно
II. Полу микрометоды
29
повторяют до тех
Рис. 13. Прибор
Ма для микро-
фильтрования.
I—бумажный фильтр.
и постепенно. Следующая операция способствует медленному образованию
чистых кристаллов органических соединений, которые обычно выделяются
в виде масла и постепенно переходят в кристаллическое состояние, в особен-
ности при перемешивании. Небольшое количество выделившегося аморф-
ного осадка извлекают стеклянной палочкой и растирают на часовом стекле.
Смесь кристаллов и маточного раствора нагревают до полного растворения.
Небольшое количество осадка микрошпателем вносят на поверхность рас-
твора. Если при этом осадок растворится, то операцию
пор, пока небольшая часть осадка не останется в раство-
ре в виде затравки. Если требуется очень малая ско-
рость образования кристаллов, то пробирку с раствором
следует поместить в стакан с теплой водой.
Время, необходимое для завершения кристаллиза-
ции, зависит от скорости охлаждения и вида кристал-
лов в растворе. Обычно между моментом достижения
раствором комнатной температуры и началом фильтро-
вания проходит 5—10 мин. В большинстве случаев
кристаллизация при этом полностью не проходит и не-
большое количество кристаллов выделяется при стоянии;
при этом фильтрат защищают от испарения раствори-
теля; однако такие кристаллы менее чисты.
При фильтровании воронку, подготовленную выше-
описанным способом, вставляют в пробирку длиной
20 см. Кристаллы осторожно снимают стеклянной па-
лочкой со стенок сосуда, переносят вместе с маточным
раствором в воронку, после чего слегка просасывают
воздух; затем маточный раствор переливают обратно
в пробирку для кристаллизации и весь процесс повто-
ряют до тех пор, пока практически все приставшие
к стенкам кристаллы не будут перенесены в воронку.
Высушивание заканчивают в течение 1—2 мин. Около
0,5—1 мл растворителя добавляют в пробирку, где про-
исходила кристаллизация, и при встряхивании тщатель-
но смываются все кристаллы со стенок. Количество до-
бавленного растворителя должно быть недостаточным
для растворения кристаллов, оставшихся в пробирке.
Кристаллы на воронке осторожно отжимают шпателем
для ускорения удаления маточного раствора. Отсасывание прекращают
и кристаллы на фильтре осторожно заливают промывной жидкостью до
пропитывания всей массы. Всю массу опять осторожно растирают шпате-
лем и вновь отсасывают; через 1 мин. промывание повторяют необходимое
число раз. Фильтраты сохраняют до полного окончания кристаллизации
и определения точки плавления различных проб кристаллов.
Описанный выше прибор позволяет проводить фильтрование в широ-
ких пределах от 50 мг до 1 г и больше; однако все же желательно иметь аппа-
ратуру для работы с несколькими миллиграммами вещества. Подобная
аппаратура предложена Ма (рис. 13); для синтетической работы она при-
способлена более, чем фильтровальные палочки. Приемником служит про-
бирка длиной 15 см с боковым отводом. Капиллярная трубка (длина 90 мм,
внешний диаметр 8 мм, внутренний диаметр 1 мм) суживается до 6 мм
в месте соединения с воронкой; с приемником она соединена каучуковой
пробкой. Диаметр воронки около 15 мм в'верхней и 10 мм в нижней части,
которая соединяется встык с капилляром; общая длина воронки около
30 Гл. Г Кристаллизация и отбор кристаллов
60—65 мм. Сверлом для пробок вырезают кружок из фильтровальной бума
ги, накладывают на основание капилляра и сверху надевают воронку.
Для пересасывания служит сифон, изображенный на рис. 13. Воронку
с кристаллами высушивают, после чего фильтровальную бумагу уда-
ляют; это позволяет избежать загрязнения кристаллов бумажными во-
лосками.
4. Перекристаллизация
В ряде случаев для полной очистки органического соединения прихо-
дится прибегать к многократным перекристаллизациям. Как правило,
органическое соединение можно считать достаточно чистым, если точки
плавления кристаллов, полученных в результате двух кристаллизаций,
отличаются не более чем на 0,5°. Для определения точки плавления 2—3 мг
кристаллов переносят микрошпателем на кружок из фильтровальной бума-
ги или на пористую микропластинку до повторной кристаллизации. Если
необходимо очистить несколько миллиграммов вещества, то для определе-
ния точки плавления 5—10 у его помещают на предметное стекло. После
просушивания кристаллы накрывают покровным стеклом и определяют
точку плавления на нагревательном столике (гл. IV, раздел 1,4).
При повторной кристаллизации воронку снимают с приемника и филь-
тровальную бумагу с кристаллами отделяют микрошпателем; затем ворон-
ку помещают под углом 45° по отношению к пробирке для кристаллизации
длиной 20 см, и в нее осторожно переносят фильтровальную бумагу с кри-
сталлами. При аккуратной и тщательной работе можно перенести бумагу
и кристаллы, прилипшие к стенкам воронки, не сдвигая пористой фарфо-
ровой пластинки. Если это сделать трудно, то воронку помещают на неболь-
шой лист чистой бумаги и на него легким нажимом шпателя высыпают фар-
форовую пластинку и кристаллы. Фарфоровую пластинку убирают, а кри-
сталлы вместе с фильтровальной бумагой переносят в пробирку для кри-
сталлизации.
При второй кристаллизации количество растворителя равно 50—80%
от количества, которое было взято при первой кристаллизации. Около
50% количества, взятого для первой кристаллизации, помещают в пробир-
ку и нагревают до кипения. Фильтровальную бумагу извлекают шпателем
или стеклянной палочкой так, чтобы она оказалась на стенке пробирки
на расстоянии 30—40 мм от поверхности жидкости; нагревание ведут так,
чтобы пары конденсировались вблизи фильтровальной бумаги и, таким
образом, жидкость омывала бумагу, смывая прилипшие кристаллы; после
полного удаления кристаллов бумагу выбрасывают. Пробирку медленно
поворачивают, при этом небольшими порциями растворителя, добавляе-
мыми из пипетки, смывают кристаллы, приставшие к стенкам. Растворитель
добавляют в таком количестве, чтобы быть уверенным в полном растворе-
нии осадка при температуре, близкой к температуре кипения растворителя.
Если все операции выполнялись достаточно тщательно, то получают про-'
зрачный раствор, что устраняет необходимость горячего фильтрования.
Охлаждение горячего раствора и фильтрование кристаллов проводят выше-
описанным способом.
В большинстве случаев потери при перекристаллизации составляют
20—30% вещества; если начальное количество вещества около 25 мг, то
это вынуждает уменьшать размеры прибора после первой или второй кри-
сталлизации. В этом случае рекомендуется метод, описанный в разделе III, 1
настоящей главы.
11. Полу микрометоды
31
5. Стеклянная аппаратура для кристаллизации
Если требуются соединения на стеклянных шлифах, то для полуми-
крокристаллизации может быть использована аппаратура, показанная
на рис. 14 А и 14 Б. Она особенно пригодна для повторных кристаллизаций;
заменяемые на шлифах отдельные части установки позволяют проводить
фильтрование в отсутствие влаги или в атмосфере инертного газа. Раствор
Рис. 14А. Стеклянная установка
для кристаллизации (применяется
вместе с прибором, изображенным
на рис. 1, раздел II, 2 настоящей гла-
вы). См. также рис. 121—124.
Рис. 14Б. Стеклянная воронка
для фильтрования (воронка Хирша,
соединенная с вакуумным приемни-
ком и колбой Эрленмейера).
приготовляют в приборе, изображенном на рис. 1, описание которого при-
ведено в разделе 11,2. Воронку вставляют в грушевидную колбу, как изо-
бражено на рис. 14А;один конец Т-образного отвода присоединяют к ворон-
ке, а другой—к колбе, предназначенной для фильтрата; таким образом,
воройку сначала присоединяют в перевернутом положении, а затем пере-
водят в нормальное положение. Такая перевернутая конструкция показана
на рис. 123Б, горячий раствор засасывают при разрежении. Колбу, содер-
жащую фильтрат, закрывают; при охлаждении раствора выделяются кри-
сталлы. Очищенную воронку устанавливают в другой колбе, после чегосмесь
маточного раствора и кристаллов фильтруют; часть маточного раствора
юпять переносят в первую колбу для удаления прилипших кристаллов,
кристаллы на фильтре промывают, как обычно. Для второй кристаллиза-
ции воронку устанавливают в колбе, в которой происходила первоначаль-
ная кристаллизация. Около 60% количества растворителя, применявшегося
для первой кристаллизации, нагревают до кипения; этим растворителем
заливают кристаллы. Кран от водоструйного насоса перекрывают и колбу
нагревают до тех пор, пока пары растворителя не начнут омывать ворон-
ку. Раствор охлаждают и выделившиеся кристаллы отфильтровывают,
как было описано. Процесс может быть повторен.
На рис. 14Б изображен другой тип установки для фильтрования.
Она состоит из воронки Хирша и вакуумного приемника, снабженного
32
Гл. I. Кристаллизация и отбор кристаллов
шлифом (14/20) и соединенного с колбой Эрленмейера. Фильтрат можно
выпаривать непосредственно из сосуда, изображенного на рис. 14А или
14Б, без переноса жидкости.
На рис. 15 представлена цельностеклянная установка, которая может
быть использована для кристаллизации количеств вещества до 25 г. При
Рис. 15. Стеклянная установка для кристал-
лизации.
кристаллизации головная часть, изображенная на этом рисунке, не обяза-
тельна; ее можно заменить насадкой с обратным холодильником.
6. Центрифугирование
Отделение кристаллов от маточного раствора можно производить при
помощи пробирок для центрифугирования различных типов. Простейшая,
изображенная на рис. 16, А, состоит из двух обычных стеклянных проби-
рок, причем бортик внутренней пробирки опирается на бортик внешней.
Внутренняя пробирка в нижней части имеет отверстие для стока жидкости,
которое выдувают после нагревания дна пробирки на пламени горелки.
Это отверстие должно быть оплавлено до диаметра 2—3 мм, в него вставля-
ют пробку из фильтровальной бумаги. Размеры внешней и внутренней
пробирок 10 и 7,5 см соответственно; при работе с большими количествами
вещества пользуются пробирками длиной 15 и 12,5см, а также 20и 15 см.
Другой тип пробирки для центрифугирования, изображенной на рис. 16,5,
может иметь различные размеры. Наиболее подходящими по разме-
рам являются длина 110—120 мм, диаметр 12—15 мм, диаметр внутреннего
II. Полу микрометоды
33
перехвата, в который устанавливают пробку из фильтровальной бумаги,
2—3 мм. Дно пробирки должно быть приспособлено для закрывания рези-
новой пробкой или колпачком.
Отверстия в пробирках, изображенных на рис. 16, А и Б, закрывают
маленькими конусовидными пробками из бумажной кашицы. К кашице
добавляют несколько капель воды, уплотняют ее плоским концом стеклян-
ной палочки над отверстием и пробирку центрифугируют в течение 15 сек.
Затем вносят смесь кристаллов и раствора, подлежа-
щую фильтрованию; центрифугирование продолжают
в течение 1—2 мин. и фильтрат отделяют для дальней-
шего использования. Добавляют несколько капель
растворителя и раствор центрифугируют в течение
Рис. 17.
Пробирка
Скау для
центрифуги-
рования.
Л Б
Рис. 16. Пробирки для центрифугиро-
вания.
1—бортик внутренней пробирки, опирающийся на
бортик внешней пробирки; 2 — внешняя пробирка;
3—отверстие для стока жидкости; 4 — впаянный
стеклянный кружок с отверстием для стока жид-
кости; 5—резинова пробка или колпачок для
задерживания фильтрата.
1 мин., промывание повторяют и центрифугирование продолжают 2—3 мин.;
таким образом удается отделить большую часть связанной кристаллами
жидкости. В заключение кристаллы переносят шпателем на пластинку для
высушивания.
Кристаллизация и фильтрование могут быть проведены в пробирке
для центрифугирования, предложенной Скау и изображенной на рис. 17.
Пробирку для кристаллизации 1 закрывают круглой фарфоровой пластин-
кой с отверстиями 2, которая удерживается стеклянным колпачком 4, наде-
ваемым на пробирку. Вещество с соответствующим количеством раствори-
теля переносят в пробирку для кристаллизации и нагревают на бане до про-
светления. Края пробирки обмывают несколькими каплями чистого раство-
рителя, после чего вставляют фарфоровую пластинку и зажимают ее колпач-
ком 4. Пробирку медленно охлаждают до полной кристаллизации, после
чего ее переворачивают и центрифугируют в течение 1 мин. Маточный рас-
твор стекает в нижнюю часть 4, а на фарфоровом фильтре остается плотный
3 Заказ № 1 1 9
Гл. I. Кристаллизация и отбор кристаллов
слой кристаллов. Для промывания колпачок осторожно отнимают, пробир-
ку 1 заполняют соответствующим количеством растворителя, быстро пере-
ворачивают и надевают на колпачок 4. Вновь проводят центрифугирование
и колпачок опять отнимают, причем пробирку оставляют в перевернутом
положении. После этого кристаллы можно осторожно снять шпателем.
Для второй кристаллизации маточный раствор удаляют и колпачок промы-
вают растворителем; кристаллы переносят в кристаллизационную пробир-
ку, растворяют в свежем растворителе и процесс повторяют. Если фарфо-
ровый фильтр плотно пристанет к основанию, то его можно осторожно осво-
бодить при помощи проволоки 3. В случае необходимости круглую фарфо-
ровую пластинку 2 можно покрыть фильтровальной бумагой; в центре
делают прорез для проволоки. Прибор Скау рекомендуется использовать
при перекристаллизации органических соединений из тех растворителей, в
которых они хорошо растворимы, и особенно если необходимо устранить
испарение растворителя и конденсацию водяных паров.
Преимущества центрифугирования заключаются в том, что оно дает
более полное отделение связанного маточного раствора, чем при обычных
методах фильтрования; однако в случае чистых кристаллов это преимуще-
ство утрачивается. Недостатками центрифугирования являются: 1) необ-
ходимость наличия аппаратуры специального типа и 2) недостаточная при-
способленность большей части этой аппаратуры к горячему фильтрованию.
Рис, 18. Прибор Векс-
лера [37] для фильтрова-
ния.
1 —слой асбеста; 2—стеклян-
ные бусинки.
Следовательно, при проведении полумикроопера-
ций центрифугирование обычно требует больше
времени, чем обычные методы фильтрования. Цент-
рифугирование микроколичеств описано в разде-
ле III, 1 настоящей главы.
7. Другие приборы для фильтрования
Существует много других приспособлений для
кристаллизации полумикроколичеств. Можно
пользоваться обычной колбой для отсасывания
Р и с. 19. Тигель Бейли [38] для фильтро-
вания.
с воронкой Бюхнера; применяют маленькие фарфоровые воронки Бюхнера
и Хирша с пластинками диаметром 15 и 20 мм или из стекла пирекс с впаян-
ными стеклянными пористыми пластинками диаметром 10, 15 и 20 мм
и тремя размерами пор. По мнению автора, эти фильтры, за исключением
особых целей, не имеют преимуществ перед воронками с фарфоровым дис-
II. Полу микрометоды
35
ком; последние дешевле и легче очищаются. Росуэлл [36] предложил малень-
кую бюхнеровскую воронку с перфорированной фарфоровой пластинкой,
впаянной в воронку, сделанную из пирексовой трубки размером 200x25 мм.
Фильтровальные воронки и тигли из стекла описаны Векслером [37],
Бейли [38] и Данбаром [391; на рис. 18 изображена пробирка Векслера для
фильтрования и на рис. 19—тигель Бейли.
Рис. 20. Прибор
для кристаллизации
в атмосфере инертно-
го газа.
8. Кристаллизация и фильтрование при различных температурах
и в атмосфере инертного газа
Воронкой для полумикрофильтрования, описанной в разделе 3, при
наличии стеклянной рубашки можно пользоваться для фильтрования при
температурах, отличных от комнатной. Рубашка представляет собой обыч-
ную воронку из стекла пирекс (№ 6240) без отвода
диаметром 15 мм с пробкой в нижней части, в отверс-
тие которой вставлена трубка фильтровальной ворон-
ки. Перед фильтрованием почти насыщенного горя-
чего раствора в рубашку наливают горячую воду. Для
фильтрования при температурах от0°до—20° приме-
няют смесь льда с солью. Температуры до—70° полу-
чают при помощи смеси ацетона или метилового
спирта с сухим льдом. При работе с охладительными
смесями воронку обматывают изолирующим материа-
лом. Бюхнеровские воронки для микрофильтрования
изготавливаются с наружной рубашкой для цирку-
ляции нагревающей или охлаждающей жидкости.
Количество влаги, конденсирующейся на кри-
сталлах при фильтрований на холоду, можно умень-
шить, закрыв воронку часовым стеклом. Для того
чтобы полностью избежать попадания влаги, пользуют-
ся прибором, изображенным на рис. 14А, или прибором
подобного типа. В литературе описано много аппаратов
для кристаллизации и фильтрования при низких
температурах [40—45]. Многие из них, предназначен-
ные для макроколичеств, могут быть использованы
и для полумикроопераций, например аппарат для
фильтрования и кристаллизации при низких темпе-
ратурах, описанный Куакенбушем и Стинбоком [44].
Кристаллизация малых количеств в инертной
атмосфере может быть проведена в установке, изобра-
женной на рис. 20, которая является модификацией
прибора, описанного Диккенсом [46] и Улихом [47].
Прибор первоначально промывают инертным газом
(азотом или водородом) через краны 3 и 4, ток газа
регулируют, изменяя давление в цилиндре или разре-
жение в водяном аспираторе. Кристаллизуемое вещество помещают при
закрытых кранах вместе с растворителем в колбу/. Включают ток газа
и колбу нагревают до растворения вещества, после чего ток газа прекращают
и прибор быстро переворачивают. Затем краны вновь открывают и под
небольшим давлением раствор фильтруют в колбу 2. Закрыв краны, раствор
в колбе 2 охлаждают и кристаллизуют. Прибор вновь переворачивают,
кристаллы отфильтровывают и промывают небольшим количеством раство-
рителя через кран 4. Промывание повторяют при слабом токе газа. После
3*-
36
Г л. /. Кристаллизация и отбор кристаллов
окончания фильтрования муфту 5 помещают в эксикатор и вещество высу-
шивают в атмосфере инертного газа. Другой тип прибора, который можно
использовать для той же цели, изображен на рис. 15 и описан в разделе 5.
III. МИКРОКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
Операции, связанные с кристаллизацией количеств от 10 мг до несколь-
ких микрограммов, могут быть разделены на четыре группы: а) кристал-
лизация в микропробирке или микроконусе и отделение кристаллов от маточ-
ного раствора центрифугированием, б) кристаллизация в микростакане
или микроконусе с отделением кристаллов при помощи фильтровальной
палочки, в) кристаллизация в оттянутых капиллярных пробирках и г) кри-
сталлизация на предметных стеклах под микроскопом. Два последних мето-
да имеют лишь ограниченное применение. При всех методах необходимо
иметь прибор для измерения малых объемов растворителя, как описано
в гл. III, раздел III,1, 2, 3.
Пробы на растворимость проводят согласно описанию в разделе 11,1;
количество растворяемого вещества зависит от того количества, которое
необходимо выделить. Если выход достаточен, то рекомендуется начинать
с 0,5—0,1 мг и проводить растворение в капилляре или на предметном сте-
кле. Капиллярную пробирку с внутренним диаметром 1—2 мм и длиной
80—150 мм запаивают с одного конца. Взвешенную пробу вещества поме-
щают в капилляр, как это делается при определении точки плавления или
при определении молекулярного веса по методу Раста (гл. IV, раздел V,2).
Растворитель добавляют из маленького градуированного капилляра, кон-
чик которого прижимают к внутренней стенке капилляра с веществом на рас-
стоянии 10 мм над кристаллами. Затем смесь перемешивают стеклянной
микропалочкой, палочкой из стеклянного капилляра, запаянного на кон-
це, или проволочкой из нержавеющей стали. За процессом растворения
наблюдают при помощи лупы. Растворимость при температуре, близкой
к точке кипения растворителя, определяют, закрывая открытый конец
капилляра и нагревая его непродолжительное время на бане при заданной
температуре. Время, необходимое для достижения в капилляре темпера-
туры 150°, было установлено Рисом*, применившим капилляры для изуче-
ния скоростей реакции; оно составляет 3,8 сек.
В другом методе пользуются покровным стеклом с лункой; 10 X раство-
рителя добавляют к 0,1 мг или менее вещества, помещенного в углубление.
Смесь перемешивают стеклянной палочкой с заостренным концом (палочка
для переноса), покрывают часовым стеклом и оставляют на несколько ми-
нут. Если часть вещества не растворилась, то постепенно добавляют нем-
ного растворителя, смесь опять перемешивают и проверяют на полноту
растворения. Если после прибавления первой капли большинство твер-
дых частиц осталось нерастворенными, то небольшое количество жидкости
капиллярной пипеткой переносят на чистую пластинку и растворитель
выпаривают для определения части вещества, перешедшей в раствор. Таким
образом можно установить пригодность растворителя, а также приблизи-
тельную растворимость (в микрограммах на микролитр) вещества в раство-
рителе при комнатной температуре. Растворимость при температуре, близ-
кой к точке кипения растворителя, определяют подобным же образом.
После добавления растворителя покровное стекло нагревают, передвигая
его в пламени микрогорелки, после чего устанавливают количество нерас-
* Частное сообщение (статья в печати).
III. Микрокристаллизация
37
творимых частиц. Вообще капиллярный метод дает более точные резуль-
таты, так как нагревание на покровном стекле всегда сопровождается поте-
рей растворителя.
1. Кристаллизация в микропробирках или микроконусах
Этот метод, при котором устраняется необходимость в фильтровании
горячего раствора, наиболее пригоден для очистки веществ, полученных
при синтезе (гл. XIV—XVI), и для микропрепаративных работ, описанных
в гл. V—XIII. Особенно следует отметить, что при данной, а также и при
других микрокристаллизациях для растворения применяют только посте-
пенное нагревание и избегают переноса вещества из одного сосуда в другой.
Рис. 21. Конические пробирки для микрокристаллизации.
А—на 10 мл; Б—из трубки диаметром 6 — 8 мм; В — из пирексовой
трубки диаметром 7,5 мм.
Поэтому при содержании в веществе нерастворимых примесей или при
необходимости использования адсорбентов для отделения окрашенных
загрязнений следует готовить очень разбавленные растворы и фильтровать
их так, чтобы свести потери к минимуму; например, при фильтровании
прибор несколько раз промывают растворителем. После этого промывную
жидкость присоединяют к раствору, переносят в микростакан и выпаривают
до тех пор, пока при охлаждении не начнется кристаллизация; затем рас-
твор переносят в микропробирку или в микроконус, где продолжают выпа-
ривание до улетучивания большей части растворителя. Таким образом,
эта операция сходна с описанной ниже. В то же время фильтрование часто
оказывается ненужным, если нерастворимая часть и адсорбент отделяются
при центрифугировании, что позволяет избежать переноса. Горячий рас-
твор быстро центрифугируют и верхний слой немедленно отделяют капил-
лярной пипеткой; эта операция подробно описана ниже.
Применяемые микропробирки или микроконусы изображены на рис. 21.
Конус емкостью 10 мл (рис. 21,Л) изготовлен из мягкого стекла 160],
он не градуирован; можно использовать коническую пробирку длиной
7,5 см из стекла пирекс такой же формы.
Микроконус, изображенный на рис. 21,В, длиной 75—90 мм изго-
товляют из трубки диаметром 6—8 мм; последний размер предпочтитель-
нее, так как в этом случае жидкость меньше разбрызгивается при нагрева-
нии. Микроконус, изображенный на рис. 21,В, изготовляют длиной 7,5 см
из обыкновенного стекла пирекс с сужением на конце. Этот конус успешно
применялся автором при препаративных работах и для наблюдения за реак-
циями, в результате которых получаются осадки или окрашенные компле-
38
Гл. I. Кристаллизация, и отбор кристаллов
ксы; он описан как микроконус длиной 7,5 см и использовался для кристал-
лизации 1—100 мг вещества. Можно применять обычную коническую про-
бирку длиной 7,5 см, если оттянуть ее конец.
Вещество для кристаллизации насыпают в коническую пробирку при
помощи сложенной глянцевой бумаги и микрошпателя. Пробирку вращают,
наливая половину требуемого количества растворителя калиброванной
капиллярной пипеткой, кончик которой прикладывают к верхней внутрен-
ней части конуса. Сосуд закрывают маленькой корковой пробкой или рези-
новым колпачком от капельницы и жидкость центрифугируют 10—20 сек.
Затем добавляют такое же количество растворителя и центрифугирование
повторяют. Ручная центрифуга [48J удобнее электрической.
Нагревание осуществляют осторожным перемещением пробирки в пла-
мени микрогорелки или над микроплиткой; температура, близкая к точке
кипения растворителя, достигается после нагревания в течение нескольких
минут. Кипятить не следует, особенно при 6-миллиметровой пробирке,
так как возможен выброс жидкости. Если в растворе при температуре кипе-
ния остаются твердые частицы, то следует добавить некоторое количество
растворителя, затем жидкость нагревают и вновь проверяют на полноту
растворения. При просветлении раствора пробирку закрывают и оставляют
для кристаллизации. При неполном растворении по достижении точки кипе-
ния раствор доводят до кипения, центрифугируют в течение 20—30 сек.
и горячий раствор быстро переносят в другую пробирку (рис. 21,Г) капил-
лярной пипеткой, предварительно подогретой на маленьком пламени. Если
не удается освободить раствор от суспендированных частиц центрифугиро-
ванием, то его обрабатывают, как указано в первом пункте данного раздела.
По окончании кристаллизации кристаллы осторожно разрыхляют
острым концом микрошпателя, пробирку центрифугируют, маточный рас-
твор переливают в другую пробирку. Для промывания кристаллов добав-
ляют небольшое количество растворителя и кристаллы отделяют, как было
описано выше; промывание повторяют дважды, после чего небольшую часть
кристаллов отделяют и высушивают для определения точки плавления.
Кристаллы хорошо высушиваются под вакуумом при комнатной темпера-
туре или при нагревании на бане, если соединение устойчиво, в пробирке
длиной 15—20 см. При проведении кристаллизации достаточно устойчивого
соединения в конической пробирке кристаллы можно сушить в приборе
для определения точки плавления, прикрепив пробирку к термометру.
При работе с малыми количествами вещества порядка нескольких миллиграм-
мов рекомендуется сушить кристаллы в той же конической пробирке, в ко-
торой проводили кристаллизацию.
Очищенные и высушенные кристаллы можно хранить в микропробирке.
Если потребуется извлечь все вещество, то пробирку надпиливают на 2 мм.
выше слоя кристаллов и отламывают; после взвешивания кристаллы рас-
творяют или осторожно пересыпают микрошпателем. В разделе 111,5 нас-
тоящей главы описано применение прибора Крейга для этой операции.
2. Применение фильтровальных палочек при микрокристаллизации
На рис. 22 изображены фильтровальные трубки пяти типов [50—55].
Пробирки подбирают в зависимости от формы и диаметра нижней части
фильтровальной трубки. Если нижняя часть фильтровальной трубки узкая
(рис. 22,Б и Д'), то можно использовать коническую микропробирку; в дру-
гих случаях применяют пробирки, изображенные на рис. 23, которые легко
изготовляются из трубок стекла пирекс 20Х 150 и 18X 150 мм. Растворение
III. Микрокристаллизация
39
проводят нагреванием на микрогорелке или водяной бане. При применении
летучих растворителей пробирку перед нагреванием закрывают часовым
стеклом, в которое налита холодная вода. При длительном нагревании
в пробирку вставляют пальцеоб-
разный холодильник. Если раст-
вор не прозрачен или требуется
очистка при помощи адсорбента, то
добавляют растворитель, который
после фильтрования отгоняют. Ес-
ли не принять этой предосторож-
ности, то фильтровальная трубка
может быть забита.
Рис. 22. Фильтровальные палочки раз-
личного типа [56].
Выпускаются большинством фирм. Фильтроваль-
ная палочка В снабжена пористой пластинкой
из керамики, что делает излишним применение
бумажной массы. Палочка Г из стекла пирекс
с впаяииой пористой пластинкой выпускается
всеми фирмами. Пористые стеклянные фильтры
для малых объемов описаны [49].
Для изготовления фильтро-
вальных трубок можно исполь-
зовать также микропористый дис-
пергатор, применяемый для рас-
пыления воздуха, или диспергатор
для гидрирования и хлорирования
после обработки концентрирован-
ной азотной кислотой (глава I,
раздел II, 1).
Пробирку закрывают и раст-
вор оставляют стоять либо поме-
щают в теплую воду для обеспече-
ния медленной кристаллизации.
Если вещество не кристаллизуется
из-за пересыщения, то раствор ох-
лаждают или добавляют затравки. Для охлаждения пробирку помещают
в ледяную воду или охладительную смесь льда с солью. Если кристалли-
зация идет слишком быстро, то рекомендуется, отделив несколько кри-
сталликов заостренной тонкой стеклянной палочкой, вновь растворить при
Рис. 23. Микропробирки
из трубок стекла пирекс.
нагревании основную массу кристаллов и внести кристаллики в качестве
затравки при постепенном охлаждении. Кроме того, кристаллизацию мо-
жно вызвать внесением в насыщенный раствор на глубину 2 мм заострен-
ной стеклянной палочки и медленным испарением его на пламени микро-
горелки. Кристаллизация вызывается также осторожным потиранием па-
лочки о внутреннюю стенку пробирки.
Если кристаллизация не идет в горячем растворе из-за чрезмерного
его разбавления, то раствор следует сконцентрировать. Для этой цели
40
Г л. 1. Кристаллизация и отбор кристаллов
пользуются приборами, представленными на рис. 24. При проведении кри-
сталлизации пробирку,
Р и с. 25. Концентриро-
вание раствора в кони-
ческой микропробирке.
изображенную на рис. 24, погружают в водяную
или масляную баню, нагретую до температуры,
близкой к температуре кипения растворителя.
Пробирку диаметром 5—6 мм наклоняют, как по-
казано на рисунке, и соединяют с капилляром ди-
аметром 0,5—1 мм так, чтобы кончик капилляра
касался поверхности жидкости. В верхнюю часть
капилляра вставляют пробку из обычной или сте-
клянной ваты в качестве фильтра при продувании
или просасывании воздуха. Предварительно воз
дух пропускают через хлоркальциевую трубку или
склянку с серной кислотой.
В приборе, изображенном на рис. 25, в про-
бирку на резиновой пробке вставляют микрохоло-
дильник с обрезанной рубашкой и оттянутой в ка-
пилляр внутренней трубкой, верхняя часть которой
соединяется резиновой трубкой с хлоркальциевой
трубкой. Ток сухого воздуха регулируют винтовым
зажимом; кончик капилляра устанавливают на та-
ком расстоянии от поверхности жидкости, чтобы
на ней при пропускании воздуха получалась зыбь.
Эта установка удобнее в работе, чем прибор,
изображенный на рис. 24.
Два устройства для фильтрования при помощи фильтровальной палоч-
ки изображены на рис. 26*; другая установка описана Ронцио в главе
На рис. 26 масштаб не выдержан (пробирка с кристаллами увеличена).
III. Микрокристаллизация
41
ХШ. Фильтровальную палочку устанавливают так, что микропробирку
можно поднимать или, опуская, отсоединять. Конец палочки соединяют
с вакуумной линией, снабженной игольчатым клапаном для регулирования
тока воздуха. В фильтровальную трубку вставляют маленькую пробку
из бумажной фильтровальной массы или асбеста таким образом, чтобы обес-
печить быстрое фильтрование при небольшом вакууме.
Фильтровальную трубку с вставленной пробкой погружают в верх-
нюю часть раствора, счищая кристаллы со стенок. По мере отсасывания
жидкости трубку опускают до дна сосуда; отсасывание прекращают посте-
пенным отключением вакуума. Налет кристаллов на фильтровальной
трубке тщательно счищают микрошпателем и на внутренние стенки пробир-
ки по каплям выливают необходимое количество растворителя, при этом
все прилипшие кристаллы смываются на дно. Через несколько минут филь-
трование возобновляют и кристаллы промывают тем же методом два или
в случае необходимости три раза. По окончании фильтрования фильтроваль-
ную трубку вынимают и налет кристаллов счищают микрошпателем на часо-
вое стекло, пластинку для просушивания или пористую тарелку в зависи-
мости от избранного метода-сушки.
3. Кристаллизация на предметном стекле
Кристаллизацию на предметном стекле применяют для изучения струк-
туры кристаллов, а также при очистке малых количеств вещества для опре-
деления точки плавления. Выбор растворителя производят так, как было
описано выше; однако если кристаллизуемого вещества мало, то лучше поль-
зоваться таким растворителем, в котором растворимость вещества невелика;
например, для кристаллизации небольших количеств берут воду, в которой
большинство органических соединений плохо растворимо. Техника работы
меняется в зависимости от того, берут для кристаллизации воду или орга-
нический растворитель.
Когда в качестве растворителя пользуются водой, то для кристалли-
зации пригодны обычные плоские предметные стекла. На край стекла нано-
сят каплю воды диаметром около 5мм и толщиной 1—2мм. К капле заострен-
ной стеклянной палочкой или микрошпателем добавляют небольшое коли-
чество осадка и тщательно перемешивают; следует избегать разбрызгивания
капли. Смесь осторожно нагревают, двигая стекло над пламенем микрого-
релки для избежания выпаривания. В случае полного растворения кристал-
лов добавляют еще небольшое количество вещества так, чтобы в жидкости
все время присутствовал осадок. Предварительно нагретый кончик капил-
лярной микропипетки вносят в верхнюю часть капли (рис. 27, Л) и ото-
бранную пробу переносят на другой край стекла или на другое стекло
(рис. 27, Б). Вновь полученную каплю нагревают, перенося на деревянную
подставку вместе со стеклом, закрывают часовым стеклом и оставляют для
кристаллизации. Для быстрого охлаждения пластинку помещают на холод-
ный предмет, например на металлическую пластинку, предварительно
охлажденную льдом.
Для фильтрования и промывания кристаллов используют два основных
метода, не требующих специальных приспособлений. В первом случае
берут квадрат из фильтровальной бумаги со стороной 20 мм и его краем
касаются капли; пластинку наклоняют таким образом, чтобы вся жидкость
стекла и впиталась в бумагу (рис. 28, Л). Затем пластинку кладут горизон-
тально рядом с кристаллами, нанося каплю воды, и соединяют с ними при
помощи микрошпателя. Через минуту каплю промывной жидкости удаляют,
42
Гл. I. Кри-таллизация и отбор кристаллов
как описано выше, и промывание повторяют дважды. Пластинку сушат
на воздухе или, в случае гигроскопичности осадка, в вакуумэксикаторе.
Кристаллы исследуют под микроскопом или переносят на другое предмет-
ное стекло для определения точки плавления под микроскопом.
Для быстрой сушки кристаллов перед определением точки плавления
промытые кристаллы собирают и уплотняют краем бумаги (рис. 28, Б);
кристаллы отжимают бумагой до полного впитывания жидкости. Пристав-
шие к бумаге кристаллы счищают микрошпателем.
Р и с. 27. Кристаллизация
на покровном стекле.
Рис. 28. Фильтрование
кристаллов на покровном
стекле.
Рис. 29. Фильтроваль-
ная палочка (по Эмме)
для фильтрования кри-
сталлов на предметном
стекле.
Второй метод фильтрования и промывки кристаллов основан на при-
менении фильтровальной трубки Эмме [56], изображенной на рис. 29, или
ее видоизменений [57, 58]. Один конец фильтровальной трубки плоский,
а другой соединен каучуком со стеклянной трубкой для отсасывания ртом.
Небольшую полоску фильтровальной бумаги кладут на предметное стекло
рядом с кристаллами, конец фильтровальной трубки плотно прижимают
к бумаге и отсасывают жидкость.
4. Кристаллизация при помощи капилляров
Этот метод находит ограниченное применение, однако он имеет ряд
преимуществ, позволяя использовать кристаллы прямо в капиллярах для
определения точки плавления, а затем для элементарного анализа.
Применяют оттянутый капилляр с пробкой из бумажной массы; маточ-
ный раствор отделяют от кристаллов центрифугированием. Капилляр
длиной 90—150 мм и диаметром 1—3 ль« [59, 60] оттягивают на расстоянии
25—30 мм от конца (рис. 30, Л); с более длинной стороны вставляют асбе-
стовую пробку и запрессовывают в перетяжке, после чего концы капилляра
оттягивают (рис. 30, Б). Вещество для кристаллизации помещают в углуб-
ление на предметном стекле и растворяют в минимальном количестве горя-
чего растворителя, как описано в предыдущем разделе. Длинную часть
капилляра осторожно заполняют раствором (рис. 30, В) так, чтобы раствор
не достиг асбестовой пробки. Сухой конец капилляра запаивают и охла-
ждают; при этом жидкость начинает передвигаться от открытого конца
III. Микрокристаллизация
43
(рис. 30, Г). Затем осторожно запаивают другой конец так, чтобы не внести
в трубку продуктов разложения (30, Д). Капилляр оставляют до достиже-
ния почти полной кристаллизации, после чего его
помещают в охладительную смесь. Чтобы отде-
лить кристаллы, капилляр вкладывают в центри-
фужную пробирку (рис. 31, А) и маточный раст-
вор центрифугируют через асбестовую пробку в
короткую часть капилляра. Капилляр вынимают
Рис. 30. Кристаллизация в капиллярах.
1—асбестовая пробка.
Р ис. 31. Фильтрование
кристаллов в капилля-
рах.
и отрезают в точках В к В' (рис. 31, Б), отделяя маточный раствор от осадка.
Кристаллы извлекают стеклянной палочкой.
5. Приборы для фильтрования и кристаллизации
Фридрих [61] и Элек [62] описали конические пробирки для центрифу-
гирования с отделяющимся дном, пригодные для кристаллизации. Эйген-
бергер [63] предложил систему фильтров, состоящую из серии коротких
стеклянных трубок, закрытых на одном конце и вставленных одна в дру-
гую. Инглиш [64] описал усовершенствованную пробирку Скау, в которой
можно с минимальными потерями проводить кристаллизацию микро- и
пол у микроколичеств. На рис. 32 изображен прибор, описанный Крейгом
и Постом [65]. В пробирку 1 обычно размером 12X120 мм вставляют про-
бирку 2 размером 8x80 мм\ верхнюю половину последней разворачивают
на паяльной горелке до диаметра, большего 8 мм. В месте перехода обра-
зуется ровный поясок под углом 45°. В пробирку вставляют трубку 5,
оттянутую из трубки диаметром 8 мм. Верхнюю, ровно закругленную часть
оттягивают на расстоянии 15 мм от конца в трубку длиной 60 мм и диамет-
ром 2—2,5 мм. Соединенные части 1,2 и 5 вставляют в пробирку, закрытую
резиновой пробкой и слоем ваты 4 на дне. Кристаллизуемое вещество рас-
творяют в пробирке 2 в минимальном количестве растворителя. Раствор
охлаждают в приборе, перевернутом по отношению к плоскости располо-
жения прибора, изображенного на рис. 32. При центрифугировании обра-
зуется слой кристаллов между стенками пробирки 2 и трубкой 3. После
фильтрования первой отнимают пробирку 1 и держат под углом 45°; про-
бирку 2 и трубку 3 вынимают вместе. Для промывания несколько капель
растворителя вносят в пробирку 2, держа ее в перевернутом положении,
и после прохода растворителя через слой кристаллов трубку 3 приподни-
44
Гл. I. Кристаллизация и отбор кристаллов
мают; кристаллы смывают на дно пробирки 2 несколькими каплями про-
мывной жидкости. Части прибора разнимают и проводят центрифугирова-
ние. Прибор пригоден для определения растворимости микроколичеств по
методу, описанному Ингом и Бергманном [66] и модифицированному Муром
и Стейном [67].
Воронку, описанную теми же авторами и изображенную на рис. 33,
устанавливают в положение 7—9 (рис. 34). Длина отвода 15 мм и диаметр
5 мм, верхняя часть воронки—около 20 мм. Плунжер 2 изготовляют из.
стеклянной палочки или трубки; он имеет форму, показанную на рис. 33,
Р и с. 32. Прибор Kpeii-
га для микрокристалли-
зации.
Р и с. 34. Прибор
для микрокристал-
лизацпи.
Р и с. 33. Стеклянный
плунжер для микрофиль-
трации, по Крейгу.
края тщательно пришлифовывают. Плунжер удерживается в узкой части
воронки 1, шлифовку производят карборундовым порошком (20 меш) до
тех пор, пока воронка не будет полностью задерживать тонкий костяной
уголь из водной суспензии. Для кристаллизации вещество растворяют
в пробирке 6, изображенной на рис. 34. Затем прибор переворачивают.
Бортик пробирки 6 опирается на верхний край воронки 8, которая уста-
навливается на свинцовом кольце 10, укрепленном на узкой части широкой
пробирки //; в последнюю собирают раствор после центрифугирования.
Центрифугирование производят после окончания кристаллизации.
Два типа универсальных приборов, предназначенных для кристалли-
зации полумикро- или микроколичеств, описаны в гл. III, раздел VII.
IV. Сушка кристаллов
45
IV. СУШКА КРИСТАЛЛОВ
Сушку на воздухе применяют в тех случаях, когда количество вещества
превышает несколько миллиграммов и вещество не изменяется на воздухе*.
Ряд органических соединений изменяется при сушке на воздухе, что в той
или иной степени понижает точку плавления [68]. Если количество веще-
ства не превышает нескольких миллиграммов, то рекомендуется перенести
его в сосуд для хранения до удаления растворителя, что уменьшает потери
при переносе.
При сушке на воздухе кристаллы помещают на бумажный кружок,
пористую микропластинку или часовое стекло. Первый способ наиболее
эффективен и доступен; после использования бумага
может быть выброшена; диаметр кружка 90—100 мм,
толщина 2—3 мм. При медленном просушивании кри-
сталлы следует покрыть часовым стеклом. Для быстрой
Рис. 37.
Простой тип
эксикатора.
Р и с. 35. Алю-
миниевый микро-
эксикатор.
Рис. 36. Стеклян-
ный микроэксикатор.
сушки бумагу или пластинку помещают на часовое стекло, которое кладут на
треножник или кольцо и нагревают на пламени микрогорелки. Кристаллы
переворачивают микрошпателем. Если кристаллы начинают плавиться,
то пламя убавляют; сушку можно считать законченной, когда кристаллы
перестают прилипать к микрошпателю. Кристаллы на часовом стекле сушат
на водяной бане или в печи. Удобнее всего применять металлический блок
Бенедетти-Пихлера (рис. 38) или Шенка и Ма с автоматическим регулиро-
ванием температуры.
Для удаления растворителя или адсорбированной влаги пользуются
эксикатором или прибором для сушки в вакууме. Эксикаторы обычно изго-
товляют из стекла или алюминия [69]. Микроэксикаторы, изображенные
на рис. 35 и 36, используют для сушки или хранения кристаллов. Про-
стой тип эксикатора [70] изображен на рис. 37. Он представляет собой
узкую широкогорлую склянку со стеклянной или пластмассовой пробкой
емкостью около 60 мл. На дно кладут слой осушающего вещества толщиной
10—15 мм. Вещество помещают в пробирки или ампулы, которые устана-
вливают в склянке таким образом, чтобы их верхняя часть находилась на
5—10 мм ниже горла склянки. Пробку или крышку склянки покрывают
тонким слоем вакуумной смазки. Выбор осушителя зависит от раствори-
теля, применяемого для кристаллизации. В большинстве случаев можно
пользоваться смесью 5 г гранулированного едкого натра и 5 г безводного
хлористого кальция (8 меш); на поверхность осушителя помещают неболь-
шое количество свеженарезанного парафина для поглощения углеводоро-
дов, используемых в качестве растворителя. Если растворитель имеет
46
Гл. I. Кристаллизация и отбор кристаллов
щелочной характер, то около пробирок с кристаллами ставят небольшой
сосуд с концентрированной серной кислотой или фосфорным ангидридом. Ма
установил, что силикагель (с индикатором) является хорошим осушителем.
Р и с. 38. Блок Бенедетти-Пихлера для микросушки.
Р и с. 39. Простой тип вакуумного микроэкси-
катора.
1—слой стеклянной ваты; 2—осушитель.
Рис. 40. Пробирочный ваку-
умный микроэксикатор.
1—пробка .N» 3 со стеклянным кра-
ном; 2—ампула с кристаллами; 3 —
пробка из стеклянной ваты; 4 — про-
бирка из стекла пирекс 20x150 мм;
5 —ампула с осушителем 12x60 мм.
Большинство аппаратов, которые были описаны для сушки в вакууме,
в первую очередь предназначались для элементарного микроанализа.
Микроэксикатор Прегля 171] и его различные модификации [72, 73] могут
использоваться в металлических блоках Прегля [74] или Бенедетти-Пих-
лера [75] (рис. 38) при сушке образцов для анализа.
IV. Сушка кристаллов
47
На рис. 39 и 40 изображены два типа простых вакуумных эксикаторов.
Первый из них (рис. 39) представляет собой пробирку из стекла пирекс
длиной 20 см с круглым дном и боковым отводом, расположенным прибли-
зительно в середине. Вещество загружают в ампулу или пробирку длиной
7,5 см, которую помещают в эксикатор. Боковой отвод, снабженный краном,
соединяют каучуковой трубкой с колбой, содержащей осушитель. Колба
снабжена двухходовым краном, который соединен с вакуумной линией.
Рис. 42. Прибор для сушки
в вакууме (типа Абдерхаль-
дена).
Эксикатор герметически закрывают пробкой; его заполняют дриеритом,
дегидритом, ангидроном или фосфорным ангидридом. Над осушителем кла-
дут слой стеклянной ваты, который препятствует распылению твердых
частиц. Эксикатор ставят в баню и обогревают после откачки системы.
Микроэксикатор, изображенный на рис. 40 176], прост в изготовлении
и пригоден для сушки большинства органических веществ. Он представ-
ляет собой пробирку из стекла пирекс размером 20X150 мм, в нижней
части которой находится ампула. Эту ампулу заполняют осушителем и над
ним, приблизительно в середине пробирки, помещают слой стеклянной
ваты. На слой ваты помещают маленькую ампулу или пробирку (10x35 мм),
содержащую кристаллы для сушки. Пробирку закрывают резиновой проб-
кой № 3 со стеклянным краном, соединенным с вакуумом. После эвакуирова-
ния эксикатор оставляют при комнатной температуре или нагревают на бане
при такой температуре, чтобы осушитель не терял растворителя.
Наиболее эффективна осушка, при которой удаляется влага и раство-
ритель, при пользовании вакуумным прибором типа Абдерхальдена.
На рис. 41 и 42 изображены два прибора, которые применяют для сушки
48
Гл. I. Кристаллизация и отбор кристаллов -
различных количеств вещества от 1 мг и меньше до нескольких граммов.
Прибор, показанный на рис. 41 [47], состоит из четырех частей, соединенных
на шлифах. Внутренняя пробирка, в которой находится вещество, снаб-
жена рубашкой; эта
и
Р ис. 43. Прибор Ма
хальдеиа) для сушки с
Шенка (тип Абдер-
автоматическим конт-
ролем температуры.
рубашка обогревается парами жидкости из колбы.
Трубка с внутренней рубашкой
соединена с холодильником;
внутренняя пробирка имеет
углубление для осушителя и сое-
динена с вакуумной линией.
Трубка с рубашкой сохраняет
постоянную температуру паров
жидкости, кипящей в колбе.
Применяя различные жидкости,
можно менять температуру в
широких пределах. Прибор, изо
браженный на рис. 42 [78J, яв-
ляется усовершенствованием
предыдущего; он снабжен от-
ростком, который позволяет за-
гружать большее количество
осушителя и облегчает эту опе-
рацию. Прибор имеет отвод для
конденсата, который позволяет
добиться большего постоянства
температуры. Оба прибора предназначены для сушки гигроскопичных или
летучих веществ для элементарного анализа, в котором пользуются соот-
ветствующей микроаппаратурой. Другая аппаратура и методы сушки опи-
саны рядом авторов [79—851.
На рис. 43 изображена печь для сушки микроколичеств с автоматиче-
ским регулированием температуры по Ма и Шенку [86]; это модификация
осушительного прибора Абдерхальдена с электрическим обогревом. Он
должен быть хорошо откалиброван, необходимая температура легко уста-
навливается по шкале. Прибор надежен в работе и наиболее подходит для
сушки микро- и полумикроколичеств.
ЛИТЕРАТУР А
1. М а с А г d 1 е. The Use of Solvents in Synthetic Organic Chemistry, Van Nostrand,
New York, 1925; Jordan, The Technology of Solvents, Hill, London, 1937;
M e И a n, Industrial Solvents, Reinhold, New York, 1939; Durrani, Sol-
vents, Van Nostrand, New York, 1944; H i 1 d e b r a n d, Solubility of Nonelectro-
lytes, Reinhold, New York, 1936; Weiss berger, P roskauer, Organic
Solvents; 2nd ed. by Riddick and Toops (Vol. VII, Technique of Organic Chemistry).
1955.
2. T i p s о n, «Crystallization», in Vol. Ill, Technique of Organic Chemistry, Inter-
sciece, New York—London, 1950; T i p s о n, Anal. Chem., 22, 628 (1950).
3. S t ra ns k i et al., Z. physik. Chem., B17, 132 (1932); A163, 399 (1933); A170,
295 (1934); B26, 100, 114, 312, 317 (1934); Physik. Z., 36, 393 (1935); Sitzber. Akad.
Wiss. Wien, Math.-naturw. Klasse., Abt. lib, 145, 840 (1936); Monatsh., 69, 234
(1936).
4. V о 1 m e r, Kinetik der Phasenbildung, Steinkopff, Dresden and Leipzig, 1939.
5. Becker, Am, J. Phys., 32, 128 (1938).
6. Van Hook, Ind. Eng. Chem., 36, 1042, 1048 (1944); 37, 782 (1945); 38, 50 (1946);
40, 85 (1948).
Литература
49
7. Wells, Phil. Mag., 37, 184 (1946).
8. Harbury, J. Phys, and Colloid Chem., 51, 382 (1947).
9. Mukherjee, J. Imp. Coll. Chem. Eng. Soc., 2, 68 (1946).
10. Френкель, ЖФХ, 9, 392 (1945).
11. Burkhuyssen, Chem. Weekblad, 43, 234 (1947).
12. Семененко, ЖФХ, 19, 298 (1945); 21, 613 (1947).
13. d e Vries, Chem. Weekblad, 43, 83 (1947).
14. Le С 1 e r c, Rev. universelies 1 Mines, 86, 49 (1943).
15. S c h w a b, W i c h e r s, J. Research Natl. Bur. Standards, 32, 253 (1944); A m e-
1 i n k, Pharm. Weekblad, 68, 1086.
16. Tscherma k-S eysenegg, Mikrochemie, 27, 96 (1939); S t a e d e 1, Ber.,
18, 3443 (1885); S k r a u p, Monatsh., 10, 730 (1889).
17. Patty, Industrial Hygiene and Toxicology, Vol. 2, Interscience, New York—
London, 1949, Ch. 23—25.
18. Lehman, Flury, Toxicology and Hygiene of Industrial Solvents, Williams
& Wilkins, Baltimore, 1943.
19. E m i c h, Schneider, Microchemical Laboratory Manual, Wiley, New York,
1932, pp. 29—75; В e n e d e t t i-P i c h 1 e r, Introduction to the Microtechnique
of Inorganic Analysis, pp. 197—206.
20. Gartner, Monatsh., 41, 477 (1920).
21. S c h w a r z-B e r g k a m p f, Z. anal. Chem., 69, 321 (1926).
22. Hecht, D о n a u, Anorganische Mikrogewichtsanalyse, Springer, Vienna, 1940,
pp. 74—100.
23. Pregl, Grant, Quantitative Organic Microanalysis, Blakiston, Philadelphia,
1946, pp. 26, 88, 103.
24. Klatt, Pharm. Ztg., 79, 1157 (1934).
25. Langer, Mikrochim. Acta, 3, 249 (1938).
26. Craig, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 773 (1940); Craig, Post, Ind. Eng.
Chem., Anal. Ed., 16, 413 (1944).
27. Ska u, J. Phys. Ch., 33, 951 (1929); S k a u, R о w e, I. E. C., Anal. Ed., 3, 147
(1931); Skau, Bergmann, J. Org. Chem., 3, 166 (1938); S k a u, W a k e-
h a m, «Determination of Melting and Freezing Temperatures», in A. Weissberger,
ed., Physical Methods of Organic Chemistry, Vol. I., Technique of Organic Chemi-
stry, 2nd ed., Interscience, New York—London, 1949, Part I, pp. 49—106.
28. Blount, Mikrochemie, 19, 162 (1936).
29. I n g, В e r g m a n n, J. Biol. Chem., 129, 603 (1939).
30. Kat o, J. Pharm. Soc. Japan, 60, 228 (1940).
31. English, J. Pharm. Soc. Japan, 16, 478 (1944).
32. Bus h, J. Pharm. Soc. Japan, 18, 584 (1946).
33. К a i n z, Mikrochim. Acta, 1—2, 119 (1953).
34. Burton, Metallurgia, 32, 285 (1945).
35. Wyatt, Analyst, 71, 122 (1946); Steinman n, Mikrochim. Acta, 5—6, 492
(1953).
36. Roswell, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 350 (1940).
37. Wexler, J. Chem. Ed., 18, 167 (1941).
38. Bailey, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 490 (1937).
39. Dunbar, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 355 (1937).
40. Baxter, J. Am. Chem. Soc., 30, 286 (1908).
41. P a d m a n a b h a n, J. Indian Chem. Soc., 12, 197 (1935).
42. Brown, Stoner, J. Am. Chem. Soc., 59, 3 (1937).
43. Matthews, Brod e, Brown, J. Am. Chem. Soc., 63, 1064 (1941).
44. Quackenbush, Steenbock, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 736 (1942).
45. Pitzer, Scott, J. Am. Chem. Soc., 65 803 (1943).
4 Заказ № 119
оО Г,i. /. К.ристалли:шци.ч it отбор кристаллов
46. Dickens, Chem. Fabrik, 1, 323 (1928).
47. U 1 i c h, Chem. Fabrik, 4, 278 (1931).
18. A rthur H. T h о m a s Co., Philadelphia, Pa., No. 2926-A.
49. К i r k, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 7, 135, (1935); C n n n i n g h a nt, r i r k.
Brooks, J. Biol. Chem., 139, 21 (1941).
50. E m i c h, Schneider, Microchemical Laboratory Manual. Wiley . New A oi k,
1932, p. 69.
51. В e n e d e t t i-P i c h 1 e r. Introduction to the Microtechnique ot Inorganm \iuih -
sis, Wiley, New York, 1942, p. 203.
52. Henttnes, Rec. trav. chim., 16, 369 (1898).
53. Johnstone, J. Soc. Chem. Ind. (London), 50, 182'1 (1931).
54. J it r a n y, Mikrochemie. 27, 185 (1939).
55. Craig, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 773 (1940).
56. H e m m e s, Rev. trav. chim., 16, 369 (1898).
57. Johnstone, J. Soc. Chem. Ind. (London), 50, 182T (1931).
58. M a 1 j а г о f 1, Mikrochemie, 6, 103 (1928).
59. Emich, Schneider, Microchemical Laboratory Manual, Wiley. New York,
1932, pp. 31, 128.
60. S c h n e i d e r, Organic Qualitative Microanalysis, Wiley. New York. 1946. p. 11
61. F r i e d r i c It, Mikrochemie, Pregl Festschrift, 103 (1929).
62. E 1 e k, Mikrochemie, 19, 129 (1936).
63. E i ge n be rge r, Mikrochemie. 10, 57 (1931).
64. Englis h, Ing. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 478 (1944).
65. Craig, Post, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 413 (1944).
66. I n g, В e r g m a n n, J. Biol. Chem.. 129, 603 (1939).
67. Moore, Stein, J. Biol. Chem., 150, 113 (1943).
68. C h e г о n i s, E n t r i к i n. Semimicro Qualitative Organic Analysis. । .mvell,
New York, 1947, p. 300.
69. A. C. S. Committee on Standardization of Microchemical Appara I us, Ind E ng. Che in.,
Anal. Ed., 15, 230 (1943).
70. Cheronis, E n t r i к i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, < rovell,
New York, 1947, p. 25.
71. Pregl, F у 1 e m a n, Quantitative Microanalysis. Blakiston. 2nd ed.. pp 66- 68.
72. Pregl, Grant, Quantitative Microanalysis. Blakiston. 4th cd., pp. 16 22.
73. M u e n s t e r, Mikrochemie, 14, 23 (1933).
74. Pregl drying block. Arthur FL Thomas Co.. Philadelphia. Pa.. Apparatus
No. 4740-E. Central Scientific Co., Chicago, III. No. 22650.
75. Benedett i-P i c h I e r, Introduction to the Microtechnique of Inorganic AiiaL
sis, Wiley, New York, 1942, p. 206; Arthur H. Thomas Co.. Philadelphia. Pa.,
No. 4740-K.
76. Cheronis, E n t r i к i n. Semimicro Qualitative Organic A nah m-. i .roweil,
New York, 1947, p. 26.
77. Corning No. 3690.
78. A 1 b e r, «Hygroscopic Substances in Microanalysis»/, Mikrochemie, 25. 17 i 1938/.
Arthur H. Thomas Co., Philadelphia, Pa., No. 4739-R.
79. Ingram, Metallurgia, 38, 239 (1948); C. A., 42, 8031 (1948).
8ti. H о 1 t, Metallurgia, 37, 48 (1947); C. A., 42, 800 (1948).
81. P a v e 1 к a, Mikrochemie, 32, 141 (1944).
82. G orba c h, Mikrochemie, 31, 116 (1943).
83. Noller, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 834 (1942).
84. Hecht, Mikrochem. Mikrochim. Acta, 3, 129 (1938)
85. Wit Heston, C. A., 34, 2212 (1940).
86. Ma, S c h e n c k, Microchemie, 40, 245 (1952).
г Л А В A
II
ПЕРЕГОНКА, ВОЗГОНКА И ЭКСТРАКЦИЯ
I. ПЕРЕГОНКА
1. Общие положения
Теоретические основы, а также лабораторные методы перегонки опи-
саны в томе IV настоящей серии, а также в других работах [1 ]. В данном
разделе разбирается техника перегонки малых количеств. Приборы и ме-
тоды работы разделены по следующим операциям: 1) простая перегонка,
2) фракционная перегонка; 3) фракционная перегонка при уменьшен-
ном давлении и 4) перегонка с паром. При всех операциях микроперегонки,
как и при микрокристаллизации, важнее всего избежать потерь вещества.
В то время как вполне возможно очистить 100 мг органического соединения,
провести очистку 100k жидкости перегонкой невозможно; можно перегнать
1—5 мл жидкости с хорошими результатами, однако этого нельзя добиться
при перегонке микроколичеств, несмотря на большое число предложенных
приборов различных типов. Причина этого в самой природе перегонки.
Нагревание жидкости приводит к ее частичному разложению; конденсация
паров жидкости на поверхности сосуда сопровождается образованием
пленки на стекле, что влечет неизбежный возврат дистиллата. С другой
стороны, попытки уменьшить площадь конденсации приводят к ухудше-
нию разделения компонентов жидкости. Эти обстоятельства заставляют
обращать особое внимание на выбор аппаратуры и техники перегонки.
При работе с малыми количествами жидкостей, когда точки кипения близки
или образуются азеотропные смеси, следует прибегать к хроматографиче-
ским методам, как описано в последней части настоящей главы.
2. Простая перегонка
Очистку жидкости простой перегонкой можно применять в тех случаях,
когда примеси нелетучи или же когда летучие примеси содержатся в не-
больших количествах и имеют температуру кипения значительно выше или
ниже температуры кипения основного соединения. Для перегонки приме-
няют обычную аппаратуру: перегонную колбу емкостью 10 или 25 мл и
холодильник длиной 150—160 мм. Недостатком является то, что большое
количество жидкости после перегонки остается в круглодонной колбе и
тем самым вещество долгое время находится в нагретой зоне. На рис. 44,А
и Б, 45 и 46 показаны различные типы установок для перегонки. В первых
двух случаях применен обычный холодильник, а в двух других—груше-
видная колба или перегонная пробирка с пальцевидным микрохолодиль-
ником 12]. Универсальная микроаппаратура, которая может быть исполь-
4*
52
Гл. II. Перегонка, возгонка и экстракция
зована для различных операций, включая перегонку, описана в главе III,
раздел VII. Длина грушевидной части колбы (рис. 45) 40 мм, диаметр широ-
кой части 25—27 мм. Емкость перегонной пробирки 10 и 25 мл, грушевидной
Р и с. 44. Установка для полумикроперегопкн.
Л—с обычным прямым холодильником на стеклянном шли-
фе; Б—С обычным прямым холодильником без стеклянного
шлифа; микроприемник справа удерживается I’-образным зажимом.
колбы для перегонки 5, 10 и 25 мл. Боковой отвод перегонной колбы соеди-
нен с трубкой приемника коротким отрезком резиновой трубки (3—4 мм);
диаметр трубки приемника 4—5 мм. Длина микрохолодильника 120 мм,
внешний диаметр 8 мм. Трубку и холодильник через корковую пробку
I. Перегонка
53
вставляют в обыкновенную пробирку, служащую приемником; эта про-
бирка может иметь любые размеры, диаметр горла должен быть достаточен
для того, чтобы вставить трубку и холодильник. Отверстие для холодиль-
ника в пробке делают несколько шире 8 мм, поэтому он держится в пробке
свободно; холодильник закрепляют стеклянной палочкой или спичкой так,
Рис. 45. Установка для полумикропере-
гонки с грушевидной колбой и пальце-
образным холодильником.
Р и с. 46. Установка для полумикро-
перегонки с сосудом для перегонки
в виде пробирки и пальцеобразным хо-
лодильником.
/—пробирка для перегонки иа 10 или 25 мл;
2 —бусинки для кипячения; 3 — надрез на
пробке для Сообщения с атмосферой (если
пробка вставлена в пробирку); 4 — второе воз-
можное положение пробки (пробка лежит на
приемнике); 5—микрохолодильник.
чтобы было сообщение с атмосферой. Пробку неплотно вставляют в пробир-
ку или сбоку на пробке делают вертикальный вырез, как показано на
рис. 46.
Основное требование, которое предъявляется к любой аппаратуре для
полумикро- и микроперегонок, состоит в точном измерении температуры,
при которой отводятся пары жидкости. При обычных перегонках приме-
нение термопар неудобно, использование обычных ртутных термометров
связано с трудностями, применение же термометров погружения, не говоря
об их высокой стоимости, не решает вопроса, так как не всегда возможно
полное погружение. Применение обыкновенных термометров, установ-
ленных, как показано на рис. 45 и 46, дает лучшие результаты, чем
5 4 Гл. II. Перегонка, возгонка и em'iiipctKHiHt
пользование термометрами полного погружения или измерение темпера-
туры бани при условии соблюдения всех мер предосторожности и внесения
поправок на выступающий ртутный столбик [3].
Жидкость помещают в колбу и в нее вносят два кипятильных камешка
размером с виноградное зернышко. Следует проверить все соединения;
отводную трубку и трубку приемника соединяют в стык. Холодильник
и трубку опускают в пробирку на 2/.. ее длины. Для микроперегонки в боль-
шинстве случаев обогрев на бане непригоден; для нагревания пользуются
пламенем микрогорелки, передвигая его под колбой так, чтобы пары подни-
мались очень медленно и столбик ртути достиг верхнего края отвода до
начала образования конденсата. Таким образом, шарик термометра нагре-
вается до температуры паров. При прекращении подъема ртути отмечают
температуру и нагревание продолжают до появления капель в соединитель-
ной трубке и затем в приемнике; скорость перегонки контролируют по уве-
личению объема жидкости в приемнике. Если калибровку термометра про-
водить по «полному погружению», то необходимо вводить соответствующую
поправку на выступающий столбик ртути. Если калибровку вели по 76-мйл-
лиметровой шкале, то поправка на выступающий столбик не нужна. Жела-
тельно калибровать подобные термометры по эталонным жидкостям
(гл. IV, разделы I, И и II, 1). Перегонку ведут так, чтобы получить не-
сколько фракций. К концу перегонки, когда в колбе остается мало жидко-
сти, во избежание перегрева медленно двигают горелку, чтобы скорость
отгонки была 0,2—0,3 мл!мин. После окончания перегонки соединительную
трубку отнимают и холодильник промывают ацетоном.
Для простой перегонки количеств меньше 1 мл и для фракционной пере-
гонки можно применять одинаковую аппаратуру; обе операции описаны
в следующем разделе.
3. Фракционная полумикроперегонка
Лабораторной фракционной перегонке посвящено множество статей;
подробный обзор дан в томе IV настоящей серии. Условия, наиболее благо-
приятные для микро- и полумикроперегонок, изучались Розом[4], Розом,
Уэлшансом и Лонгом [5], Черонисом и Левиным [6]. Эффективность фрак-
ционной перегонки обусловлена следующими факторами: а) высотой колон-
ки, б) типом насадки, в) изоляцией и г) скоростью отвода паров.
Хотя эффективность разделения и возрастает с высотой колонки,
величину последней приходится ограничивать из-за задержки жидкости
в виде флегмы в насадке. Чаще всего при полумикроперегонках высота
колонки составляет 150—200 мм. Для полумикроперегонок были предло-
жены различные конструкции колонок и насадок. Лекки и Юэлл [7] реко-
мендуют колонку со спиралью, Бейкер, Баркенбус и Росуэлл Г8]—колонку,
обвитую лентой, Селкер, Берк и Ланкельма 19]—насадку из концентриче-
ских трубок, Нарагон, Берк и Ланкельма [101, а также Нарагон и Льюис
111]—небольшую колонку со стеклянной центральной трубкой, Боуэр и
Кук [121—насадку в виде спиральной проволоки, Черонис и Энтрикин [13],
а также Черонис и Левин [6] при обычной перегонке применяли насадку
из свернутой стеклянной ваты, а при перегонке с высокой эффективностью—
насадку в виде стеклянной спирали или насадку Подбильняка.
Эффективность колонки следует оценивать по числу теоретических
тарелок не только при идеальных условиях равновесия, но и при реальных
условиях перегонки. Можно считать, что вопрос изоляции успешно решает-
ся применением посеребренной эвакуированной оболочки; в то же время
I. Перегонка
55
необходимо подобрать другие условия эффективной перегонки. Роз, Уэлшанс
и Лонг [5] показали, что эффективность разделения при периодической пере-
понке является приблизительно линейной функцией отношения загружен-
ного количества к ’ задержке части вещества в виде флегмы в колонке.
Уменьшение отношения задержанного количества к скорости перегонки
приводит к повышению эффективности при том же числе теоретических
тарелок и том же времени перегонки. Роз [14] показал, что при уменьшении
скорости прохождения вещества через колонку с 1 до 0,17 мл! мин колонка
без насадки диаметром 6 мм и длиной 300 мм дает увеличение эффектив-
ности от 2 до 17 теоретических тарелок. На рис. 47 [6] графически показана
Р и с. 47. Зависимость эффективности разделе-
ния от скорости перегонки 10 мл смеси равных
объемов метилового спирта и воды.
Длина колонки 160 мм, внешний диаметр 8 мм, спи-
ральная насадка из стеклянных нитей. 1 — 0,5 мл/мин',
2 — 0,3 мл/мин-, 5 — 0,2 мл/мин, 96%-ный метиловый
спирт.
зависимость эффективности разделения от скорости при обычной перегонке
для 50%-ной смеси метиловый спирт—вода (колонка длиной 160 мм с вну-
тренним диаметром 6 мм и спиральной насадкой из стеклянных нитей).
Таким образом, наряду с конструкцией и системой изоляции колонки одним
из важнейших факторов при микрофракционировании является скорость
отбора конденсата. При фракционировании 5—10 мл жидкости рекомен-
дуется практическая скорость отгонки 0,15—0,25 мл!мин в зависимости
от конструкции, изоляции и эффективности колонки. Рядом авторов [ 15—24]
описаны другие типы колонок для перегонки малых количеств.
При выборе аппаратуры для перегонки следует учитывать ее доступ-
ность и стоимость: из упомянутых выше пол у микроколонок выпускаются
только один-два типа. Высокая стоимость колонок не оправдывает себя:
например, колонка стоимостью 550 долл, для полумикроперегонки не
обладает существенными преимуществами по сравнению с колонкой стои-
мостью 15 долл. На рис. 48—50 показаны три типа колонок для обычной
перегонки 5—25 мл жидкости, в которых учтены приведенные выше фак-
торы. Прибор,, изображенный на рис. 48.А, состоит из грушевидной или
кругло донной колбы емкостью 10—25 мл, соединенной с колонкой при
помощи пробки, покрытой станиолем; длина колонки 180 мм, внутренний
56
Гл. И. Пепегснка вот.онка и экьтлакиия
диаметр 8—8,5 мм\ диаметр верхней части 20 мм, что позволяет вставлять
термометр. В качестве эффективной насадки применяют стеклянную вату
специального типа или стеклянные спирали. Узкую часть колонки осторож-
но заполняют 500—600 мг стеклянной ваты при помощи стеклянной трубки
диаметром 4—5 м.и: насадку равномерно распределяют по колонке. В ка-
честве изоляции пользуются слоем асбеста или съемной стеклянной ру-
башкой. В первом случае вокруг колонки обматывают асбестовый шнур.
Рис. 48А. Установка для фрак- Рис. 48ь. Колонка для фрак-
ционной полумикроперегонки. ционной полумикроперегонки
с насадкой в виде стеклян-
ной спирали и вакуумной
рубашкой.
Эвакуированная рубашка из стекла пирекс снабжена несколькими металли-
ческими отражателями, расположенными между секциями рубашки. На
рис. 48Б изображена полумикроколонка со стеклянной спиралью и вакуум-
ной рубашкой; колонка имеет прямой или изогнутый боковой отвод для
соединения с пальцеобразным холодильником.
На рис. 49 и 50 изображены два фирменных [25а] прибора. Первый
имеет рубашку, обогреваемую воздухом; колонка соединена с колбой при
помощи шлифа, другие соединения также выполнены на шлифах; емкость
колбы 25 или 50 мл. Прибор, изображенный на рис. 50, состоит из колбы
емкостью 30 мл и усовершенствованной колонки типа Видмера. Колонка
имеет головку-конденсатор обычного типа; ее стоимость примерно в 3 раза
меньше, чем стоимость колонки, описанной выше (рис. 49). Колонка типа
Вигре также может быть использована в комбинации с колбой Клайзена
и соответствующей изолирующей рубашкой.
На рис. 51 изображена колонка Черониса для полумикроперегонки
с насадкой типа Хели-Грид или Супер-Кул Подбильняка и вакуумной
рубашкой в виде муфты. Колба для перегонки имеет объем 5, 10 или 25 мл
и нагревается электрообогревателем. Колонка соединена со сменным прием-
I. Перегонка
57
ником, снабженным градуированными пипетками (рис. 51), или непосред-
ственно с приемником (рис. 48). Результаты перегонки на этой колонке
приведены на рис. 52. Колонка, изображенная на рис. 48Б, со стеклянной
спиралью в качестве насадки может быть использована для разгонки галоидо-
производных, которые реагируют с насадкой типа Хели-Грид (колонка
на рис.«51).
Рис. 49. Прибор Рис. 50. Прибор для полу- Рис. 51. Колонка для микро-
для полумикропе- микроперегонки типа Видмера. перегонки Черониса с насад-
регонки с рубаш- кой Подбильняка типа Хели-
кой, обогреваемой Грид.
воздухом 1—сменный приемник; 2—стеклян-
ный шлиф 12/18; 3 — съемные
градуированные пробирки; 4—на-
садка; 5—обогреватель.
Для уменьшения задержки флегмы в колонке при перегонке к смеси
часто добавляют высококипящее соединение, или «выноситель», темпера-
тура кипения которого должна быть по крайней мере на 20° выше темпе-
ратуры кипения последней фракции; само собой разумеется, что это соеди-
нение сравнительно инертно и не дает азеотропных смесей. В качестве
таких «выносителей» обычно применяют цимол (т. кип. 175°), дифенил
(т. кип. 254°), аценафтен (т. кип. 277°) и фенантрен (т. кип. 340°). Коли-
чество прибавляемого «выносителя» должно быть несколько больше коли-
чества, необходимого для предполагаемой величины задержки флегмы
в колонке.
На рис. 53 и 54А и Б изображены колонки трех типов, изготовляемые
для полумикроперегонки. Они могут применяться для перегонки как при
атмосферном, так и при уменьшенном давлении. Микроанализатор Под-
бильняка [256] (рис. 53) имеет колбу 1 емкостью 25 или 50 мл со съемным
обогревателем. Колба соединена шлифом 24/40 с колонкой 2 размером 8х
X 300 мм с насадкой типа Хели-Грид. Верхний конец колонки соединен шли-
58
Гл. И. Перегонка, возгонка и экстракция
фом 34/45 с обратным холодильником 3 и отводом для дистиллята; это отвод-
ное устройство можно регулировать вручную (4) или при помощи соленоида 5.
Холодильник связан шлифом 19/38 (6) с приемником 7, который через
стеклянный кран сообщается с атмосферой или вакуумом 8. Приемник
соединен при помощи другого шлифа 19/38 (9) с приемником-«пауком» 10,
который имеет три сменные пробирки И на 2, 5 и 25 мл. Эффективность
колонки при скорости перегонки 25—50 мл/час составляет от 45 до 60 теоре-
тических тарелок.
Объем дистиллата,г:л
Рис. 52. Кривая перегонки смеси из четырех компонентов на
колонке для полумикроперегонки (рис. 51).
Исходная смесь: 1,0 мл бензола, 1,0 мл н-гептана, 1,0 мл толуола. 1,0 мл
этилбензола, 3 мл даутерма (для замедления перегонки). Общая загрузка
смеси без выносителя 4,0 мл. 1—бензол; 3—н-гептан; толуол; 4—этил-
бензол.
На рис. 54А изображена колонка для полумикроперегонки, которой
можно пользоваться как для макро-, так и для полумикроколичеств в пре-
делах 50—500 мл со сменными колбами емкостью 200, 500 и 1000 мл. Обо-
грев регулируют автотрансформатором и сферической рубашкой (Гласс-
Кол). Насадка колонки (11 X 460 мм) представляет собой спираль из нержа-
веющей стали. Головка колонки имеет регулирующее устройство с соленои-
дом и магнитом для контроля перегонки; колонка соединена с градуирован-
ным приемником. Задержка флегмы в колонке достигает 9—10 мл жид-
кости.
На рис. 54Б изображена установка для тонкого фракционирования
Тодда |25в], которая изготовляется для перегонки количеств от 5 мл до
нескольких литров. Основные черты установки следующие: а) три сменные
колонки длиной 90 см различного диаметра, наименьший диаметр (внутрен-
ний) 5 мл\ б) насадка в виде спирали из нержавеющей стали или стекла;
в) обогреватель, позволяющий вести перегонку в адиабатических условиях
и допускающий обзор всех частей установки. При перегонке 2 мл жидкости
задержка флегмы в колонке не должна превышать 0,4 мл, однако при пере-
гонке малых количеств это значение лежит ближе к 1 мл, чем к 0,5 мл.
Колонка дает хорошие результаты при перегонке 5—50 мл\ ее эффектив-
ность составляет от 30 до 50 теоретических тарелок.
Рис.
53. Микроанализатор Подбильняка
и регулируемым устройством для
с насадкой типа Хели-Гри
отвода дистиллята.
Р и с. 54А. Колонка для полумпкроиерегоики.
Рис. 54 Б. Установка
Тодда для фракциони
рования.
I. Перегонка
61
4. Фракционная микроперегонка
Вопросы, связанные с перегонкой количеств меньше 1 мл, в частности
100—200л, нельзя считать полностью разрешенными. Метод, предложенный
Эмихом [26, 27], достаточно прост и позволяет перегнать 1—5 капель жидко-
сти. На рис. 55 изображен прибор в виде стеклянной трубки длиной 60 мм
и 4—5 мм в диаметре. Один конец трубки запаивают и к нему припаивают
стеклянную трубку или палочку длиной 50 мм\ это позволяет удобно дер-
жать трубку. На дно трубки около запаянного конца помещают немного
сухого асбеста (количество асбеста должно быть достаточным для впиты-
вания всей перегоняемой жидкости). Середину трубки нагревают на пламени
горелки до образования небольшого сужения, как показано на рис. 55,
после чего всю трубку прогревают до полного удаления влаги. Трубку
хранят в сухой закрытой пробирке. При перегонке жидкость капиллярной
пипеткой вносят на слой асбеста; ни одна капля не должна попасть на
стенки трубки. Придерживая трубку одной рукой под углом в 45°, вращают
Р л с. 55. Трубка Эмиха для микрофракционирования.
ее другой рукой так, чтобы дно находилось над пламенем микрогорелки на
расстоянии 20—25 мм. Можно на непродолжительное время приближать
трубку к пламени (при медленном вращении) до начала появления паров
жидкости. Скорость нагревания регулируют так, чтобы после удаления
трубки из пламени и перевода ее в горизонтальное положение происходило
постепенное продвижение кольца конденсата, прошедшего через сужение.
Каплю дистиллата отбирают капиллярной пипеткой или капилляром, слу-
жащим для определения температуры кипения. При разделении несколь-
ких капель жидкости на 8—10 фракций применяют капилляры длиной
80—90 мм и диаметром 0,5 мм. После отбора жидкости конец капилляра
запаивают и жидкость переводят в запаянный конец центрифугированием;
другой конец капилляра насухо вытирают и запаивают, а затем помещают
его в отделение штатива за соответствующим номером. Капилляры вскры-
вают для определения физических констант или других свойств жидкости.
Если перегонке подвергают одну каплю жидкости и полученные фракции
непосредственно используют для определения температуры кипения, то
применяют капилляры с внешним диаметром 0,2—0,4 мм, внутренним диа-
метром 0,1 мм и кончиком капилляра длиной 10 мм. Для отбора пробы
кончик капилляра погружают в каплю отогнанной фракции. Капиллярную
трубку запаивают и температуру кипения определяют либо немедленно,
либо после отбора нескольких фракций. Остатки конденсата центрифугиро-
ванием сбрасывают на дно и процесс перегонки повторяют до полной пере-
гонки жидкости.
Мортон и Махони [28] усовершенствовали метод Эмиха таким образом,
что он позволяет получать 30—70 фракций из одной капли весом около
25 мг. При достаточно тщательной работе этот метод дает хорошие резуль-
таты. Начинающим исследователям рекомендуется поупражняться на капле
смеси равных количеств бензола и ксилола.
Капилляр для перегонки изготовляют из трубки мягкого стекла
(12—14 мм), оттянутой в виде капилляра с внутренним диаметром 1,5—2 мм.
Отрезки длиной 130 мм запаивают на одном конце; запаянный кончик
(>2
I'.i. II. Перегонка, возгонка п ./кен111цкции
можно раздуть в виде шарика. Стеклянную вату растирают в ступке; капил-
ляр неплотно заполняют на 20 мм образовавшимся порошком. На капил-
ляре делают сужение; верхнюю часть его над сужением обертывают мокрой
фильтровальной бумагой. Подобный капилляр изображен на рис. 56.
Капилляр помешают в медный обогревательный блок (показан схема-
тически на рис. 57) шириной 38 мм и высотой 150 мм с двумя отверстиями
диаметром соответственно 6 и 8 мм п глубиной 95 мм. В первое отверстие
вставляют термометр, а во второе—капилляр, обернутый тонким .листом
(1 мм) асбеста. Для изоляции от нагретой медной поверхности вместо асбест а
можно применять стеклянную трубочку.
Р и с. 5fj. Капн.|.тя|)ы
д. 1я фр акционирования.
Р и с. 57. Медный блок для нагревания
кап и.т.т яров д.*| я фракционирован и я
Капилляр для перегонки можно взвесить до внесения в него капли
(ерегоняемой жидкости. Капилляр с бумагой для конденсации и изолирую-
щей рубашкой помещают в блок. Нагревание ведут постепенно небольшим
пламенем газовой горелки, помещаемой под основанием блока. Бумагу
увлажняют, для охлаждения полезно также продувать тонкую струю
воздуха. Если применение воздуха нежелательно, то капилляр обматывают
не бумагой, а слоем ваты, закрепленным тонкой медной проволокой; ват\
увлажняют эфиром, пары которого удаляют отсасыванием. После появле-
ния первой капли над сужением нагревание прекращают, слой асбеста
удаляют и капилляр для перегонки центрифугируют в течение 2---3 мин.:
после этого капилляр вставляют в рубашку (которую тем временем охлаж-
дают) и вносят в блок. Эту операцию повторяют 3—4 раза. В каждом случае
необходимо придерживаться наименьшей температуры, при которой над
сужением в течение 1 —1,5 мин. конденсируется достаточное для определе-
ния количество жидкости. Полученные фракции отбирают в капилляры для
определения температуры кипения, как было описано в предыдущем раз-
деле. 40—50 капилляров хранят в штативе с пронумерованными отвер-
стиями или в большой пробке с вырезанными отверстиями. При хорошо
J. Перегонка
63
налаженной работе можно производить отсчеты температуры во время
центрифугирования капилляра. Нельзя допускать‘во время отбора фрак-
ций, чтобы блок охлаждался больше, чем на 2°. Ошибки могут происте-
кать из-за перегрева рубашки, слишком большого излучения тепла верхней
частью блока, недостаточного охлаждения и невнимательности при работе.
Обычно эти факторы оказывают незначительное влияние, за исключением
перегонки высококипящих жидкостей, когда приходится обращать особое
внимание на охлаждение поверхности.
Рис. 58. Прибор Крейга
для мнкроперегонки [32].
Высококипящие жидкости рекомендуется перегонять в вакууме. Аппа-
ратура для микроперегонки с капиллярами была описана Гетлером и Фай-
ном 1291, Гетлером [30] и Редеманном [311. Особого внимания заслуживают
приборы для перегонки микроколичеств Крейга [32], а также Гулда, Холц-
мана и Ниманна [33]. Прибор Крейга изображен на рис. 58.
В приборе Гулда, Холцмана и Ниманна не требуется периодического
отбора дистиллата капиллярной пипеткой. Перегонку в приборе, изобра-
женном на рис. 59, можно производить как при атмосферном давлении,
так и в вакууме; при непрерывной перегонке возможен отбор четырех фрак-
ций объемом порядка микролитра. Наряду со сложностью конструкции,
недостатком прибора, как и всей аппаратуры для микроперегонки, является
невозможность тщательно контролировать флегмовое число и скорость
нагревания. Колбочку 12 (рис. 59) емкостью 0,6—0,7 мл соединяют с колон-
кой 10 длиной 150 мм и внутренним диаметром 2,5 жж,, снабженной спи-
ралью 11 из хромелевой проволоки № 30 с 3—4 витками на 1 см. Колонка
снабжена посеребренной вакуумной рубашкой 8 диаметром 15 жж, эвакуи-
рованной до 103 жж; вдоль колонки нанесены две прозрачные полосы,
которые позволяют вести наблюдение за перегонкой. Обогреватель 13 на
рубашке 8 обычно используется только в тех случаях, когда необходимо
удалить малолетучие вещества из колонки после окончания перегонки.
64
Г.i. II. Перегонка, возгонка и экстракция
В головке колонки находится термопара 9 внутренним диаметром 0,5 мм
и толщиной стенок 0,1 мм, которую опускают на 5—10 мм ниже верхней
части посеребренного слоя. Холодильник 1—2 устроен так, что конденсат
собирается на оттянутой части 5, заполняет капилляр 6 диаметром 0,2 мм,
связанный с кончиком 5, а затем стекает в приемник 7 емкостью 45Х. При-
емник укрепляют таким образом, чтобы при вращении под стекающим кон-
денсатом можно было устанавливать различные капилляры. Вода входит
в холодильник через отверстие 1 и выходит через отверстие 2, откачку
Р и с. 59. Прибор Гулда, Холцмана и Ниманна
для микроперсгонки [33].
/1—часть установки (холодильник — приемник); Б—капил-
ляры (вид сверху).
системы производят через отвод 3. Нагревание осуществляют при помощи
металлического блока или парафиновой бани в стеклянном сосуде. Реко-
мендуемая скорость перегонки 5—20 'KImuh. В конце раздела дан обзор
всех типов аппаратуры для перегонки.
5. Перегонка при уменьшенном давлении
Микроперегонку в вакууме рекомендуется проводить при следующих
условиях: а) соединение подвергается пиролизу, окислению или перегруп-
пировке при перегонке при атмосферном давлении; б) температура кипения
вещества выше 200°; в) температура кипения вещества ниже 200°, но его
количество слишком мало. При перегонке в вакууме необходимо учиты-
вать стоимость и применимость аппаратуры. Например, для перегонки
5—25 мл жидкости пользуются аппаратурой стоимостью 25—300 долл.
I. Перегонка
65
Для перегонки количеств, меньших 0,5 мл, применяет аппаратуру двух
типов: переконструированную установку Гулда—Холцмана—Ниманна
(рис. 59) и прибор Бабкока (рис. 63), который легко может быть изготовлен
из стеклянных трубок.
В литературе описано большое число приборов различной сложности
для перегонки в вакууме [34—50]. Ниже рассматриваются только те при-
боры, при пользовании которыми получены хорошие результаты и которые
имеют невысокую стоимость или могут быть легко изготовлены. Для пере-
гонки 1—25 мл жидкости пользуются установками, изображенными на
Рис. 60. Прибор с колбой Клайзена
для полумикроперегонки при уменьшенном
давлении.
Рис. 61. Прибор Бернхауэра
для перегонки приуменьшенном
давлении.
рис. 60 и 61. Прибор на рис. 60 дешев и может быть легко собран, но тре-
бует смены приемника для каждой фракции. Грушевидная колба Клайзена
1 на 25 или 10 мл снабжена боковым отводом длиной ПО—140 мм. Прием-
ником служит пробирка 2 длиной 20 см с боковым отводом; если перего-
няют небольшое количество жидкости, то длину пробирки уменьшают
до 100—120 мм и закрытому концу придают форму конуса. Отвод колбы
Клайзена проходит через каучуковую пробку, в которую вставляют также
пальчиковый холодильник 3. Приемник соединяют с другой пробиркой 4
с боковым отводом длиной 20 см, которая является ловушкой и присоеди-
нена к насосу. Колбу нагревают на маленькой масляной бане, причем при-
нимают все необходимые меры предосторожности при микроперегонке
в вакууме. При смене приемника вакуум отключают, ловушку отсоединяют,
приемник осторожно снимают и немедленно заменяют другой сухой про-
биркой. Если это условие не соблюдать, то на микрохолодильнике может
5 Заказ № 119
66
Гл. II. Перегонка, возгонка и экстракция
осесть влага, которую перед установкой нового приемника следует снять
сухой чистой тряпочкой.
На рис. 61 изображен прибор Бернхаузра для непрерывной перегонки
в вакууме. Этот прибор состоит из колбы Клайзена емкостью 10 мл, холо-
дильника с рубашкой и паука с тремя приемниками-пробирками. Смену
приемников осуществляют легким поворачиванием паука, который при-
соединен непосредственно к отводу колбы. Этот прибор может быть исполь-
зован для перегонки 2—5 мл жидкости; перегонка количеств меньше 1 мл
дает неудовлетворительные результаты. Обращение с прибором требует
осторожности, так как боковой отвод колбы Клайзена легко сломать.
Для успешной перегонки полумикроколичеств в вакууме пользуются
колонками, изображенными на рисунках 51, 53, 54А и 54Б. Эти приборы
Рис. 62. Прибор Шрадера и Рицера
для микроперегонки при уменьшен-
ном давлении.
Рис. 63. Прибор для микропере
гонки при уменьшенном давлении
(по Бабкоку) 151].
имеют грушевидные колбы емкостью 25 и 30 мл и могут использоваться
для перегонки количеств более 10 мл. Автор установил, что для пере-
гонки 5—10 мл наиболее удобны микроколонки, изображенные на
рис. 48Б и 51. Скорость отгона дистиллата не должна превышать
0,2—0,25 мл!мин.
На рис. 62 изображен прибор Шрадера—-Рицера, рассчитанный на за-
грузку 0,5—2 мл вещества и задержку 0,8—0,12 г флегмы в колонке. Пло-
скодонная колба емкостью 4 мл снабжена отводом со стеклянной пробкой
и колонкой длиной 120 мм и внутренним диаметром 5 мм, припаянной па
конце. Колонка имеет насадку типа Вигре и окружена эвакуированной
рубашкой. Трубкой диаметром 5 мм колонку соединяют с приемником,
который содержит 9—10 капилляров емкостью 0,1 мл, расположенных по
окружности; замену капилляров производят поворотом приемника вокруг
шлифа соединительной трубки. Холодильник отсутствует, в случае необ-
ходимости охлаждения соединительную трубку обвертывают кусочком
ткани, содержащей порошкообразную твердую углекислоту. Вакуумную
линию присоединяют к отводу в нижней части приемника. Плоское дно
I. Перегонка
67
колбы покрывают слоем в 1 мм чистого песка или таким же слоем карбида
кремния (величина частиц 30 меш). Пробу для перегонки заливают в колбу
и нагревают ее на масляной бане с механическим перемешиванием. Темпе-
ратуру измеряют термометром, установленным в масляной бане. Для полу-
чения хороших результатов температуру масляной бани следует регулиро-
вать так, чтобы за каждые 3 мин. отгонялись 1—2 капли жидкости.
Для микроперегонки в вакууме количеств, меньших 0,5 мл, применяют
прибор Гулда и сотрудников. При отсутствии этого прибора пользуются
простой конструкцией Бабкока [51], изображенной на рис. 63. Трубку
длиной около 225 мм и внешним диаметром 6 мм запаивают на одном конце,
после чего выдувают шарик 1, слегка приплюснутый в нижней части. На
трубку под шариком 1 надевают кружок толщиной 8 мм, вырезанный из
резиновой пробки, после чего с одной стороны трубки выдувают шарик 2.
Затем резиновый кружок устанавливают непосредственно над шариком 2
и выдувают шарик 3. Рубашку 4 изготавливают из пробирки длиной 200 мм,
в нижней части делают отверстие, достаточное для прохода шарика 3,
а также отверстие 5 шириной 5 мм, прокалываемое проволокой в размяг-
ченном стекле. Трубку для перегонки устанавливают под углом 45°, после
чего в шарик 1 капиллярной пипеткой добавляют последовательно 0,1 и
0,2 мл воды и краской делают соответствующие отметки на шарике. Уста-
новка в собранном виде изображена на рис. 63. Вещество загружают в ша-
рик 3 капиллярной пипеткой. Секцию трубки 6 для охлаждения заполняют
ледяной водой и трубку устанавливают под углом 45° так, чтобы шарик 3
полностью погружался в масляную баню, а шарик 2 находился на верхней
стороне трубки. Верхнюю часть трубки соединяют с вакуумной линией
и масляную баню медленно нагревают. После отгонки в шарик / достаточ-
ного количества дистиллята нижнюю часть трубки извлекают из масляной
бани, трубку устанавливают под углом 30° и нагревание прекращают.
Заливают ледяную воду через отверстие 5 в секцию 7 для конденсирования
паров в этой области и все устройство медленно вращают вдоль продольной
оси; шарик 2 должен оказаться в нижней части. Шарик 3 погружают в мас-
ляную баню и нагревают до тех пор, пока в шарике 2 не соберется доста-
точное количество дистиллата. Для окончания перегонки шарик вынимают
из масляной бани и откачивание прекращают. Если вода в секции 7 начнет
нагреваться, то ее заменяют холодной водой.
Фракции из шариков 1, 2 и 3 извлекают капиллярной пипеткой. Можно
использовать трубку диаметром 3 мм, которая на одном конце оттянута
в изогнутый капилляр, а на другом раздута в шарик диаметром 15 мм.
Шарик обогревают и при охлаждении постепенно отбирают жидкость из
трубки. Рекомендуется скорость перегонки около 0,1 мл за 10—30 мин.
Отобранные фракции можно перегнать вторично.
По описанной выше методике были разогнаны на три фракции 0,15 г
смеси равных количеств дифенилметана (т. кип. 266°) и диметилфтаЛата
(т. кип. 284°). Общий вес трех фракций составлял 90% от первоначального
количества. Первая фракция содержала 98% чистого дифенилметана,
а третья (шарик 3)—96% чистого диметилфталата.
В табл. 2 приведены различные типы установок для перегонки, а также
их ориентировочная стоимость.
68
Г л. II. Перегонка, возгонка и экстракция
Таблица 2
ДАННЫЕ УСТАНОВОК ДЛЯ ПЕРЕГОНКИ
Тип перегонки Количество жидкости | при перегонке, мл | № рисунка Приблизи тельная стоимость, долл.
Простая 1 2 —25 НА 10,0(1
2 -25 И1> 3.00
2—25 15 2.00
1—25 ' 46 1 .50
Фракционная или
в вакууме 2 —50 43 51 20.00
2—50 ! 51 25,00
10—50 53 300.00
10—50 . 54 А 500.00
10—50 54 Г 300,00
0.1 —0.5 ! 59 300.00
Фракционная 0,1 —0.5 0,1 —0,5 ; 63 _ 55,56 Незначительна >/
В вакууме 2—25 i 60 2,00
С паром 2 -5 2-10 ! 1- 15 ; 1 -20 ‘ 62 61 64 65 15,00 35,00 15,00 5,00
1 ; j 66 2,00
6. Перегонка с паром
Выбор установки для перегонки с паром зависит от количества и при-
роды перегоняемой смеси. Если нежелательны загрязнения из-за резино-
вых пробок, то следует пользоваться стеклянными шлифами; в то же время
при перегонке количеств, больших 20 мл, и при допустимости соединений
с помощью резиновых пробок можно пользоваться обычной установкой для
перегонки с паром, приспособленной для работы с малыми количества-
ми [571. Пар получают в колбе Эрленмейера емкостью 250 мл, а перегонку
проводят из колб на 125 мл. Автор считает применение пальцевидного
холодильника для охлаждения более подходящим, чем применение длинного
холодильника.
Установки для микроперегонки с паром описаны Поцци-Эско [521,
Эрдёшем и Ласло [53], Парнасом и Вагнером |54], Черонисом 155], Черо-
нисом и Энтрикином 1561 и Хоскинсом [57]. Три установки изображены
на рис. 64—66. На рис. 64 показана цельностеклянная установка, являю-
щаяся модификацией прибора Поцци-Эско и Эрдёша—Ласло. Внутренняя
колба на 25 мл стеклянным шлифом связана с насадкой, в которую впаяна
углами стеклянная пластинка, являющаяся отражателем или ловушкой
для пены. Этот прибор предназначен для перегонки 1 —15 мл. Отвод соеди-
нен с паровиком; кран открывают, как только пар начинает образовываться,
и закрывают по окончании перегонки, когда прекратится выделение
пара.
На рис. 65—66 показаны установки, в которых для соединений поль-
зуются резиной. Аппарат на рис. 65 предназначен для объемов 15—20 мл.
Рис. 64. Прибор
из стекла для пере-
гонки с паром.
Рис. 65. Установка для полумикропере-
гонки с паром с пробиркой длиной
20 см [56].
Р и с. 66. Установка для полумикроперегонки
с паром с пробиркой длиной 15 см [55].
7() Гл. II. Перегонка, возгонка и окетракцип
Он состоит из металлической водяной бани с несколькими отверстиями
в крышке. Одно из отверстий закрывают резиновой пробкой № 9, в которую
вставлена пробирка 1 длиной 200 мм так, чтобы при вставленной пробке
пробирка почти доставала дна бани. Другое отверстие 2 закрывают проб-
кой № 6, в которую введена загнутая на конце трубка диаметром 4—5 мм,
служащая для выхода пара. Эту трубку каучуком соединяют с трубкой о
того же диаметра, которая служит для пропускания пара через жидкость
в пробирке 1 (длина трубки 210—220 мм) и доходит почти до дна пробирки.
Трубка для выхода дистиллата с паром согнута па высоте 40 мм над про-
биркой и соединена с системой охлаждения. Желательно, чтобы эта трубка
имела диаметр 5—6 мм для предотвращения захлебывания и переброса
вещества. Стеклянную трубку 4 (диаметр 4—5 мм, длина 300—350 мм) при
помощи пробки также вставляют в крышку бани и она почти достигает дна
бани, являясь регулятором давления. Оставшиеся отверстия в крышке
бани плотно закрывают пробками. Металлическую баню надежно закреп-
ляют на кольце и нагревают до подъема воды в трубке 4 и появления пара
в выходной трубке. После этого горелки немедленно отставляют и через
30 сек. отводную трубку присоединяют к приемнику, после чего нагревание
возобновляют. Пламя регулируют так, чтобы брызги не достигали середины
отводной трубки. В качестве приемника пользуются пробиркой длиной
200 мм; если микрохолодильник недостаточен для полного охлаждения
паров, то под приемник подставляют стакан с холодной водой.
При достаточном навыке перегонка с паром занимает немного времени;
при этом объем 30—40 .ил может быть разделен на 2—3 порции. Если про-
исходит вспенивание, то количество перегоняемого вещества следует умень-
шить до 5—7 мл. Вспенивание может быть также уменьшено за счет рас-
ширения нижней части пробирки в виде круглодонной колбы. Пробирку
закрывают резиновой пробкой, после чего ее нижнюю часть нагревают на
пламени горелки и осторожно раздувают. Для уменьшения вспенивания
в пробирку на 20 мм выше расширения помещают слой стеклянной
ваты. Это расширение увеличивает емкость прибора и предотвращает вспени-
вание.
Если количество вещества мало и не требуется металлической водяной
бани, то можно применить конструкцию, изображенную на рис. 66. Колбу
Эрленмейера емкостью 250 мл закрывают резиновой пробкой № 9 или кор-
ковой пробкой № 20, диаметр горла колбы около 40 мм. В пробку встав-
ляют пробирку длиной 150 мм так, чтобы верхняя ее часть выступала на
20 мм, и две трубки диаметром 4 мм. На нижней части пробирки делают
расширение в виде круглодонной колбы, как это описано выше. Пробирку
закрывают пробкой, в которую вставлены 2 трубки (4 мм); трубка длиной
160—170 мм предназначается для подачи пара, ее изгибают таким образом,
чтобы один конец доходил до дна пробирки, а другой соединился с отводом
для пара из колбы Эрленмейера. Другую трубку, служащую для выхода
дистиллата с паром, также сгибают и соединяют с системой охлаждения.
В колбу Эрленмейера заливают 100—125 мл воды, на дно помещают не-
сколько кипятильников для равномерного кипения. Пробку с пробиркой
плотно вставляют в горло колбы. В одно из отверстий вводят трубку длиной
300—350 мм для регулирования давления, доходящую почти до дна колбы.
Другую трубку для подачи пара сгибают и соединяют встык с отводной
трубкой пробирки при помощи небольшого куска резиновой трубки. Трубку
для отвода дистиллата и пара соединяют с приемником, а холодильник—
с системой охлаждения, после чего установку можно использовать для
перегонки.
II. Возгонка
71
II. ВОЗГОНКА
1. Общие положения
В предыдущей главе было указано, что при работе с малыми количе-
ствами твердых веществ при очистке нередко предпочитают возгонку кри-
сталлизации, так как при возгонке потери вещества значительно меньше.
Возгонкой можно пользоваться для очистки индивидуального соединения
или для разделения нескольких веществ в смеси. Однако фракционную
возгонку для очистки вещества применяют редко, так как трудно провести
серию последовательных возгонок в одном и том же сосуде.
Теоретически любое твердое органическое соединение, которое перего-
няется без разложения при атмосферном давлении или в вакууме, может
быть возогнано. Возгонку при очень малых давлениях с трудом можно
отличить от молекулярной перегонки. При молекулярной перегонке пробег
молекул от испаряющей до конденсирующей поверхности не сопровождается
установлением динамического равновесия между жидкой и парообразной
фазами. Возгонка при очень малых давлениях происходит при аналогичных
условиях, за исключением того, что испарение идет непосредственно при
твердой фазе. Если испаряется жидкая фаза (жидкость или расплав),
то этот процесс можно считать псевдосублимацией, или псевдовозгонкой,—
термин, который на первый взгляд может показаться излишним. Темпера-
туры, при которых начинается отделение молекул при возгонке, точно не
установлены. Однако были сделаны попытки определить температуру прак-
тической возгонки [58] как низшую температуру, при которой после вы-
держивания вещества в течение 20 мин. в специальном аппарате появляется
возгон, различимый под микроскопом. Хотя температуры возгонки и не
были точно установлены, можно пользоваться данными температуры и
давления, при которых возгонка идет с определенной скоростью в приборе
с установленным расстоянием между поверхностями возгонки и конденсации.
Эффективность возгонки определяют следующие основные факторы:
а) природа возгоняемого вещества, б) давление, при котором происходит
возгонка, в) градиент температуры между поверхностями возгонки и кон-
денсации, г) конструкция прибора для возгонки, в частности расстояние
между поверхностями возгонки и конденсации, д) наличие нелетучих при-
месей в возгоняемом веществе.
Природа возгоняемого вещества, в частности упругость паров кристал-
лов и их строение, определяет его способность к возгонке; если упругость
паров кристаллов очень невелика, то скорость возгонки может быть мала
настолько, что процесс становится практически невыгодным. Так, например,
нафталин, бензойная и салициловая кислоты и антрацен уже при атмосфер-
ном давлении дают хорошие кристаллические возгоны, а другие вещества
[59, 60], например, сахароза и лактоза, не возгоняются при давлении Юр,
L-лейцин (т. пл. 287—288°) возгоняется медленно, фенолфталеин
(т. пл. 260°)—очень медленно, а кофеин (т. пл. 236°)—очень быстро по срав-
нению с двумя предыдущими веществами.
Эвакуирование прибора для возгонки значительно уменьшает вероят-
ность столкновения между молекулами воздуха и молекулами возгоняемого
вещества. Большинство веществ, которые перегоняются при атмосферном
давлении, могут быть возогнаны в хорошем вакууме даже при значитель-
ном расстоянии между поверхностями возгонки и конденсации. Большое
число органических соединений (1—10 мг) может быть легко возгоняем при
вакууме 1—5 мм. Для веществ, подобных аминокислотам, которые не пере.
72
Г л. II. Перегонка, возгонка и экстракция
гоняются ни при атмосферном давлении, ни в обычных приборах для пере-
гонки в глубоком вакууме, для возгонки необходим вакуум порядка
10—50 р. Желательно, чтобы разрежение в приборе было ниже, чем упру-
гость пара вещества при температуре плавления.
Скорость конденсации зависит от температуры поверхности испарения
и конденсирующей поверхности. Скорость накопления возогнанных кри-
сталлов будет высокой при большой скорости парообразования и низкой
температуре конденсирующей поверхности. Однако нельзя считать, что
эти условия благоприятствуют разделению путем возгонки, так как быстрое
испарение не способствует фракционированию и отделению примесей; более
того, быстрое охлаждение и образование кристаллов ведет к образованию
твердой микрокристаллической корки на стенках охлаждающей поверхно-
сти и к образованию хлопьев кристаллов, которые легко отваживаются
при перемещении охлаждающей поверхности. Для веществ с температу-
рами плавления 40—100° возгонку следует проводить при температуре по
меньшей мере на 10° ниже температуры плавления. Если вещество плавится
между 100 и 200°, то температура возгонки должна быть на 50—80° ниже
температуры плавления. При температурах выше 200° эта разница должна
достигать 100—150°. Температура конденсирующей поверхности может
меняться в пределах от температуры на несколько градусов ниже точки
плавления сублимата до температуры проточной воды. Если возгон должен
быть использован для кристаллографических работ, то температура кон-
денсирующей поверхности должна быть ниже температуры сублимата;
это условие благоприятствует медленному росту аутоморфных кристаллов
[61, 62]. С другой стороны, образование твердой корки мелких кристаллов
не является недостатком при очистке кристаллических веществ или опреде-
лении температуры плавления, а в некоторых случаях этот способ предпоч-
тительнее. Корку кристаллов можно удалить острым лезвием микрошпа-
теля или, лучше, смыть ее небольшим количеством растворителя.
Расстояние между поверхностью испарения и конденсирующей поверх-
ностью имеет решающее значение для соединений с очень малой упруго-
стью пара. Кемпф [63] установил, что для ряда соединений возгонка про-
исходит при расстояниях от поверхности испарения до конденсирующей
поверхности 0,1—0,01 мм, в то время как при расстоянии 25 мм конденса-
ция не имеет места. Указанное расстояние должно быть как можно меньше;
практически не применяют даже расстояния в 1 мм вследствие возможности
разбрызгивания твердого возгона. В приборах с шлифами это расстояние
неизменно, при применении резиновых пробок его можно изменять. Для
большинства возгонок в вакууме расстояние между поверхностью испаре-
ния и конденсирующей поверхностью составляет 7—25 мм. В приборах
с стеклянными шлифами для большинства случаев наиболее подходит рас-
стояние 10 мм. Чем больше расстояние между поверхностью испарения
и конденсирующей поверхностью, тем ниже должно быть давление для обес-
печения эффективной возгонки.
Если возгоняемое вещество содержит нелетучие примеси, то последние
могут образовать пленку на поверхности и, таким образом, полностью
прервать возгонку. При молекулярной перегонке образование «движущейся
пленки» препятствует образованию нелетучего слоя. В случае образования
этого слоя и прекращения возгонки рекомендуется разобрать прибор и рас-
тереть возгоняемое вещество в маленькой агатовой ступке; после этого его
рассыпают тонким слоем и возгонку возобновляют. Если это не достигает
цели, то конденсирующую поверхность удаляют, добавляют несколько
капель растворителя и образовавшийся раствор распределяют так, чтобы
II. Возгонка
73
он равномерно покрыл всю поверхность испарения. После удаления раство-
рителя возгонку продолжают.
В настоящей работе не проводится сравнения существующих приборов
для микровозгонки и не рассматривается способность веществ к возгонке.
В гл. VII тома IV настоящей серии Типсон приводит подробный обзор,
посвященный возгонке больших и малых количеств. Автор настоящей
работы ограничился описанием микроаппаратуры, которая может быть
использована или приспособлена для обычной возгонки, возгонки в вакууме
и возгонки под микроскопом.
2. Возгонка при атмосферном давлении
Сравнительно небольшое число соединений, обладающих высокой упру-
гостью пара, может быть возогнано при атмосферном давлении на часовом
или предметном стекле. К таким соединениям относятся нафталин, бензой-
ная и салициловая кислоты, а- и |3-нафтол, нитрозо-|3-нафтол, камфора,
йодоформ, гексаметилентетрамин (уротропин), ацетанилид, уретан и суль-
фонал. Микроколичества этих веществ могут быть возогнаны уже на водяной
бане [64]. Кристаллы растирают в мелкий порошок [64, 65], который рас-
сыпают на часовом стекле, оставляя по краям кромку. Часовое стекло
устанавливают на водяной или песчаной бане или на асбестовой сетке на
такой высоте над микрогорелкой, чтобы возгонка шла медленно в течение
0,5—2 час. Нагревательные блоки или другие металлические поверхности
вызывают быструю диффузию паров, если не регулировать температуру.
Второе часовое стекло большего размера служит крышкой и конденсирую-
щей поверхностью. Регулируют пламя и после начала осаждения пленки
на конденсирующей поверхности оставляют его неизменным до почти пол-
ного прекращения возгонки, время от времени контролируя ее. Очень хоро-
шим методом [66, 67] разделения малых количеств веществ при возгонке
смеси является возгонка с одного стеклышка на другое, причем держат их в
руках. Однако при очистке микроколичеств органических соединений мед-
ленная возгонка на предметном стекле по описанной выше методике дает
лучшие результаты, чемболее быстрая возгонка, когда стекла держат в руках.
Предметное стекло с углублением кладут на металлический обогрева-
тельный блок или электрическую плитку; можно пользоваться также асбе-
стовой сеткой, отрегулировав соответственно высоту кольца (подбирается
такая высота пламени, чтобы при вертикальной установке шарика термо-
метра в центре сетки заданная температура достигалась в течение 5 мин.).
Предметное стекло с веществом ставят рядом с термометром, добавляют
1—2 капли соответствующего растворителя, образовавшийся раствор пере-
мешивают микрошпателем в углублении на стекле так, что в результате
этого растворитель быстро испаряется и образуются новые мелкие кристал-
лы. Когда весь растворитель испарится, пламя регулируют до получения
необходимой температуры, затем над кристаллами устанавливают обычное
стекло. При появлении первых признаков возгонки покровное стекло осто-
рожно приподнимают и заменяют новым для получения слоя свежепере-
гнанных кристаллов. Возгонку продолжают до прекращения конденсации
(для этого над кристаллами устанавливают другое покровное стекло). Для
отбора различных фракций из смеси покровное стекло заменяют в тот
момент, когда возгонка прекращается, а температура остается неизменной.
После замены покровного стекла температуру постепенно повышают до
образования легкой пленки; после этого пламя регулируют так, чтобы
возгонка проходила очень медленно.
74
Гл. 11. Перегонка, возгонка и экстракции
3. Возгонка при уменьшенном давлении
Многие соединения могут быть возогнаны при уменьшенном давлении,
полученном от обычного вакуумного насоса (1—20 мм); ряд кристалличе-
ских веществ, имеющих высокую температуру плавления и низкую упру-
Рис. 67. Прибор
Эдера для возгон-
ки.
гость пара, испаряются только при давлениях 1 р и ниже.
Возгонку в вакууме можно применять для разделения
или выделения органических соединений из смеси. Ми
кровозгонка в вакууме была использована для выделе-
ния физиологически активных соединений из фармацев-
тических препаратов [68—74] и животных тканей [75],
кофеина из кофе и листьев чая [76—78], кантаридина
из измельченных остатков насекомых [76, 78], сахарина
и бензойной кислоты из пищевых продуктов [79].
На рис. 67—73 изображены приборы для микро-
возгонки. Прибор Эдера [80] (рис. 67) имеет неболь-
шое углубление для возгоняемого вещества; субли-
мат собирают на стеклянной пластинке или круглом
покровном стекле для исследования под микроскопом
или для определения температуры плавления. На
рис. 68 и 69 изображены два прибора для вакуумвоз-
гонки, снабженные холодильниками с водяным охлажде-
нием. На рис. 70 представлен прибор для возгонки по Марбергу [81] с ва-
куумной рубашкой для охлаждения сухим льдом или жидким азотом. На
рис. 71. изображен микроприбор по Вернеру—Клейну [82], в котором
вещество помещают на небольшом часовом стекле под холодильником.
Рис. 68. Прибор для возгон-
ки со стеклянным шлифом
34/35 и водяным холодильни-
ком.
Рис 69. Прибор для возгон-
ки со стеклянным шлифом
29/26 и водяным холодильни-
ком.
Расстояние между возгоняемым веществом и конденсирующей поверхностью
можно изменять, перемещая часовое стекло. Нижняя поверхность холо-
дильника плоская, что позволяет приспособить покровное стекло для от-
бора небольших количеств сублимата.
На рис. 72 и 73 изображены два прибора для микровозгонки, которые
в течение нескольких лет применялись в лаборатории автора. В первом
II. Возгонка
75
(рис. 73) благодаря стеклянному шлифу устанавливается постоянное рас-
стояние 6—6,5 мм между концом холодильника и дном сосуда для возгонки.
Прибор, изображенный на рис. 72, имеет резиновую пробку, так что рас-
Рис. 71. Прибор Вернера—
Клейна для микровозгонки.
Р и с. 70. Прибор Марберга
для возгонки с рубашкой для
поддержания постоянной тем-
пературы.
Рис. 72. Прибор Черониса
для’микровозгонки с холодиль-
ником на резиновой пробке.
Рис. 73. Прибор Черониса
для микровозгонки с холодиль-
ником на стеклянном шлифе.
стояние между возгоняемым веществом и конденсирующей поверхностью
можно изменять [831; это устройство дешевле, кроме того, нет опасности
загрязнить сублимат смазкой*. Альбер предложил конструкцию прибора
для микровозгонки с муфтой. Часть прибора, в которой проводят возгонку,
* Для смазки стеклянного шлифа применяют вакуумную смазку, преимущест-
венно легкую смазку. «Цельвазене» фирмы «Дистиллейшн продакте компани», Рочестер,
Нью-Йорк.
76
Гл. II. Перегонка, возгонка и экстракция
имеет размеры 25x100 мм; нижняя часть представляет собой круглодон-
ную колбу с максимальным диаметром около 30 мм. Холодильник длиной
около 120 мм и шириной 8 мм в средней части имеет конусообразный конец
шириной 24 мм в основании, в последнем проделано отверстие. Это устройство
можно использовать не только для фракционной возгонки, но и для при-
готовления микроколичеств препаратов, как описано в гл. XVI. Другой
тип прибора для вакуумной микровозгонки с полукруглым шлифом описан
в гл. XIII, раздел III, 2 (Ронцио). Оба прибора (рис. 72 и 73) применяли
для очистки 0,5—50 мг органических соединений; для возгонки больших
количеств лучше пользоваться прибором Ропцио (стр. 322).
Применение специальных способов при очистке микровозгонкой опре-
деляется большей или меньшей летучестью примесей по сравнению с лету-
честью возгоняемого вещества. Если вещество неизвестно, то поступают
следующим образом: около 10 мг тщательно размельченного вещества поме-
щают тонким слоем на дно прибора; шлиф холодильника слегка смазывают,
холодильник ставят на место, пропуская через его рубашку слабый ток
воды. Нагревание ведут в неглубокой бане, погружая прибор на 5—6 мм.
При обычных работах достаточно давление 5—20л«л«. Температуру постепен-
но повышают до 45—50° и держат на этом уровне около 30 мин. Если на
нижней части холодильника не образуется легкой пленки сублимата, то
температуру повышают последовательно на 10—15°; при каждой новой
температуре вещество выдерживают 30—60 мин. до возможного появлени5(
налета. После образования около 1 мг сублимата откачку постепенно пре-
кращают, и часть кристаллов с холодильника счищают острым краем шпа-
теля на стеклянную пластинку для изучения под микроскопом и определе-
ния температуры плавления. Холодильник обмывают тонкой струей раство-
рителя, полученный раствор переносят на часовое стекло или в чашку,
откуда кристаллы вновь выделяют после испарения растворителя. Таким
образом можно получить 6—8 фракций и после установления температур
плавления наметить общую схему разделения путем возгонки. Пример
очистки органических соединений фракционной возгонкой детально описан
в гл. XVI, раздел 1,5.
Если известен состав возгоняемой смеси и температура плавления вы-
деляемого вещества ниже 200°, то температуру поддерживают на 10—15
ниже точки плавления и возгоняют около 1 мг до тех пор, пока сублимат
не будет иметь нужную температуру плавления. Очистка ускоряется фрак-
ционированием */3 возгоняемой смеси, отбирают вторую фракцию, которая
обычно является достаточно чистой.
Если выделяемое вещество плавится выше 200° и отсутствуют данные
о температуре и давлении, наиболее благоприятных для возгонки, то лучше
всего начинать при давлении 10—50 у и температуре 100—150°. Если не
удается получить разрежения ниже 1—10 мм, то температуру повышают
до 150—180° и возгонку ведут в течение 6—12 час. и более.
4. Другие приборы для возгонки
На рис. 74 изображен прибор для возгонки Солтиса [84], который
может быть использован для возгонки с уносом вещества. В этом методе
в прибор подают инертный газ, так что парциальное давление паров воз-
гоняемого вещества поддерживается ниже величины давления при положе
нии равновесия (тройная точка) твердого вещества, жидкости и пара. Таким
образом пары возгоняемого вещества уносятся на конденсирующую поверх-
ность. Регулируя скорость пропускания инертного газа, можно проводить
(I. Возгонка
77
возгонку веществ, чувствительных к нагреванию, при низком значении
упругости пара. При возгонке малоокисляющихся соединений в прибор
подают воздух, в случае нестойких к окислению соединений применяют
двуокись углерода] или азот. Прибор на рис. 74 снабжен впаянным круп-
нопористым диском из стекла пирекс, установленным в середине трубки.
Рис. 74. Прибор Солтиса для возгонки [85].
В широком конце трубки установлен пальцевидный холодильник, на дру-
гом конце—короткая трубка с узким капилляром для пропускания газа.
Возгоняемое вещество (обычно 10—100 мг) помещают в узком конце трубки
около пористой пластинки. Скорость газа устанавливают около
50—100 мл/мин, температуру регулируют так, как описано в предыдущем
параграфе.
В большом числе приборов для возгонки сублимат собирают не на хо-
лодильнике. Наряду с прибором Эдера (рис. 67), где вещество сублимирует-
ся на стеклянной пластинке, приборы для возгонки подобного типа были
описаны Гофманом и Джонсоном 185], Бенвенгнином [86], Кемпфом [87],
Р и'с. 75. Трубка с подвижной пленкой для возгонки [89, 90].
Кларком и Хермансом [88]. Простой вертикальный прибор для возгонки
с отбором сублимата на подвижной пленке был описан Гетлером, Умберге-
рои и Гольдбаумом [89]. На рис. 75 изображена трубка для возгонки с под-
вижной пленкой [90]. Эту пленку готовят из целлюлозы, она устойчива по
отношению к большинству реактивов и выдерживает нагревание до 300°.
Полоску пленки 38X150 мм промывают эфиром, высушивают и помещают
в прибор в виде спирали на поверхности, где вещество сублимируется.
Возгоняемое вещество вносят в трубку, которую устанавливают вертикаль-
но в алюминиевом нагревательном блоке. Температуру медленно повышают
до появления сублимата, после чего несколько ее понижают и выдерживают
на одном уровне до прекращения образования кристаллов. Затем темпера-
туру вновь повышают, и выделяющиеся кристаллы образуют слои на раз-
личных участках пленки. После прекращения возгонки прибор разнимают,
пленку извлекают и прикрепляют кнопками к пробковой прокладке на
несколько часов, после чего пленку разрезают на куски с различными фрак-
циями сублимата (приблизительно 3x2 мм). Обратную сторону пленки
смазывают клеем или лаком и отдельные образцы наклеивают на стекло.
Этими образцами пользуются для кристаллографических исследований,
хорошо образованные кристаллы удаляют с пленки микрошпателем и опре-
78
Гл. И. Перегонка, возгонки и экстракции
деляют их температуру плавления на нагревательном столике. Изучении
сублиматов, образующих тонкие слои, будет посвящена специальная работа.
5. Возгонка на нагревательном столике под микроскопом
При работе с малыми количествами вещества применяют установку
Кофлера, подробно описанную в гл. IV, раздел I, 4, в связи с определением
Рис. 76. Простая возгонка под микро-
скопом на нагревательном столике Кофлера.
Образец находится в стеклянном кольце, покры-
том покровным стеклом; кольцо помещено на
стеклянной пластинке, установленной на нагре-
вательном стоянке.
Р и с. 77. Возгонка в чашке на нагре
вательном столике.
Рис. 79. Блок Фишера
для возгонки, установлен-
ный на поверхности с обо-
гревом.
Рис. 78. Возгонка в блоке на нагрева-
тельном столике.
На рисунке видны 'блок, образец, конденсирую-
щая поверхность, покровное стекло и пластинка.
ew Г накуум-
---ному
к НОГ.асц
Р и с. 80. Блок для возгон-
ки на нагревательном сто
1ике при уменьшенном дав-
лении.
Р и с. 81. Блок для возгонки при уменьшенном
давлении с чашкой для образца, установленной н;.
пластинке с покровным стеклом.
Iемпературы плавления; ею можно пользоваться для микровозгонки при
нормальном или уменьшенном давлении. Преимущество микровозгонки
нод микроскопом [73, 91, 921 перед другими методами заключается в том.
нто, располагая несколькими микрограммами вещества, можно следить за
постепенным изменением физических свойств. В простейшем случае веше-
III. Экстракция 79
ство равномерно распределяют на пластинке, помещенной на нагреватель-
ном столике; над пластинкой помещают стеклянное кольцо с покровным
стеклом, которое служит конденсирующей поверхностью (рис. 76). Уста-
навливают термометр (гл. IV, раздел I, 9) и температуру повышают до тех
пор, пока кристаллы не начнут изменять форму; после этого скорость
подъема температуры устанавливают 0,5° в минуту до появления сублимата.
Затем температуру поддерживают на одном уровне в течение всей возгонки.
Одновременно изучают форму кристаллов.
Прибор, изображенный на рис. 77, применяют при возгонке растворов,
а также при изучении экстрактов растительного или животного происхож-
дения. Чашку ставят на нагревательный столик и нагревают до 60°. Каплю
раствора помещают в чашку и выпаривают полностью до добавления сле-
дующей капли; таким образом весь осадок удается собрать на небольшом
участке. После окончания выпаривания над чашкой помещают покровное
стекло и вещество возгоняют при соответствующей температуре, исследуя
образующиеся кристаллы под микроскопом. Блоки Фишера 191] для воз-
гонки изображены на рис. 78 и 79. На дне блоков имеется небольшое отвер-
стие для света, блок центрируют на нагревательном столике и закрепляют
винтами. Вещество помещают на круглое покровное стекло и устанавливают
в углублении, а сверху помещают покровное стекло большего размера,
которое служит конденсирующей поверхностью. Нагревание проводят так,
как описано в предыдущем параграфе. Эти блоки употребляют главным
образом для возгонки нескольких миллиграммов вещества.
Возгонку при уменьшенном давлении проводят в приборах Кофлера
и Дернбаха [92, 93], изображенных на рис. 80 и 81. Высота блока 6 мм,
во избежание искажения изображения верхняя пластинка должна быть
параллельна нижней. Блок соединяют стеклянной трубкой с вакуумной
системой, соединительную резиновую трубку плотно закрепляют зажимом,
чтобы предотвратить перемещение блока. Возгоняемое вещество помещают
на стеклянную пластинку, над которой укрепляют стеклянное кольцо с по-
кровным стеклом, являющимся конденсирующей поверхностью; это стекло
закрывают верхней крышкой блока. Все пришлифованные части слегка
смазывают вакуумной смазкой, блок устанавливают в центре нагреватель-
ного столика и соединяют с резиновой трубкой. Установку производят так,
чтобы все кристаллы оказались в поле зрения микроскопа. Включают
вакуум, температуру постепенно повышают и определения проводят, как
описано в предыдущих разделах.
III. ЭКСТРАКЦИЯ
1. Общие положения
Настоящий раздел посвящен главным образом вопросу очистки от при-
месей путем выделения органических соединений из смеси. Фракциониро-
вание экстракцией детально описано Крейгом и Крейгом [94] в томе III
настоящей серии. В данном разделе рассматриваются: а) аппаратура для
микроэкстракции твердых веществ, б) аппаратура для микроэкстракции
жидкостей и в) выбор растворителя.
2. Аппаратура для микроэкстракции твердых веществ
Аппаратура, применяемая для экстракции малых количеств и включаю-
щая системы с сифонированием или просасыванием, описана рядом авторов
80
Г.ч. II. Перегонка, возгонка и экстракция
195—1091. Эти установки в значительной степени сходны между собой.
Так, например, прибор Вазицкого (рис. 82) сходен с прибором Сокслета,
а также с прибором Колгрейва (рис. 83). Прибор на рис. 84 усовершенствован
Геттенсом, а прибор Титуса и Мелоша (рис. 85)—Браунингом. На рис. 86
изображен прибор Горбаха.
Рис. 82. Микроэкстрак-
тор типа Вазицкого.
1—резиновая муфта.
Рис. 83. Микроэкстрак-
тор типа Колгрейва.
1—шлиф.
Р ис. 84. Микроэкстрак-
тор типа Геттериха.
1—гильза с перфорирован
НЫМ ДНОМ.
Выбор прибора для экстракции твердых веществ в первую очередь
определяется количеством вещества. Для полумикроколичества пользуются
приборами типа Сокслета [110J (рис. 87) или Слотта [111] (рис. 88). Батт
и Альбер [1091, написавшие критический обзор по микроэкстракции, реко-
мендуют применять полумикроэкстракцию вместо обычных макрометодов,
поскольку затрачивается меньше времени, необходимо меньше вещества и не
требуется дополнительных операций. В приборе Слотта вместо сифонирова-
ния, используемого в приборе Сокслета, применяется просасывание. Для
.микроэкстракции (10—15 мг или меньше вещества) пригоден прибор типа
Титуса и Мелоша (рис. 85), Блаунта [103] или Фултона [102]. Если экстрак-
ция является частью аналитических исследований, то особое значение при-
обретает конструкция той части прибора, в которой помещается проба.
Применение бумажных гильз для экстракции дает примерно такие же резуль-
таты, что и макроприбор Сокслета при полумикроэкстрагировании, но
малопригодно для микроэкстракции. В последнем случае применяют плати-
новые тигли с губчатыми платиново-иридиевыми фильтрами. Для препа-
ративной работы применяют бумажные гильзы или стеклянные стаканчики
с бумажными фильтрами. Алундовые гильзы или тигли с фильтрами—пла-
стинками из пористого стекла—применяют в тех случаях, если вещество не
Заказ № 119
Рис. 85. Микро-
экстрактор типа
Титуса и Мелоша.
Рис. 86. Микро-
экстрактор типа
Горбаха.
I —ЩЛИф.
Рис. 87. Микро-
экстрактор Сокс-
лета.
Рис. 88. Микроэкстрак-
тор типа Слотта [111].
1 — гильза для экстрагирования
жидкостей; 2—пористая пла-
стинка; 3—подставка для тигля
или гильзы.
82
Гл. II. Перегонка, возгонка и экстракция
будет забивать поры. В большинстве случаев для микроэкстрагирования
достаточно 1 часа. При аналитических работах следует применять тщательно
перегнанный растворитель. С целью предотвращения вползания кристаллов
над поверхностью жидкости продувают воздух для удаления пара или ведут
обогревание сверху.
3. Микроэкстракция жидкостей
Микроэкстракцию растворов можно проводить а) путем периодической
экстракции вручную при помощи делительной воронки, б) в приборе для
непрерывной экстракции, в) при помощи прерывной противоточной экстрак-
ции. Делительной воронкой пользуются в тех случаях, когда коэффициент
Рис. 89. Делительная
микроворонка.
Рис. 90. Делительная
микроворонка Альбера.
распределения велик и можно допустить некоторую потерю вещества.
К непрерывной экстракции прибегают в тех случаях, когда коэффициент
распределения мал, что заставляет проделывать большое число экстракций,
а также если нельзя допустить потерь (аналитические работы). Прерывную
противоточную экстракцию применяют для разделения веществ с близкими
коэффициентами распределения. Этот метод подробно изложен Крейгом
и Крейгом [1121 в томе III настоящей серии.
Приборы для ручной микроэкстракции были описаны рядом авторов
[113—120]. На рис. 89 изображена маленькая делительная воронка для
периодической экстракции. На рис. 90 показана делительная воронка
Альбера [115] для отделения малых количеств более тяжелой жидкости
от больших количеств легкой или небольших количеств твердого вещества.
Простейший прибор для разделения (рис. 91) можно изготовить из любой
пробирки. Для микроэкстракции объемов около 1 мл или меньше берут
пробирку длиной 7,5 см; нижний слой отделяют капиллярной пипеткой.
Для этого можно использовать микроэкстрактор Кирка и Даниэльсона
[119] (рис. 92). Вещество и растворитель помещают в левую часть прибора
и при помощи вакуума переводят в центральную часть для экстракции.
Продувают воздух для перемешивания обеих фаз; трехходовой кран пере-
крывают; после расслоения жидкость переводят в левую часть при помощи
Рис. 92. Микроэкстрактор
Кирка и Даниэльсона [119].
Рис. 91. Прибор для полу-
микроразделения [116],
Рис. 93. Модифицирован-
ный экстрактор Фридриха
для' растворителей более
легких, нем вода [121].
1—пористая пластинка.
Рис. 94. , Экстрактор
непрерывного действия
для растворителей более-
тяжелых, чем вода [ 122] -
6*
84
Гл. II. Перегонка, возгонка а экстракция
резиновой груши до тех пор, пока граница раздела фаз не окажется у ниж-
него края капиллярной пипетки. Кран в левой части перекрывают, откры-
вают кран пипетки и жидкость перегоняют в нее при помощи резиновой
груши, после чего кран пипетки перекрывают. Добавляют новую порцию
растворителя и процесс повторяют. По окончании экстракции весь раство-
ритель с извлеченным веществом собирают в пипетку, которую вынимают из
прибора, и экстракт переносят в соответствующий сосуд.
Р л с. 95. Микроэкстрактор (по Уэйману
и Райту) для растворителей более легких,
чем вода.
Р и с. 96. Микроэкстрактор (по Уэйма-
ну и Райту) для растворителей более
тяжелых, чем вода.
Прибор, изображенный на рис. 93, является модифицированным
экстрактором Фридриха [121], и его применяют для непрерывной экстрак-
ции в тех случаях, когда растворитель легче, чем раствор. Другая модифи-
кация прибора Фридриха описана Ронцио в гл. XIII (рис. 198). Приборами,
изображенными на рис. 94 [122] и рис. 196—198 (гл. XIII), пользуются
в тех случаях, когда растворитель тяжелее, чем раствор. На рис. 95 и 96
показаны микроэкстракторы Уэймана и Райта [123] для извлечения малых
количеств жидкости. Изображенный на рис. 95 прибор на 8 мл предназначен
для растворителей более легких, чем вода. Пары растворителя конденси-
руются в холодильнике, давление слоя образовавшейся жидкости доста-
точно для того, чтобы пузырьки растворителя проходили через раствор
в колене для экстракции 5. Волнообразная форма колена удлиняет время
контакта жидкости с растворителем. Отверстие 1 может иметь форму 3
или 4. Отношение L/M составляет 1 : 7; в экстракторах меньшего размера,
IV. Адсорбция и хроматография
85
где сужение отверстия 1 значительно увеличивает сопротивление, это отно-
шение возрастает до 2 : 0. На рис. 96 изображен экстрактор на 25 мл для
растворителей более тяжелых, чем вода. Углубления на трубке 1 задержи-
вают движение растворителя, что способствует лучшему соприкосновению
его с раствором.
Приборы для экстракции жидкостей других типов описаны рядом авто-
ров [124—131].
Выбор растворителя осложняется тем, что в большинстве случаев тре-
буется полное выделение компонента из смеси. Наряду с растворимостью
необходимо учитывать устойчивость вещества в растворе и четкость разде-
ления двух фаз. Успешность извлечения зависит также от pH раствора.
Для подбора растворителя существуют общие правила, однако в каждом
отдельном случае лучше подробно ознакомиться с литературой; при работе
с неизвестными смесями необходимо провести предварительные опыты.
Добавки к растворителю значительно изменяют его свойства. Смит и Пейдж
[132], например, использовали хлороформный раствор третичного
амина с длинной боковой цепью для удаления сильных кислот (серной и
соляной) из водных растворов; амин образует с кислотой соль, которая
лучше растворима в хлороформе, в результате однократной экстракции при
отсутствии таких катионов, как натрий, калий и др., получаемый коэффи-
циент распределения позволяет удалить до 98% кислоты.
IV. АДСОРБЦИЯ и ХРОМАТОГРАФИЯ
Обзор микрометодов разделения компонентов органических смесей
был бы неполным без упоминания о методах, основанных на различной
скорости движений растворенных частиц в многофазных системах; эти
методы обычно называются хроматографическими. Условия равновесия
в различных хроматографических системах, избирательное распределение
растворенных частиц и проблемы, связанные с разделением при помощи
колонковой (распределительной), бумажной и ионообменной хроматографии,
очень подробно изложены в томе V настоящей серии [133]. Кроме того,
имеется много статей, обзоров [134—140] и книг [140—148] по хроматогра-
фии, число их непрерывно увеличивается. Эти методы представляют особую
ценность для разделения смесей органических соединений в количествах
порядка миллиграммов и микрограммов; достоинства их для микрохимиче-
ских операций—простота, возможность выделения ничтожно малых коли-
честв и меньшая зависимость от строения молекул, чем при других мето-
дах разделения. Эти методы применяют, в частности, для разделения смесей
[149—189] веществ, содержащихся в животных и растительных организмах,
а также для микроаналитической работы [190—209]; в упомянутых статьях
и обзорах описаны методы и принципы хроматографического выделения
компонентов из смесей. Применение этих методов для идентификации
чистых органических соединений описано в гл. XIV, раздел V, и в гл. XVI.
ЛИТЕРАТУРА
1. Rosen др., «Distillation», in A. Wе i s s b e г g e r, ed., Technique of Organic
Chemistry, Vol. IV, Interscience, N. Y.—London, 1951 (есть русский перевод).
Carney, Laboratory Fractional Distillation, Macmillan, New York, 1949;
Robinson, Gilliland, Elements of Fractional Distillation, 4th ed,
McGraw-Hill, New York, 1950.
2. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942,
p. 62; Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis,
Crowell, 1947, pp. 42—44.
36
Гл. II. Перегонка, возгонка и экстракция
3. Sturtevant, «Temperature Measurements», inA. Weissberger, ed., Phy-
sical Methods of Organic Chemistry, Vol. I of Technique of Organic Chemistry, 2nd
ed., Interscience, New York—London, 1949, part I, p. 7. Есть русский перевод.
4. Rose, Ind. Eng. Chem., 28, 1210 (1936).
5. Rose, Welshans, Long, Ind. Eng. Chem., 32, 673 (1940).
6. C h e г о n i s, Levin, J. Chem. Ed., 22, 86 (1945).
7. L e с k у, E w e 1 1, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 544 (1940).
8. Baker, Barkenbus, Roswell, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 468 (1940).
9. Selker, Burk, Lankelma, Ind. Eng, Chem., Anal. Ed., 12, 352 (1940).
10. Naragon, Burk, Lankelma, Ind. Eng. Chem., 34, 355 (1942).
11. Naragon, Lewis, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 448 (1946).
12. В о w e г, С о о k e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 290 (1943).
13. C h e г о n i s, E n t r i k i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, pp. 45—48.
14. Rose, Ind. Eng. Chem., 28, 1210 (1936).
15. Ramler, Simons, Ind. Eng. Chem, Anal. Ed., 14, 430 (1942).
16. L e s e s n e, L о c h t e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 450 (1938).
17. Tongberg, Quiggle, Fenske, Ind. Eng. Chem.. 26, 1213 (1934); 29, 951
(1937).
18. Cooper, F a s c e, Ind. Eng. Chem., 20, 420 (1928).
19. D u f t о n, J. Soc. Chem. Ind., 38, 45T (1919).
20. Widmer, Helv. Chim. Acta, 7, 59 (1924).
21. Gross, Wright, Ind. Eng. Chem., 13, 701 (1921).
22. Erdos, L a s z 1 6, Mikrochem. Mikrochim. Acta, 27, 211 (1921).
23. Donnell, Kennedy, Proc. Am. Petroleum Inst., 26, 23 (1926).
24. L a p p i n, J. Chem. Ed., 25, 657 (1948).
25. (a) Scientific Glass Apparatus Co., Bloomfield N. J., Nos. M-1590 and
М-1435; (б) P о d b i e 1 n i a k, Inc., Chicago II, Ill; (в) Tod d, Ind. Eng.
Chem., Anal. Ed., 17, 175 (1945).
26. Ernie h, Schneider, Microchemical Laboratory Manual, Wiley, New York,
1932, p. 34.
27. Schneider, Organic Qualitative Microanalysis, Wiley, New York, 1946, p. 29.
28. M о r t о п, M a h о n e y, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 494 (1941).
29. Ge t t 1 e r, Fine, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 469 (1939).
30. G e t t 1 e r, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 559 (1939).
31. Redemaun, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 635 (1939).
32. Craig, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 219 (1936); 9, 441 (1937). Scientific Glass
Apparatus Co., Bloomfield, N. J., M-1405 and M-1410.
33. Gould, H о 1 z m a n, Niemann, Anal. Chem., 20, 361 (1948).
34. Alber, Z. anal. Chem., 90, 100 (1932).
35. Babcock, Anal. Chem., 21, 632 (1949).
36. Bernhauer, Einfiihrung in die organisch-chemische Laboratoriumstechnik,
Springer, Berlin, 1934, p. 59.
37. Bernier, Science, 80, 249 (1934).
38. C h e г о n i s, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942.
39. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
1947, pp. 53—59.
40. Ellis, Chemistry & Industry, 53, 77 (1934).
41. Frankel, Z. physiol. Chem., 218, 10 (1933).
42. Grant, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 729 (1946).
43. Koehler и др., J. Biol. Chem., 179, 1 (1949).
44. К 1 e n k, Z. physiol. Chem., 242, 250 (1936).
45. P e a r e s, Mikrochem. Mikrochim. Acta, 18, 100 (1935).
Литература
87
46. Schrader, R i t z е г, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 54 (1939).
47. Smith, Mikrochem. Mikrochim. Acta, 11, 221 (1932).
48. Soltys, Mikrochem. Mikrochim. Acta, Melisch Festschrift, 393 (1936).
49. T i e d с к e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 81 (1943).
50. Wright, Can. J. Research, B17, 300 (1939).
51. Babcock, Anal. Chem., 21, 632 (1949).
52. P о z z i-E scot, Bull. soc. chim., 31, 932 (1904).
53. Erdos, L a s z 1 6, Mikrochem. Mikrochim. Acta, 3, 304 (1938).
54. Parnas, Wagner, Biochem. Z., 125, 253 (1921).
55. C h e г о n i s, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942,
pp. 167—170.
56. Ch e ron is, E n t r i к i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
1947, pp. 49—51.
57. H о с к i n s, Analyst, 69, 271 (1944).
58. Hoffmann, J о h n s о n, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 13, 367 (1930).
59. H u b a c h e r, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 448 (1943).
60. E d e r, Haas, Mikrochemie, Emich Festschrift, 43 (1930).
61. S h e a d, Proc. Oklahoma Acad. Sci., 15, 86 (1935).
62. S h e a d, Proc. Oklahoma Acad. Sci., 16, 87 (1936).
63. Kempf, Z. anal. Chem., 62, 284 (1923).
64. Rosenthaler, Mikrochemie, 45, 165 (1950).
65. Hulett, Z. physik. Chem., 37, 385 (1901).
66. Benedetti-Pichler, Microtechnique of Inorganic Analysis, Wiley, New
York, 1942, p. 91.
67. Schneider, Organic Qualitative Microanalysis, Wiley, 1946, p. 67.
68. H u b a c h e r, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 449 (1943).
69. D e z a n i, Chem. Zentr., 1916, 1, 1044.
70. W e i s m a n n, Pharm. Acta Helv., 10, 125 (1935).
71. Seifert, Deut. Apoth. Ztg., 55, 576, 584 (1940); 56, 600 (1941).
72. К a n d e r s t e g, Schweiz. Apoth. Ztg., 82, 61, 81 (1944).
73. Kof ler, К о f 1 e r, Mikro-Methoden zur Kennzeichnung organischer Stoffe,
Verlag Chemie, Weinheim—Bergstr., 1954.
74. Gettler, Umberger, Goldbaum, Anal. Chem., 22, 600 (1950).
75. К e e s e г, К e e s e r, Arch, exptl. Path. Pharmakoi., 147, 360 (1930).
76. V a n I t a 1 1 i e, Pharm. J., 112, 31 (1924).
77. Zapotocky, Harris, J. Am. Pharm. Assoc., Sci. Ed., 38, 558 (1949).
78. V i e h о v e r, C a p e n, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 6, 489 (1923).
79. Oakley, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 28, 298 (1945).
80. E d e r, Schweiz. Wochschr., 51, 228, 241, 253 (1913); Arch. Pharm., 253, 14 (1915);
Pharm. Weekblad, 64, 10 (1927). E d e r, H a a s, Mikrochemie, Emich Festschrift,
43, (1930).
81. M a r b e r g, J. Am. Chem. Soc., 60, 1509 (1938).
82. Werner, Mikrochemie, 1, 35 (1923); Klein, Werner, Z. physiol. Chem.,
143, 141 (1935).
83. M о r t о n и др., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 460 (1939).
84 .1 S о 1 t у s, Mikrochemie, Emich Festschrift, 275 (1930).
85. Hoffmann, J о h n s о n, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 13, 367 (1930).
86. Benvegnin, Mitt. Gebjete Lebensm. u. Hyg., 17, 315 (1926).
87. Kempf, Z. anal. Chem., 62, 284 (1923).
88. С 1 a г к e, H e r m a n c e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 50 (1939).
89. Gettler, Umberger, Goldbaum, Anal. Chem., 22, 601 (1950).
90. E c k, Krebs, New York, N. Y., No. 5600.
91. Fischer, Mikrochemie, 15, 247—270 (1934).
88
Гл. II. Перегонка, возгонка и экстракция
92. К о f 1 е г, Kof ler, Mikro-Methoden, 1948.
93- Koller, Dernbach, Mikrochemie, 9, 345 (1931).
94. Craig, Craig, «Extraction and Distribution», in A. W e i s s b erge r, cd.,
Technique of Organic Chemistry, Vol. Ill, In terse fence, New York -London,
1950, Ch. IV.
95. Garner, Ind. Chemist, 3, 289 (1928).
96- Wasitzky, Mikrochemie, 11, 1 (1932).
97. Colegrave, Analyst, 60, 90 (1935).
98. Metterich, Mikrochemie, 10, 379 (1933).
99. Gorbach, Mikrochemie, 12, 161 (1933).
100. G e t t e n s, Tech. Studies Field Fine Arts, 2, 107 (1933).
101, Titus, Meloche, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 5, 286 (1933).
102. Fulton, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed.-, 5, 288 (1933).
103. Blount, Mikrochemie, 19, 162 (1936).
104. Schmalfuss, Chem. Fabrik, 9, 161 (1936).
105. Luber, Chem. Ztg., 60, 1000 (1936).
106. В arrenscheen, Mikrochjm., Acta, 1, 319 (1937).
107. Browning, Mikrochemie, 26, 55 (1939).
108. Hauptmann, Franca, J, Anais assoc, quim. Brazil, 2, 126 (1943).
109. В a t t, A 1 b e r, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 127 (1941).
110. Corning Glass Works, Corning, N. Y., No. 3860.
111. Arthur H. Thomas Co., Philadelphia, Pa., No. 5027-B.
112. C r a i g, C ra i g, «Extraction and Distribution», in A. We i s s b e rgc r, ed., Techni-
que of Organic Chemistry, Vol. Ill, Interscience, New York — London, 1950, p. 253-
113. Fabian, Mikrochim., Acta, 2, 232 (1937).
114. Browning, Mikrochemie, 26, 54 (1939).
115. Alber, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 656 (1941). Arthur II. Thomas Co.,
Philadelphia, Pa., No. 5625-A.
116. Cheronis, Seminiicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942,
p. 114; Cheronis, E n t r i к i n, Setuimicro Qualitative Analysis, Crowell,
1947, p. 81.
117. Belcher и др., Metallurgia, 32, 239 (1945).
1 18. S t о с к и др., Metallurgia, 33, 44 (1946).
119. Kirk, Danielso n, Anal. Chem., 20, 1122 (1948).
120. Bickford, J. Am. Pharm. Assoc., 38, 356 (1949).
121. Morrison, Anal. Chem., 22, 1388 (1950).
122. P a 1 к i n, M u r r a y, Watkins, Ind. Eng. Chem., 17, 612 (1925).
123. Wayman, Wright, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 17, 55 (1945); G li u 1 e,
Wright. Anal. Chem., 21, 193 (1949).
124. Clausen, J. Biol. Chem., 52, 263 (1922).
125. Laquer, Z. physiol. Chem., 118, 215 (1922).
126. Messer, J. Lab. Clin. Med., 23, 618 (1938).
127. Briggs, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 250 (1937).
128. Woolley, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 433 (1937).
129. Morrison, Anal. Chem., 22, 1388 (1950).
130. Kirk, Quantitative Ultramicroanalysis, Wiley, New York, 1950, p. 108.
131. Cefola, Anal. Chem., 23, 1894 (1951).
132. Smith, Pag e, J. Soc. Chem. Ind., 67, 48 (1948).
133. Cassid y, Adsorption and Chromatography (Technique of Organic Chemistry,
Vol. V), Interscience, New York—London, 1950.
134. G 1 e g g, Anal. Chem., 22, 48 (1950).
135. Schubert, Anal. Chem., 22, 1359 (1950).
136. К u n i n, Anal. Chem.. 23, 45 (1951).
Литература
89
137. S t г a i n, Anal. Chem., 23, 25 (1951).
138. Tompkins, Anal. Chem., 22, 1352 (1950).
139. Strain, Murphy, Anal. Chem., 24, 51 (1952).
140. S t r a i n, Chromatographic Adsorption Analysis, Interscience, New York—London,
1945.
141. Zech me is te r, Progress in Chromatography, Wiley, New York, 1950.
142. Williams, Introduction to Chromatography, Blackie and Son, Glasgow, 1946.
143. Block, de Strange, Zweig, Paper Chromatography, Academic Press,
New York, 1952.
144. Lederer E., Lederer M., Chromatography, Elsevier, Houston, Texas, 1953.
145. Pollard, McOmie, Chromatographic Methods of Inorganic Analysis with
Special Reference to Paper Chromatography, Butterworth, London, 1953.
146. Smith C. 0., Inorganic Chromatography, Van Nostrand, New York, 1953.
147. В r i m 1 e у R- C., Barrett F. C., Practical Chromatography, Chapman
& Hall, London, 1953.
148. К u n i n, Myers, Ion Exchange Resins, Wiley, New York, 1950.
149. Consden, Gordon, Martin, Biochem. J., 38, 244 (1944).
150. Kunin, Ind. Eng. Chem., 43, 102 (1951).
151. H i rs и др., J. Am. Chem. Soc., 73, 1893 (1951).
152. Hurst и др., J. Biol. Chem., 188, 705 (1951).
153. Kornberg, Price, J. Biol. Chem., 186, 557 (1950).
154. Cohen, J. Am. Chem. Soc., 73, 1539 (1951).
155. Brenner, Burchard t, Helv. Chim. Acta, 34, 1070 (1951).
156. Ehrensviird и др., J. Biol. Chem., 189, 93 (1951).
157. Bryant, Ove re 11, Nature, 167, 361 (1951).
158. Brown, Nature, 167, 441 (1951).
159. Altman и др., Biochem. J., Proc., 49, Ixii (1951).
160. Crane, Ball, J. Biol. Chem., 188, 819 (1951).
161. Burton и др., J. Biol. Chem., 188, 763 (1951).
162. F e w s t e r, Hall, Nature, 168, 78 (1951).
163. H u 1 m e, Swain, Nature, 168, 254 (1951).
164. Kennedy, Barker, Anal. Chem., 23, 1033 (1951).
165. H e f t m a n n, J. Am. Chem., Soc., 73, 851 (1951).
166. Kritchevsky, Kirk, U.S. Atomic Energy Comm. UCRL-1198 (March 26.
1951).
167. Kritchevsky, Tiselius, Science, 114, 299 (1951).
168. M a r r i a n и др., J. Biol. Chem., 189, 533 (1951).
169. Ne i 1 a n ds, A keson, J. Biol. Chem., 188, 307 (1951).
170. Dent, Biochem., J., 43, 169 (1948).
171. Partridge, Brimley, Biochem., J., 48, 313 (1951).
172. Sanger, Tuppy, Biochem. J., 49, 463 (1951).
173. Sanger, Tuppy, Biochem. J., 49, 481 (1951).
174. Peterson, Jeffers, U.S. Atomic Energy Comm. AECU-1415. Nuclear
Science Abstracts, 5, 799 (1951).
175. C h a n t r e n n e, Lipman, J. Biol. Chem., 187, 757 (1950).
176. Sinsheim er, Koerner, Science, 114, 42 (1951).
177. V a 1 к i n и др., J. Am. Chem. Soc., 73, 1533 (1951).
178. Gage и др., Science, 113, 522 (1951).
179. Samuelson, Gartner, Acta Chem. Scand., 5, 596 (1951).
180. Kato, Shimizu, Science, 114, 12 (1951).
181. Wall, Anal. Chem., 25, 951 (1953).
182. Long и др., J. Chem. Soc., 1951, 2197.
183. О p i e n s к a-B lauth и др., Nature, 168, 511 (1951).
90
Гл. II. Перегонка, возгонка и экстракция
184. Stark и др., Anal. Chem., 23, 413 (1951).
185. Winkler, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 34, 506 (1951).
186. Virtanen, Nurmikko, Acta Chem. Scand., 5, 681 (1951).
187. T о n g и др., J. Biol. Chem., 191, 665 (1951).
188. R e i d, J о n e s, Ind. Eng. Chem., 43, 1074 (1951).
189. Weil H., Atomics (London), 1, 345 (1950).
190. Рога th, Flodin, Nature, 168, 202 (1951).
191. Block, Anal. Chem., 22, 1327 (1950).
192. L a n d n a, Fuerst, Awapara, Anal. Chem., 23, 162 (1951).
193. N о v e 1 1 e, Nature, 166, 1000 (1950).
194. Pereira, Serra, Science, 113, 387 (1951).
195. Awapara и др., J. Biol. Chem., 187, 35 (1950).
196. Roberts и др., J. Biol. Chem., 187, 55 (1950); Biochem. J., 50, 221 (1951).
197. Udenf riend, J. Biol. Chem., 187, 65 (1950).
198. J e a n e s и др., Anal. Chem., 23, 415 (1951).
199. Bayly и др., Nature, 168, 510 (1951).
200. Bryson, Mitchell, Nature, 167, 864 (1951).
201. P a r t r i d g e, В r i m 1 e y, Biochem. J., 48, 313 (1951).
202. Bacon, Edelman, Biochem. J., 48, 114 (1951).
203. Edelman, Bacon, Biochem. J., 49, 529 (1951).
204. Evans, Mehl, Science, 114, 10 (1951).
205. French, Science, 113, 352 (1951).
206. Kent, J. Chem. Soc., 1951, 364.
207. Rice и др., Anal. Chem., 23, 194 (1951).
208. В 1 о h m, Mikrochemie, 36—37, 322 (1951).
209. Van E t t e n, E i e 1 e, Anal. Chem., 25, 1109 (1953).
ГЛ АВ А
III
ТЕХНИКА ЛАБОРАТОРНОЙ работы
И ОБОРУДОВАНИЕ
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В настоящей главе рассматриваются такие приемы лабораторной тех-
ники, как взвешивание, измерение объемов, нагревание, перемешивание,
встряхивание, измельчение, хранение образцов, а также характеризуются
лабораторная посуда и так называемая универсальная микроаппаратура.
Описание микровесов отсутст-
вует, разбираются обычные
приемы взвешивания. С дру-
гой стороны, подробнее, чем
в других руководствах, опи-
сывается измерение объемов,
так как в данном случае не
имеется единой методики, а
значительная доля микропре-
ларативных работ связана с
измерением объемов и поль-
зованием капиллярными ми-
кропипетками.
(отсчет
Рис. 97. Весы со спиральной пружиной
по циферблату).
Циферблат имеет деления до 500 мг, цена деления 2 мг; •
при помощи нониуса точность отсчета может быть по-
вышена до 0,2 мг. Установка специального груза на
крючке слева позволяет увеличивать нагрузку до 1500 мг
без изменения чувствительности. На крючке можно
устанавливать также груз для тарирования и чашку
для взвешивания.
II. ВЗВЕШИВАНИЕ
Обычные аналитические
весы ввотае врвгодаы для.
любых пол у микроработ как
аналитического, так и препа-
ративного характера. Приме-
нение весов чувствительно-
стью 0,05 мг дает надежные
и устойчивые результаты при
элементарном анализе и опре-
делении функциональных
групп при работе с 10—25 мг вещества. Работа с микровесами подробно
рассматривается в специальных руководствах по органическому микро-
анализу [1—4]. Недавно были описаны весы чувствительностью 0,01у
и менее [5—11].
Для обычной препаративной работы пользуются недорогими весами,
позволяющими быстро взвешивать от нескольких миллиграммов до 0,5—1 г
92 Гл. !!Г Техника лабораторной работы
вещества. Весы Сальвиони [12], основанные на закручивании кварцевой
нити под нагрузкой, были усовершенствованы Альбером. Однако по опыту
автора эти весы непригодны для аналитической работы. С другой стороны,
Кирк [131 показал, что весы с кварцевой спиралью вполне подходят для
быстрых взвешиваний. Весы с циферблатом конструкции Роллера—Смита
[141 (рис. 97) наиболее удовлетворяют требованиям, которые предъявляют-
ся к весам при быстрых обычных микро- и нолумикроопределениях. Стои-
мость их не превышает стоимости хороших аналитических весов; последние
предпочтительнее в тех случаях, когда определения производятся с точ-
ностью до 0,5 мг. Для взятия навесок применяют тарированные стеклянные
бюксы или металлические чашки; для взвешивания и пересыпания твердых,
тел можно пользоваться листами глянцевой бумаги [15].
III. ИЗМЕРЕНИЕ ОБЪЕМОВ
При микроаналитической и микропрепаративной работе измерение
объемов производят при помощи капельниц, пипеток-капельниц, микропи-
петок и микробюреток. Для полумикроопераций препаративного характера
используют капельницы и обычные пипетки на 1 мл с делениями в 0,1 мл.
При работе с количествами порядка миллиграмма и менее необходимо
измерять объемы до 1.7 и меньше.
1. Капельницы
Большинство растворителей и реактивов для полумикро- и микропре-
паративных работ хранятся в склянках на 15—30 мл, снабженных капель-
ницами с резиновыми грушами. Эти капельницы имеют оттянутый кончик
внешним диаметром 2,5—3 мм и вмещают 0,5—1 мл жидкости.
При отмеривании жидкого реактива особое значение имеет вес каждой
капли. Вес капли жидкости зависит от а) внешнего диаметра кончика ка-
пельницы, б) поверхностного натяжения жидкости и в) плотности жидко-
сти. Обычно выпускаются капельницы с внешним диаметром около 3 мм.
Таблица '!
ИЗМЕРЕНИЕ ОБЪЕМА ЖИДКОСТИ КАПЕЛЬНИЦАМИ. ЗАВИСИМОСТЬ ЕГО ОТ ДИАМЕТРА
КОНЦА КАПЕЛЬНИЦЫ, ПЛОТНОСТИ И ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
Число капель жидкости па 1 > а
ЖИДКОСТЬ диаметр отверстия, мм Плотность ! j 2 , i 2 . S 3 . ()0 1 . Г
Вода 1,000 25 23 22 17
Метиловый спирт (99,5?о) 0,792 75 70 65 50
.-) г иловый спирт 0,816 75 70 65 48
ЙЗТИЛОВЫЙ эфир 0.708 100 90 88 64
Auc I он 0,792 70 63 60 48
Бензол 0.879 60 57 55 40
Хлороформ 1.495 50 47 45 34
грех определений.
III. Измерение объемов
93
При проверке 100 капельниц длиной около 100 мм (от шести фирм) только
5 капельниц имели диаметр, превышающий 2,9—3,2 мм. Обычно в продажу
поступают градуированные пипетки-капельницы внешним диаметром около
2,8 мм. В табл. 3 показана зависимость величины капель от диаметра отвер-
стия капельницы, плотности и поверхностного натяжения жидкости.
2. Пипетка-капельница с длинным капилляром
Пипетки-капельницы с длинным капилляром необходимы при микро-
аналитической или микропрепаративной работе. Для их изготовления
можно пользоваться трубками мягкого стекла с внешним диаметром
8, 6 и 4—5 мм. Стекло пирекс слишком хрупко, и поэтому его нельзя реко-
мендовать для обычных работ. В большинстве случаев пользуются трубками
Д
Б
В
Рис. 98. Процесс изготовления капиллярных
пипеток.
из мягкого стекла диаметром 6 мм; отрезки длиной 15—20 см промывают
хромовой смесью, проточной водой, мыльным раствором, вновь проточной,
а затем дистиллированной водой. Трубки заворачивают в бумагу и ставят
вертикально для просушки; в таком виде они готовы для дальнейшей обра-
ботки [161.
Трубку вращают обеими руками в окислительном пламени бунзенов-
ской горелки (рис. 98, Д). После размягчения стекла трубку вынимают из
пламени и постепенно вытягивают до двойной длины или до образования
капилляра внутренним диаметром 0,5—1 мм. Длина и внутренний диаметр
капилляра определяются скоростью вытягивания. Капилляр разрезают
(рис. 98, Д) так, что получают две капиллярные пипетки, изображенные
на рис. 98, В. Капилляр обрезают до нужной длины и осторожно оплав-
ляют. Широкий конец размягчают в пламени и прижимают к асбестовому
листу для образования бортиков, которые удерживают резиновую грушу.
Пипетки-капельницы для переноса жидкости в капилляры или кониче-
ские пробирки калибруют на 0,01, 0,02, 0,05 и 0,1 мл; для калибрования
соответствующий объем жидкости отбирают из микробюретки, заполненной
до нулевого деления, и на капилляре наносят метки белой краской.
Более быстрым способом является нанесение произвольных меток на ка-
пилляре, отбор соответствующих объемов воды при 20° и быстрое взвеши-
вание воды в заранее тарированной посуде.
В продаже имеются медицинские калиброванные капельницы на 0,5
и 1 мл и капиллярные пипетки-капельницы на 1 мл с делениями по 0,5
и 0,1 мл, снабженные резиновой грушей.
Другим типом капельниц на 1—2 мл может служить шприц типа Луэра
(для некорродирующих жидкостей). Шприц на 1 мл имеет деления по 0,01 мл.
94
Гл. HI. Техника лабораторной работы
шприц на 2 мл—0,1 мл. Иглы для шприца применяют двух размеров (в пре-
делах калибра 18—26). В препаративной работе объемы до 10л удобнее
измерять при помощи шприца, чем при помощи неградуированной микро-
пипетки; необходимо для каждой иглы определять число капель на 0,01 мл.
3. Микропипетки
Большинство микропипеток можно разделить на два класса: 1) кали-
брованные на набирание
выливание определенного
определенного объема и 2) калиброванные на
объема. Возражения против пипеток второго
типа при работе с микроколи-
Хчествами вызываются различием
поверхностного натяжения и
вязкости у разных жидкостей,
что влечет неодинаковое поведе-
Рис. 99Б. Капиллярная пипетка
на вымывание Прегля и сте-
клянный шприц для ее напол-
нения.
Р и с. 99А. Капил-
лярная пипетка
Кирка со стеклян-
ным шприцем.
ние последних при подъеме в капилляре и вытекании. Эти недостатки
можно устранить, применяя ультрамикропипетки [17] «на вымывание»,
предложенные Кирком, которые являются модификацией микропипетки
Прегля [18].
На рис. 99А и Б изображены капиллярные пипетки на вымывание
вместе со стеклянным шприцем для их заполнения. Пипетки объемом
1—5007 на вымывание калибруются ртутью. Чистую сухую пипетку плотно
соединяют с пластмассовой муфтой шприца; кончик пипетки опускают
в жидкость и пипетку заполняют, медленно вращая головку шприца. Когда
жидкость поднимется до метки, пипетку из нее вынимают и кончик выти-
рают тряпочкой, слегка смоченной водой или соответствующим растворите-
лем. Мениск устанавливают, прикасаясь кончиком пипетки к чистому по-
III. Измерение объемов
95
кровному стеклу или очень тонкому листку фильтровальной бумаги. Содер-
жимое пипетки переносят в соответствующий сосуд и кончик пипетки
обмывают снаружи; пипетку промывают 2—3 раза, засасывая каплю воды
или соответствующего растворителя выше метки, и промывную жидкость
соединяют с основным раствором. В самонаполняющейся пипетке (рис. 100)
пользуются таким же шприцем. Этот тип
пипетки рассчитан на объем в несколько
микролитров, заполнение производится за
счет капиллярных сил после погружения
кончика пипетки в жидкость. Размеры этой
пипетки не позволяют пользоваться ею для
переноса вещества в реакционный сосуд
при микрореакциях.
Рис. 101. Автомата
ческая микропипетка.
Рис. 100. Самоза-
полняющаяся пипет-
ка, по Кирку (в на-
туральную величину),
Применение микропипеток описанного типа в тех случаях, когда выте-
кание жидкости происходит за счет силы тяжести или давления воздуха,
дает значительные ошибки, если объем жидкости меньше 1 мл. В обычных
пипетках, например типа Мора, где вытекание происходит под действием
силы тяжести, при объеме 0,1 мл и цене деления 0,01 мл ошибки при изме-
рении объема между двумя отметками -значительно меньшие, чем при пол-
ном вытекании. Из описанных в литературе автоматических пипеток [19—
21] наиболее подходящей является модифицированная пипетка Крога—
Кейса. Автоматическая микропипетка (рис. 101) имеет головку из нержа-
веющей стали с тремя заменяемыми стеклянными пипетками: 1—градуиро-
ванная от самого кончика пипетки и имеющая две отметки 0,1 мл и 0,2 мл\
2—неградуированная для отбора до 0,7 мл жидкости; 3—неградуированная
с капиллярным оттянутым концом. Заполнение пипетки и выливание жидко-
сти проводят рычагом, нажимающим на резиновую грушу, которая
связана с пипеткой. Винт с накатанной головкой ограничивает движение
рычага и давление на грушу. При подъеме рукоятки рычага жидкость
засасывается в пипетку, при отпускании рукоятки жидкость полностью
выливается из пипетки. Неградуированные пипетки калибруют обычным
способом. Точность отбора достигает около 0, IX. Этот тип пипеток наиболее
пригоден для отмеривания микроколичеств жидких реагентов. Пипетка
Линдерстрём-Ланга и Хольтера с самонаполнением и самоустановкой
описана Гликом [22].
Опубликован ряд работ, в которых описано усовершенствование суще-
ствующих приборов, а также новые методы переноса отмеренных объемов
96
Гл. III. Техника лабораторной работы
жидкости. Лундбак [231 усовершенствовал пипетку Крога установкой
микрометрического винта и стеклянного шприца. Горбах [24] предложил
микропипетку шарикового типа с микрофильтром, Чиной 1251 описал
микропипетку для отбора экстрактов из растений. Сток и Филл 1261 пред-
ложили автоматическую микропипетку для капельного анализа и пипетку
с шприцем для летучих жидкостей (подобных эфиру). Томпсон 1271 описал
прибор для точной калибровки пипеток и других емкостей. Сушилка для
Р и с. 102.^"Установка для сушки
пипеток, но Кирку
пипеток описана Джорданом [28], однако более удобна установка Кирка
[29], изображенная на рис. 102. Описан также шприц для подкожного
вспрыскивания с микрометрическим винтом, употребляющийся для изме-
рения малых объемов [30], и микропипетка для отмеривания постоянного
объема промывной жидкости [31].
4. Микробюретки
За последние 30 лет опубликовано очень много работ, в которых рас-
сматривается вопрос применения микробюреток; редкий аналитический
метод привлекал такое внимание, что объясняется той ролью, которую
играет титрование при всех химических исследованиях. Обзор литературы,
охватывающий работы с 1920 по 1950 г. 133—108], показывает, что развитие
конструкций микробюреток протекало по четырем основным направлениям.
Первым из них [32] являлось уменьшение размеров широко известной
макробюретки. Конструкция подобных микробюреток приведена на
рис. 103; бюретка снабжена резервуаром для раствора и градуированной
частью с делениями в 0,01 мл [109]. Бюретка такого рода непригодна для
точного измерения объемов 0,1—0,2 мл.
В период между 1930 и 1940 гг. были разработаны капиллярные микро-
бюретки со свободным вытеканием [42—74]. Точность определений при
111. Измерение объемов
97
пользовании бюретками этого типа ограничивается тем, что при вытекании
чем меньше размер капилляра, тем больше ошибка.
Третий тип микробюретки, изображенный на рис. 104, является моди-
фикацией конструкции Реберга [35]. Объем раствора в градуированном
стеклянном капилляре отбирают передвижением поршня, снабженного
винтом. При движении поршня столб ртути в капилляре перемещается,
что приводит к вытеканию раст-
вора из капилляра. Видоизмене-
ния микробюретки Реберга были
предложены Линдерстрём-Лан-
гом и Хольтером [46], Конуэем
[50], Мак-Фарланом [59], Каннин-
гемом, Бруксом и Кирком [76].
Микробюретка Каннингема—
Кирка изображена на рис. 105.
Рис. 104. Микро-
бюретка Реберга.
Рис. 103. Микробюретки с резер-
вуаром для раствора.
В четвертом типе микробюреток передвижение жидкости и изменение
объема в градуированном капилляре производится перемещением микро-
метрического винта, соединенного с поршнем. Впервые микробюретки по-
добного типа были предложены Эмихом [112], а затем Видмарком и Эрско-
вом [39]. Видоизменения этого типа микробюреток описаны многими авто-
рами [20, 34, 36,51, 66, 77—80, 82, 88, 98, 101, 109]. На рис. 106 и 107А
изображены микробюретки Шорландера и Гилмонта соответственно. Пер-
вый тип снабжен микрометрическим винтом, второй—циферблатом с мик-
рометрической шкалой. Гилмонт подсчитал, что при общем объеме 0,1 мл
точность может составлять около 0,1%. Нижний предел, точности измере-
ний которого можно достичь при помощи микробюреток Шорландера и
Гилмонта, составляет около 1 • 10~В 9 мл. Микропипетка-бюретка Гилмонта
7 Заказ № 119
Р и с. 105. Микробюретка Каннингема —
Кирка. Модификация микробюретки Реберга,
между ртутью и раствором содержится слой
воздуха.
Р и с. 106. Микробюретка
[Норландера.
Связанный с микрометрическим винтом
поршень выжимает ртуть в бюретку,
что в свою очередь приводит к, выте-
канию раствора.
Р н с. !07А. Микробюретка Гилмонта с микромет-
рической круговой шкалой вместо микрометриче-
ского винта.
Р и с. 10715.
Микропипетка-бюретка
Гилмонта.
IV. Шпатели и мешалк,
99
(рис. 107Б) сконструирована без применения ртути. Жидкость из бюретки
подается поршнем, связанным с резервуаром в верхней части. Объем раство-
ра отсчитывают непосредственно по микрометрической круговой шкале.
Микро- и ультрамикробюретки описаны Флашка [ПО] и Апсоном [111].
Во втором случае микробюретка на 20—500Х имеет воздушную
регулировку и кран вместо винтового механизма.
Различные приспособления для микротитрования были
описаны также Себелледи, Ласло и Клаудером [58], Бенедет-
ти-Пихлером и Лоскалзо [83]. В первом случае микробюретка
снабжена винтовым приспособлением; объем определяют,
взвешивая прибор до и после титрования. Второй тип микро-
бюретки Бенедетти-Пихлера и Лоскалзо позволяет измерять
объем до 0,05л, причем капля находится в поле микроскопа.
Метод является уникальным, подробности можно найти в
оригинальной статье.
5. Мерные колбы
Рис. 108.
Обычные продажные мерные колбы на 1 и 2 мл могут Мерная
давать значительные ошибки при установлении мениска, микроколба.
Кирк [113] предложил маленькие мерные колбы с удлинен-
ным горлом и небольшим внутренним диаметром, что позволяет добиться
точности 0,1—1%. Подобная мерная колба изображена на рис. 108, ее вы-
дувают из капилляра внутренним диаметром 2 мм, и она может иметь раз-
меры 0,1, 0,2, 0,5 и 1 мл. Точность измерения объема для колбы емкостью»
1 мл составляет 0,1%, для 0,2 мл—0,2% и для 0,1 мл—0,5%.
IV. ШПАТЕЛИ И МЕШАЛКИ
На рис. 109 и ПО изображено несколько обычных типов микрошпате-
лей. Микрошпатель, изображенный на рис. 109, применяют для полумикро-
препаративных работ, три типа шпателей из нержавеющей стали, представ-
С ..............-.-----------------
Рис. 109. Шпатель для микропрепаративных работ.
ленные на рис. НО, используют для микроопераций аналитического или
препаративного характера. Шпатель 1 имеет заостренный конец для соскре-
бания и собирания кристаллов, а также утолщение на противоположном
конце для растирания кристаллов. Нижний конец шпателя 2 также за-
острен, на другом имеется ложечка для отбора небольших проб. Шпатель J
предназначен для особенно тонких операций; он имеет узкий заостренный
конец и V-образную ложечку на другом конце для отбора микроколичеств
вещества. Микрошпатели из алюминия, изображенные на рис. 111, раз-
личаются длиной лопатки от 10 до 20 мм. При многих операциях, особенно
под микроскопом, применяют медицинские иглы из нержавеющей стали
с острием на конце или V-образной формы; в качестве микрошпателя можно
пользоваться также зубочистками.
При работе с малыми количествами можно не применять большинство
приспособлений для перемешивания, которые необходимы при макроопера-
циях. Обычные электрические мешалки или мешалки с ртутным затвором
при полумикро- или микроработах можно не применять, и это существенно»
7*.
100
Гл. 111. Техника лабораторной работы
не отражается на продолжительности реакции, ее эффективности или выхо-
де; так, например, при изготовлении 0,01—0,05 молей реактива Гриньяра
реакция обычно заканчивается в течение
Ю—15 мин. Однако в некоторых случаях
перемешивание необходимо.
Во многих реакциях для перемешива-
ния жидкости и растворения твердого веще-
ства пользуются струей газа. Так, напри-
мер, при микрогидрировании (гл. V, раздел
Рис. 110. Микро-
шпатели Хаймена.
и
Рис. 111. Алюминие-
вые микрошпатели.
Газе
бюретку
Рис. 112. Электромагнитная мешалка и пластинки для перемешивания.
1— Kel-F; 2— тефлон
II, I) необходимо перемешивание или встряхивание. Гомогенизация смеси
осуществляется пропусканием тока инертного газа через раствор; газ под-
V. Нагревание
101
Рис. 113. Электромагнитная
мешалка Линдерстрём-Ланга и
Хольтера с шариком.
На рисунке изображены конец бюретки,
реакционный сосуд, подставка и столик.
Слева—электромагнит, который приво-
дит в движение шарик.
водится через диспергатор или оттянутый капилляр. Этот метод не реко-
мендуется при работе с микроколичествами из-за возможного испарения
или разбрызгивания.
При работе с полумикроколичествами наиболее удобны мешалки маг-
нитного типа. Магнитную мешалку (рис. 112) можно применять как в от-
крытом, так и в закрытом сосуде. Приспособления для перемешивания
бывают различной величины и формы, они имеют оболочку из стекла или
пластмассы. Пластинку опускают в Жидкость и приводят во вращение
изменением магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, распо-
ложенным на стержне небольшого электрического мотора, находящегося
под колбой. При отсутствии мешадок маг-
нитного типа используют маленькие мотор-
чики с мешалками из стекла, тефлона [114]
или пластика Kel-F.
Другой тип магнитной мешалки пред-
ложен Линдерстрём-Лангом и Хольтером
[115] (рис. 113). В качестве мешалки ис-
пользуют железный порошок, запаянный
в стеклянную оболочку; ее помещают в
реакционный сосуд. Стеклянный шарик,
двигаясь в магнитном поле электромотора
или электромагнита от дна сосуда по на-
правлению к электромагниту, перемеши-
вает жидкость; этот способ особенно удобен
при титровании малых объемов жидкости.
Перемешивающие стержни или шарики мо-
гут иметь трещины на стеклянной покрыш-
ке, перед началом работы необходимо убе-
диться в их отсутствии. Для этого поверх-
ность стекла обрабатывают горячей азот-
ной кислотой и после промывки водой
наносят на нее каплю нейтрального рас-
твора бромтимолового синего; если име-
ются трещины, то в них просочится кислота и индикатор окрасится в
желтый цвет. Магнитная мешалка для криоскопических определений
описана Рабиновичем [116].
Кирк предложил устройство [117] для перемешивания малых объемов;
жидкости, состоящее из стеклянной нити, вибрирующей под действием
зуммера. Филл и Сток [118] описали микромешалку, работающую при
помощи вакуум-насоса. Мешалка представляет собой поршень, соприка-
сающийся с ртутью; при включении и отключении вакуума слой ртути
колеблется, что вызывает движение поршня с мешалкой и перемешивание
жидкости.
Колбы и сосуды для магнитных мешалок описаны в гл. XIII,
раздел IV, 5.
V. НАГРЕВАНИЕ
Микро- и полумикрогорелки описаны в гл. I, раздел II, 2. Для боль-
шинства операций, требующих нагревания до 150°, можно пользоваться
микроплитками. На рис. 114А, Б и В изображены два типа микроплиток,
разработанные автором. Нагреватель подобной плитки, представленный
на рис. 114А, расположен на подставке из белого неглазурованного фар-
102
Гл. III. Техника лабораторной работы
фора. Плитка имеет ручку из нержавеющей стали и может быть использо-
вана для операций, где не требуется постоянства температуры. Нагреватель
в микроплитке, изображенной на рис. 114Б, расположен на теплоизоли-
рующей подставке из пластмассы и окружен цилиндром из стекла пирекс,
на котором специальными зажимами или держателями из проволоки укреп-
ляют пробирки, колбы для нагревания или перегонки, как показано на
рис. 114Б и В. Для подобных установок можно пользоваться обычными
маленькими нагревателями с терморегулятором.
Р и с. 114Л. Микроплнтка.
Рис. 114В. Микроплитка с цилиндром из
стекла пирекс и проволочим ми держателями;
нагревается грушевидная колба на 10 мл.
1—стекло пирекс; 2 — нагреватель; 3-.проволочные
держатели; 4— алюминиевый экран; 5 — подставка
из пластмассы.
Р и с. 114В. Установка для перегонки на микро-
плитке с цилиндром из стекла пирекс.
Очень хорошие результаты при микро- и полумикрооперациях дает уни-
версальная аппаратура с автоматическим терморегулятором, предложенная
Шенком и Ма [119] (рис. 115). Алюминиевый блок с электрическим обогре-
вом имеет отверстия различного размера для размещения а) пробирок раз-
мерами 20, 15 и 7,5—10 см, б) капилляров и конических микропробирок
и в) микропосуды и покровных стекол для приблизительного определения
температуры плавления. Как видно из рис. 115, температуру измеряют
V. Нагревани е
103
термометром, помещенным в одно из
отверстий. В этой установке макси-
мальная температура, которую можно
достигнуть, составляет около 350°.
На рис. 116 изображена баня,
специально предназначенная [1201
для полумикроопераций. В верхней
части имеются четыре отверстия с ко-
роткими кольцами для помещения
15 — 20-сантиметровых трубок. Баню
можно использовать для полумикро-
перегонки с паром (гл. II, раздел 1,6),
а также для устройства бани с постоян-
ной температурой (рис. 117). В табл. 4
приведен ряд жидкостей, которые мо-
жно использовать для бань с постоян-
ной температурой благодаря их доступ-
ности и устойчивости. Хотя некоторые
из перечисленных веществ, в частности
амины и некоторые сложные эфиры,
при длительной работе разлагаются,
образуя осадки, это не отражается на
работе бани. Не рекомендуется приме-
нять ртуть (т. кип. 356,9°) и серу
(т. кип. 444,6°). При температурах вы-
ше 340° можно пользоваться соответ-
ствующими металлическими банями.
Рис. 115- Универсальная установка
Шенка и Ма для обогрева при микро-
операциях.
Таблица 4
ЖИДКОСТИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ БАНЬ С ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ
Жидкость Т. кип., °C Жидкость Т. кип., °C
Ацетои 56,1 Анилин 183,0
Метиловый спирт 64,5 Этиленгликоль 197,8
Четыреххлористый углерода 76,5 о-Толуидин 199,0
Этиловый спирт 78,3 Нитробензол 209,0
Изопропиловый спирт 82,4 Этилбензоат 213,2
Изопропилацетат 88,9 Бензотрихлорид 214,0
Вода 100,0 о-Нитротолуол 224,0
Толуол 110,5 Бутандиол-1,4 230,0
1-Бутиловый спирт 118,0 Метилсалицилат 223,4
н-Бутилацетат 126,1 Диэтиладипат 245,0
Хлорбензол 132,1 Диэтаноламин 268,0
Ксилол (техн.) 135—138 Даутерм А 260,0
Тетрахлорэтана 146,3 Диметилфталат 283,0
«-Амилацетат 148,8 Глицерин 288,0
Бромбензол 157,0 Диэтилфталат 298,0
Циклог’ексанол 161,1 Диэтилсебацииат 307,0
о-Дихлорбеизол 179,0 Дибутилфталат 340,7
а Соблюдать осторожность! Пары ядовиты.
104
Гл. III. Техника лабораторной работы
Следует отметить, что температура реакционного сосуда, находяще-
гося в парах вещества, может быть ниже температуры кипения самого
вещества; эта разница зависит от таких факторов, как количество ре-
акционной смеси, ее вязкость, разница температур пара жидкости
и окружающего воздуха. Разница температур реакционной смеси и обо-
гревающего пара может достигать 5° и выше, если применяют масля-
ную или глицериновую баню. Такая баня должна иметь небольшой сосу-
дик, который вставляют в отверстие бани размером 35 мм (рис. 116 и 117)
и укрепляют замазкой из глета.
Требуемую температуру устанавливают подбором кипящей смеси.
Если, например, реакционную смесь необходимо греть при 125°, то в каче-
стве основного исходного компонента смеси можно взять ксилол, который
позволит получить в реакционной колбе температуру 129—131°. Темпера-
туру можно снизить до 125° постепенным добавлением толуола. Чистый
толуол (т. кип. 110,5°) дает в реак-
ционной колбе температуру 105—107°,
ее можно повысить на несколько гра
дусов добавлением ксилола. Этот
метод был использован Урбаном и Ди-
цем [121], которые исходили из обыч-
ного глицерина (т. кип. 290°), кипя-
щего с разложением при 280—285°.
Добавляя по каплям воду, они значи-
тельно понижали температуру кипе-
Рис. 117. Баня с постоянной
температурой.
Р И с. 116. Жидкост-
ная баня.
ния; при добавлении 5% воды температура снижалась до 160°. Для повыше-
ния температуры удаляют холодильник (рис. 117) и воду частично испаряют.
При работе с органическими жидкостями необходимо принимать меры пре-
досторожности из-за возможности отравления работающего или воспла-
менения жидкостей. Последнее можно устранить применением электриче-
ских плиток. Другие типы небольших бань с постоянной температурой опи-
саны Нельсоном и Халлером [122] и Кассиди [123].
Жидкости, пригодные для заполнения открытых бань, перечислены
Эгли [124] в томе III настоящей серии. Для большинства микро- и полу-
микроопераций можно использовать тяжелое парафиновое масло, твердый
парафин, глицерин, тетракрезилсиликат и сплав свинца с оловом. Тетра-
крезилсиликат позволяет работать в области температур 20—400°, металли-
ческие бани—соответственно в области 250—800°. Дьянг [125] предложил
для продолжительного нагревания вместо жидкостных бань баню из алю-
миниевых стружек.
V. Нагревание
105
Можно также применять небольшие песчаные бани с электрическим
обогревом. Кларк [126] предложил песчаную баню с электрическим обогре-
вом, изображенную на рис. 118А. Температура песка возрастает с глубиной
и на поверхности по мере приближения к центру. Баня удобна для нагрева-
ния, кипячения с обратным холодильником и выпаривания небольших
количеств вещества.
В ряде случаев можно применять нагревательные блоки. В начале
настоящего раздела был описан универсальный прибор Шенка—Ма. Иногда
пользуются блоком для сушки Бенедетти-Пихлера [127], который описан
в гл. I, раздел IV. Он может быть использован для нагревания микропро-
бирок под давлением. Пирексовые пробирки для нагревания (№ 9880)
10X75 мм помещают в коротком отрезке 2,5-сантиметровой трубки, откры-
той с обоих концов. Оба конца неплотно закрывают комками стальной про-
волоки и трубку укладывают в блок. Блок завинчивают колпаком для
предохранения работающих в случае взрыва пробирки. В блоке можно
нагревать ампулы больших размеров.
Электронагреватель для микроопераций опи-
сан Чифонелли [128]. В пластине проделывают
отверстия для термометра, капилляров, микро-
пробирок и др.,- нагреватель рассчитан на 5 а и
с электрическим обогревом.
Рис. 118Б. Ми-
крообогреватель
для погружения.
1—стекло; 2—хро-
мелевая проволока.
Рис. 118А. Песчаная баня
550 вт. Цля регулирования температуры устанавливают трансформатор и
сопротивление в виде ламп или ползункового реостата. Дакус [1291 пред-
ложил использовать в качестве микрогорелки иглу для впрыскивания, что
позволяет получить крайне малое пламя. Кирк [130] описал металличе-
скую и стеклянную микрогорелки. Автоклав для нагревания малых коли-
честв описан Шёнигером [131], микробомба из нержавеющей стали—
Эрдёшем [1321. На рис. 132 изображен обогреватель для полумикроколб.
Можно легко изготовить обогреватель для погружения в жидкость, изо-
браженный на рис. 118Б. Он представляет собой спираль в 10—15 вит-
ков, изготовленную из проволоки с асбестовой изоляцией. Концы спи-
рали продевают в стеклянные трубки и присоединяют к варнаку (перемен-
ному автотрансформатору).
Для обогрева выпускается гибкая ткань из стеклянных волокон
с вмонтированным нагревателем длиной 90—180 см и шириной 25—90 мм.
Эти размеры неудобны для микропосуды; для последней выпускаются спе-
циальные обогреватели в виде лент, обматываемых вокруг колб.
106
Гл. III. Техника лабораторной работы
VI. РАСТИРАНИЕ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ
Обычная микроступка с пестиком, описанная Альбером [133], изобра-
жена на рис. 119. Ступка, имеющая форму перевернутого конуса, рассчи-
тана на растирание микроколичеств с минимальными потерями. Кристаллы
измельчают в том же сосуде, где они были получены, микрошпателем или
закругленной стеклянной палочкой, которые соответствуют пробирке
(рис. 120) или капилляру. Палочку медленно вращают до тех пор, пока не
будет достигнуто нужное размельчение. Главная трудность при работе
с микроколичествами заключается в потерях п
при переносе; так, например, в описанной выше
микроступке или маленькой агатовой ступке
можно измельчить 50 мг кристаллов; потери
при этом достигают 5—20 мг в зависимости от
природы кристаллов и тщательности, с которой
производили измельчение и перенос вещества.
Большинство потерь происходит от прилила
Р п с. 119. Микроступка.
Рис. 120. Измельчение
при помощи стеклянной
палочки в пробирке.
ния вещества к ступке и пестику, поэтому рекомендуется промыть ступ-
ку и пестик, а затем испарить растворитель на часовом стекле.
VII. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ
Некоторые универсальные приборы, применявшиеся автором 1134],
были описаны в разделе о кристаллизации (рис. 1, глава I). Подобные при-
боры со сменными шлифами и насадками могут быть использованы для раз-
личных операций без перемены сосуда и, следовательно, без потерь веще-
ства. Подобные приборы позволяют работать с 50—1000 мг вещества.
На рис. 121 изображена установка для работы с обратным холодильни-
ком, на рис. 122—для перегонки. На рис. 123 представлена установка для
фильтрования или извлечения; фильтром является пластинка из сплавлен-
ного стекла. На рис. 124 изображена установка, предназначенная для раз-
деления несмешивающихся жидкостей. Та же установка с измененной кол-
бой может быть использована для кристаллизации в атмосфере инертного
газа, как было описано в гл. I, раздел II, 8. Установка выпускается в виде
набора с частями для отдельных операций.
Рис. 121. Универсальная
установка, собранная для
работы с обратным холо-
дильником.
Рис. 122. Универсальная установка, соб-
ранная для перегонки (возможно использо-
вание стеклянных шлифов).
1_зазор для сообщения с внешним пространством.
Рис. 123. Универсальная уста-
новка.
А—для фильтрования,.нли извлечения;
Б—для фильтрования без переноса
вещества.
Рис. 124. Универсаль-
ная установка, собран-
ная для разделения не-
смешивающихся жидко-
стей.
108
Гл. HI. Техника лабораторной работы
На рис. 125 изображен универсальный микроприбор по Баркеру [136],
описанный Алленом, Гестом и Каменом [135] и модифицированный Даб-
сом [137]. Колбу нагревают рубашкой 8. Трубку 7 соединяют патрубком 6
с системой кранов 9, а также с насадкой 5, состоящей из фильтра-пластинки,
бумажного фильтра с трубкой 1 и холодильника 3. Установка связана
с входной трубкой 4 и клапаном 2. На рис. 126 изображены применения
этой установки для кипячения с обратным холодильником, перегонки,
фильтрования, экстракции, сушки и диспергирования.
Выбор из большого числа установок производят в зависимости от коли-
чества используемого материала. Так, например, для работы с 1 мл или
Р и с. 125. Универсальная установка Баркера
и Дабса [135 —137].
меньше, если не требуется кипячения с обратным холодильником, наиболее
удобными являются пробирки длиной 7,5 см или конические пробирки.
Для больших количеств рекомендуются грушевидные колбы на 5, 10 или
25 мл, а также пробирки длиной 15—20 см. Пробирки на 20 см (см. примеча-
ние на стр. 23) могут быть различной длины: 90—100, 140—150 и 180 мм.
Они наиболее удобны для обычных работ с полумикроколичествами.
На рис. 127 изображена установка Освара, которой можно пользоваться
для ряда операций. Она состоит из трехгорлой колбы со шлифами 19/22
в центре и 14/20 с боков, снабжена мешалкой, хлоркальциевой трубкой
и холодильником. В одном из боковых шлифов укреплена капельная ворон-
ка на 50 мл с отводом для выравнивания давления и краном для подачи
азота. Эта установка предназначена для работы с количествами 50—1000 мг.
Реакции можно проводить в атмосфере инертного газа. Меняя насадки,
можно применять установку для перегонки и других операций.
Выпускается аппаратура для работы с полумикро-и макроколичествами
со стандартными коническими и сферическими шлифами. Эта установка
изображена на рис. 128А. Колба снабжена мешалкой, обратным холодиль-
ником и калиброванной капельной воронкой. На рис. 128Б установка
собрана для перегонки, на рис. 128В—для перегонки азеотропных смесей
с циркуляцией. Установка на рис. 129 представляет собой маленький экс-
трактор Сокслета. Установки, изображенные на рис. 130 и 131, предназна-
Рис. 126. Применение универсальной установки Баркера
и Дабса.
А —диспергирование; S—фильтрование и экстракция; В —кипячение
с обратным холодильником; Г—перегонка; Д—сушка.
Рис. 127. Полумикроустановка Освара.
Р и с. 128А. Универсальная установка
(общий вид).
Рис. 128Б. Универсальная уста-
новка, собранная для перегонки.
Рис. 128В. Универсальная;’ус-
тановка, собранная. для перегон-
ки с принудительной циркуля-
цией.
Рис. 129. Установ-
ка для экстракции.
Рис. 130. Установка для кристаллиза
ции в атмосфере инертного газа.
Рис. 131. Приспособления для экстракции и фильтро-
вания с пористыми стеклянными пластинками для
универсальной установки (рис. 129 и 130).
VIII. Аппаратура для получения микроколичеств препаратов
113
чены для кристаллизации и фильтрования. На рис. 132 показан обогреватель
для колбы установки, изображенной на рис. 128—130. Этот обогреватель
можно использовать для нагревания многих полумикрососудов.
Рис. 132. Обогреватель для универсальной установки, который
можно использовать для большинства полумикроустановок.
В литературе описано чрезвычайно большое число микроаппаратуры
различного назначения (139]. Некоторая часть ее рассматривается в соот-
ветствующих разделах настоящего руководства; например, для ряда полу-
микро- и микроопераций можно применять фармацевтические склянки для
сыворотки с пробками, для измерения объемов вместо бюреток пользуются
шприцами.
VIII. АППАРАТУРА ДЛЯ МИКРООПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ И ПОЛУЧЕНИЯ
МИКРОКОЛИЧЕСТВ ПРЕПАРАТОВ
Различные типы приборов для Микроопределения газов описаны
Фейглем [140]. Наиболее простой прибор изображен на рис. 133, он состоит
Рис. 133. Приборы для микроопределе-
ния газов [ 140].
Рис. 134. Прибор для микро-
определения газов и для мик-
ропрепаративных работ.
8 Заказ №119
114
Гл. III. Техника лабораторной работы
из микропробирки емкостью 1 мл с просверленной резиновой пробкой, через
которую в пробирку вставлена стеклянная трубка с шариком на конце.
Трубку можно перемещать вниз и вверх, а жидкий реактив наносить непо-
средственно на шарик или на реактивную бумажку, которая укреплена
вдоль стеклянной трубки. Можно смачивать шарик каплей воды, которую
затем переносят на стекло или в микротигель для исследования реактивами.
Газ выделяется в микропробирке при легком нагревании.
Прибор, изображенный на рис. 134, можно использовать для открытия
микроколичеств газов и для приготовления микроколичеств производных.
Преимущество этого прибора в том, что один из реактивов может быть
помещен в конус микрохолодильника, при этом он не будет соприкасаться
с дном колбы; кислоты или растворы подаются в колбу через боковой отвод
так, что при сборке аппаратуры газы не теряются.
Для получения микроколичеств производных, подробно описанного
в гл. XVI, разделы IV, 4, Б и IX, 4, один из реактивов помещают в конус
холодильника. Например, при получении карбонильных производных
в конус холодильника помещают раствор метона или замещенного гидра-
зина, раствор карбонильного соединения заливают через боковой отвод.
Кран закрывают и колбу осторожно нагревают в течение нескольких часов.
Карбонильное соединение испаряется и реагирует с веществом в конусе
холодильника.
ЛИТЕРАТУРА
1. S t е у с г m а г k, Quantitative Organic Microanalysis, Blakiston, New York, 1951.
2. P r e g 1, G r a n t, Quantitative Organic Microanalysis, 5th ed., Blakiston, Phila
delphia, 1951.
3. E m i c h, Schneider, Microchemical Laboratory Manual, Wiley. New York.
1932.
4. N i e d e r 1, N i e d e r 1, Micromethods of Organic Microanalysis, Wiley, 1942.
5. Manigault, Tsai, Compt. rend., 214, 658 (1942).
6. Nanjundayya, Ahmad, Indian J. Agr. Sci., 13, 649 (1943).
7. Gulbransen, Kev. Sci. Instruments, 15, 201 (1944).
8. Kirk, Craig, Gull berg, Boyer, Anal. Chem., 19, 427 (1947).
9. Ingram, Metallurgia, 40, 231, 283 (1949).
10. Коренман, Ф e p т e л ь ме й с те p, Заводская лаборатория, 15, 785 (1949).
11. К и с k, Altieri, Towne, Mikrochim. Acta, 3, 255 (1953).
12. Friedrich, Mikrochemie, 15, 36 (1934).
13. Kir k, Quantitative Ultramicroanalysis, Wiley, New York, 1950. p. 85.
14. Arthur H. Thomas Co., Philadelphia, Pa., No. 1886.
15. Arthur H. Thomas Co., No. 7960.
16. Benedett i-P ichler, Microtechnique of Inorganic Analysis, Wiley, New
York, 1942.
17. Kir k, Quantitative Ultramicroanalysis, Wiley, New York, 1950, p. 18; Sisc <>
Cunningham, Kirk, J. Biol. Chem., 139, 1 (1941).
18. P regl, Gran t, Quantitative Organic Microanalysis, 5th ed., Blakiston, Phila-
delphia, 1951.
19. L i n d e r s t r 0 m-L a n g, Holter, Compt. rend. trav. lab. Carlsberg. Ser.
chim., 19, No. 4, 1 (1931); Z. physiol. Chem., 201, 9 (1931).
20. Krogh, Keys, J. Chem. Soc., 1931, 2436; Krogh, Ind. End. Chem.,' Anal.
Ed., 7, 130 (1935).
21. T r e v a n, Biochem., J., 19, 1111 (1925). С.м. также библиографию Stein-
m a n n, Mikrochim. Acta, 5—6, 490 (1953).
Литература
115
22. Glick, Techniques of Histo- and Cytochemistry, Interscience, New York, 1949,
p. 170. - .
23. L u n d b a k, Kern. Maanedsblad., 24, 138 (1943).
24. Gorbach, Mikrochem. Mikrochim. Acta, 31, 109 (1943).
25. Chi noy, Current Sci., 14, 102 (1945).
26. Stock, Fill, Metallurgia, 33, 272 (1946); 34, 225 (1947).
27. Thompson, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 268 (1942).
28. Jordan, Ind. Eng. Chem., Anal- Ed., 17, 270 (1945).
29- Kir k, Quantitative Ultramicroanalysis, Wiley, New York, 1950, p. 123.
30. Brindle, Wilson, Mikrochemie, 39, 310 (1952); E 1-B a d r y, Wilson,
Mikrochemie, 40, 141 (1952).
31. S c h 6 n i g e r, Mikrochemie, 39, 401 (1952).
32. Bang, Mikro-Methoden zur Blutuntersuchung, Munich, 1920.
33. Steinman n, «List of Microchemical Publications, 1939—1949», Mikrochim.
Acta, 5—6, 487 (1953).
34. T r e v a n, Lancet, 202, 786 (1922).
35. Rehberg, Biochem. J., 19, 270 (1925).
36. T r e v a n, Biochem. J., 19, 1111 (1925).
37. Pauli, S e m 1 e r, Kolloid.-Z., 34, 145 (1924).
38. P i n к u s s e n, Biochem. Z., 186, 28 (1927).
39. Widmark, О r s к о v, Biochem. Z., 201, 15 (1928).
40. T i t u s, Gray, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 2, 370 (1930).
41. О r m о n d, Z. anal. Chem., 75, 209 (1928).
42. Krogh, Keys, J. Chem. Soc., 2, 2436 (1931).
43. В 1 a i s t, L e i g h t о n, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 3, 267 (1931).
44. Dustman, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 4, 345 (1932).
45. E i s s n e r, Z. anal. Chem., 91, 172 (1932).
46. Linderstro rn-L a n g, Holter, Compt. rend. trav. lab. Carlsberg, Ser.
chim., 19, No. 14, 1—12 (1933).
47. L о c h t e, Hoover, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 5, 335 (1933).
48. Schwarz, Mikrochemie, 13, 1 (1933).
49. Kir k, Mikrochemie, 14, 1 (1933).
50. Conway, Biochem. J., 28, 283 (1934).
51. D ii s i n g, Chem. Fabrik, 7, -313 (1934).
52. S t a n d e n, Fuller, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 6, 299 (1934).
53. Links, Mikrochemie, 15, 87 (1934).
54. Lee, J. Physiol., 84, 27P (1935).
55. F 1 a t t, Helv. Chim. Acta, 17, 1513 (1935).
56. Folley, Rowsell, Mikrochemie, 19, 194 (1936).
57. H e a t 1 e y, Biochem. J., 29, 626 (1935); Mikrochemie, 26, 147 (1939).
58. Szebelledy, Laszl 6, Claude r, Z. anal. Chem., 105, 26 (1936).
59. McFarlane, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 124 (1936).
60. D u b n о f f, Kirk, Mikrochemie, 19, 194 (1936).
61. T h о ra i s, Praktika Akad. Athens, 11, 317 (1936).
62. Clark, H e r m a n c e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 293 (1937).
63. Krause, Chemist Analyst, 26 (2), 44 (1937).
64. Seevers, Stormont, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 39 (1937).
65. Friedrich, Mikrochemie, 22, 251 (1937).
66. Ke st on и др., J. Biol. Chem., 122, 227 (1937).
67. Spatz, Chem. Fabrik, 9, 70 (1937).
68. A b e 1, Fabian, Mikrochim. Acta, 1, 43 (1937).
69. Mik a, Mikrochemie, 23, 304 (1938).
70. White, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 668 (1938).
8*
116
Гл. III. Техника лабораторной работы
71. Longwell, Н i 1 1, J. Biol. Chem., 112, 319 (1939).
72. Johnson, Shrewsbury, Mikrochemie, 26, 143 (1939).
73. Graham, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 351 (1939).
74. Поляков, ЖОХ, 13, 638, (1940).
75. G о r b a c h, Chem. Fabrik, 14, 390 (1941).
76. Cunningham и др., J. Biol. Chem., 139, 1 (1941).
77. Hadfield, J. Soc. Chem. Ind., 61, 45 (1942).
78. Dean, Fletcher, Science, 96, 237 (1942).
79. Scholander, Science, 95, 177 (1942).
80. Rose bury, Van H e у n i n g.e n, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 363
(1942).
81. Ogg и др., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 285 (1942).
82. Scholander, Edwards, Irving, J. Biol. Chem., 148, 495 (1943).
83. Lose a 1 zo, Be ne de it i-P irhler, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 352
(1943); 17, 187 (1945).
84. Hawes, Ska vinski, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 917 (1942).
85. Hammack, Loren, Naegelin, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 357 (1944).
86. Rieman, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 475 (1944).
87. Stock, Fill, Metallurgia, 31, 103 (1944).
88. W у a t t, Analyst, 69, 180 (1944).
89. Lev v y, Chemistry & Industry, 1945, 4.
90. N a c h о d, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 602 (1945).
91. Wilson, Metallurgia, 31, 320 (1945).
92. Wintering ha m, Analyst, 10, 173 (1945).
93. Saunders, Analyst, 71, 528 (1946).
94. Kovalenko, Zhur. anal. Khim., 1, No. 2, 140 (1946).
95. Исаков, ЖОХ, 16, 1975 (1946).
96. Allan, S. African J. Med. Sei., 11, 157 (1946).
97. Shaffer u др., Anal. Chem., 19, 492 (1947).
98. Scholander, E v a n s, J. Biol. Chem., 169, 551 (1947).
99. Lacourt п др.; Mikrochemie, 33, 217 (1947).
100. N a t e 1 s о n, Zuckerman, J. Biol. Chem., 170, 305 (1947).
101. G i 1 m о n t, Anal. Chem., 20, 1109 (1948).
102. N о r d m a n n, Ann. biol. clin. (Paris), 5, 401 (1947).
103. S 6 m i у a, К a m a d a, J. Japan Chemistry, 1, 63 (1947).
104. S t a г о r i, Experientia, 4, 199 (1948).
105. Stock, Metallurgia, 37, 320 (1948).
106. В о g u t h, Z. physiol. Chem., 285, 93 (1950).
107. Daimler, Chem.-Ing.-Tech., 22, 104 (1950).
108. Stock, Metallurgia, 41, 170 (1950).
109. Lazaro w, J. Lab. Clin. Med., 35, 310 (1950).
110. F 1 a s c h k a, Mikrochemie, 36/37, 269 (1951); 38, 15 (1951).
111. Upson, Anal. Chem., 25, 977 (1953).
112. E in i c h, We r m u t h б kh. S t a e h 1 e r, T i e d e, Richter, Handbuch
der Arbeitsmethoden in der anorganische Chemie, de Gruyter, Berlin, 1925,
Vol. II, No. 2, p. 671.
113. Kirk, Quantitative Microanalysis, Wiley, New York, 1950, pp. 45—47.
114. Shellman, M a g e r 1 e i n, Anal. Chem., 25, 1285 (1953).
115. L i nders t r 0 m-L a n g, H о 1 t e r, Z. physiol. Chem., 201, 9 (1931).
116. R a b inowi t z, Anal. Chem., 24, 1234 (1952).
117. Kirk, Quantitative Ultramicroanalysis, Wiley, New York, 1950, p. 38.
118. Fill, Stock, Analyst, 60, 212 (1944); Mikrochim. Acta, 1, 89 (1953).
119. Schenck, M a, Mikrochemie, 40, 245 (1952).
Литература
117
120. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, 1947, p. 78.
121. Urban, Dietz, Chemist-Analyst, 34, 47 (1945).
122. Nelson, Hall er, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 402 (1937).
123. Cassidy, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 456 (1938).
124. E g 1 y, «Heating and Cooling» в кн. A. W e i s s b e r g e r, ed., Technique
of Organic Chemistry, Vol. Ill, Interscience, New York—London, 1950, p. 74.
125. D j a n g, Anal. Chem., 21, 873 (1949).
126. Clark, J. Assoc. Offic., Agr. Chemists, 16, 418 (1933).
127. В e n e d e t t i-P i c h 1 e r, Mikrochemie, Pregl Festschrift, 6 (1929).
128. C i f о n e 1 Г i, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 134 (1944).
129. D a c u s, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 142 (1944).
130. Kirk, Quantitative Ultramicroanalysis, Wiley, New York, 1950, p. 103.
131. Schoniger, Mikrochemie, 34, 316 (1950).
132. Erdos, Mikrochemie, 35, 353 (1950); S t e i n m a n n, Mikrochim. Acta, 5—6)
496 (1953).
133. Alber, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 656 (1941).
134. Cheronis, Vavoulis, Mikrochemie, 38, 428 (1951).
135. Allen, Ges t, Kamen, Arch. Biochem., 14, 335 (1947).
136. Kamen, Isotopes in Biology and Medicine, Univ. Wisconsin Press, Madison, Wis.,
1948, pp. 151—152.
137. D u b b s, Anal. Chem., 21, 1273 (1949).
138. Smith и др., Anal. Chem., 24, 1847 (1952).
139. Steinman n, «List of Microchemical Publications, 1939—1949», Mikrochim.
Acta, 5—6, 455—498 (1953).
140. F e i g 1, Qualitative Analysis by Spot Tests, 3rd ed., Elsevier, 1946, p. 31.
ГЛАВА
IV
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ КОНСТАНТ
I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПЛАВЛЕНИЯ
1. Общие положения
Большинство методов определения температур плавления является
микрометодами, так как количество вещества при определении меняется
в пределах от 1 у до нескольких миллиграммов. Только процессы, в результате
которых получают кривые нагревания и охлаждения, могут быть отнесены
к макрометодам [1—5]. Эти методы рассмотрены Скау и Уэйкхэмом в томе I
настоящей серии [6, 7]. Микрооперации классифицируются по аппаратуре,
служащей для определения: а) капиллярный метод, б) определение в блоках
и в) определение на нагревательном столике под микроскопом Г81.
2. Капиллярный метод
Температура плавления, определяемая широко распространенным ка-
пиллярным методом, соответствует не положению равновесия, а тому интер-
валу температур, при котором столбик кристаллов в капилляре стекает,
переходя в жидкое состояние. Полученные значения с поправками носят
название «исправленные температуры плавления». Однако более правиль-
ным было бы называть их «исправленными температурами плавления в ка-
пиллярах», так как они отличаются, с одной стороны, от значений, полу-
чаемых при определении кривых температура—время, и, с другой стороны,
от значений, определяемых при помощи микроскопа на нагревательном
столике. Целесообразность такого обозначения разбирается в разделе 1,8.
Капиллярный метод определения температуры плавления с термометром
для измерения температуры широко применяется s органической химии,
и большинство температур плавления органических соединений, приведен-
ных в литературе, определено этим методом. Поэтому, хотя подобные прие-
мы хорошо известны, ниже описаны различные типы используемых уста-
новок, а также точность этих методов.
А. Капилляры для определения температуры плавления
Обычно выпускаются стеклянные капилляры одинакового диаметра
(1 —1,2 мм) длиной 90—100 мм. Капилляры длиной 70—75 мм не пригодны
для термометров, калиброванных при погружении на 76 мм. Капилляры
требуемой длины вытягивают из тонкостенных стеклянных трубок диамет-
ром 6—8 мм. Предварительно трубки необходимо тщательно вымыть и
высушить. Ниже обсуждается влияние щелочности мягкого стекла на тем-
1. Определение температур плавления
119
пературу плавления вещества. Джонс и Вуд [9] показали, что а-токсикарол
в капиллярах из стекла пирекс плавится при 230—231°, а в капиллярах из
мягкого стекла—при 205—208°. Чистый ротенон в капиллярах из обычного
мягкого стекла плавится на 3° ниже, чем в капилляре из стекла пирекс.
Рекомендуется иметь наряду с капиллярами из мягкого стекла капилляры
из стекла пирекс и пользоваться последними в тех случаях, когда вещества
чувствительны к действию щелочей, как, например, некоторые кетоны
[9—11].
Капилляр осторожно заплавляют с одного конца так, чтобы стекло на
закруглении имело одинаковую толщину. Если капилляр во время опреде-
ления остается открытым, то нет необходимости принимать какие-либо
меры предосторожности во время его заполнения. Несколько кристаллов
помещают на часовое стекло и тщательно растирают шпателем в тонкий
порошок. Открытый конец капилляра погружают в этот порошок, капилляр
переворачивают и набранную порцию вещества сбрасывают на дно капил-
ляра, где образуется слой высотой 1—2 мм. Для этого запаянным концом
капилляра постукивают по столу или осторожно проводят по напильнику.
Необходимо иметь на дне капилляра плотный слой вещества, чтобы перенос
тепла от стенок был одинаковым. В некоторых случаях необходимо запаи-
вать капилляр после заполнения, особенно если он откачивается или запол-
няется инертным газом для вытеснения воздуха или если определение тем-
пературы плавления производится не сразу, а через некоторое время.
В этих случаях капилляр заполняют либо через маленькую капиллярную
воронку, либо при этом используют два капилляра. Один из них, широкий,
плотно надевают на второй, узкий, капилляр, который на 10 мм длиннее.
Каждый капилляр запаивают на конце, после чего узкий капилляр запол-
няют, как обычно, но слой вещества на дне не уплотняют. Частицы
вещества, приставшие к верхней части и внешним стенкам капилляра,
тщательно удаляют. Широкий капилляр надевают на заполненный, который
находится в вертикальном положении, так, чтобы запаянная часть соприко-
снулась с верхней частью заполненного капилляра. После этого оба капил-
ляра быстро переворачивают и заполненный капилляр поднимают на 10 мм.
Его содержимое пересыпают на дно широкого капилляра, проводя напиль-
ником по запаянной части узкого капилляра. Внутренний капилляр при-
поднимается еще на 10 мм, причем его открытой частью тщательно очищают
со стенок внешнего капилляра прилипшие частицы. Капилляры держат
под углом и повторяют эту операцию до тех пор, пока внутренний капил-
ляр не окажется полностью извлеченным наружу. Таким образом удается
получить капилляр, не содержащий прилипших к стенкам частиц вещества,
которые могли бы разлагаться и загрязнять вещество при запаивании.
Обычно для определения температуры плавления воскоподобных ве-
ществ [121 берут капилляры диаметром большим, чем 1—1,2 мм (под воско-
подобными веществами или смесями подразумевают такие вещества, кри-
сталлы которых слипаются и не могут быть превращены в тонкий порошок);
однако использование широких капилляров нежелательно, так как при
недостаточном уплотнении вещества тепло распределяется неравномерно
по всей массе. Более того, при наличии примесей или в случае смесей, когда
расплавление происходит в пределах нескольких градусов, твердое веще-
ство вблизи стенок расплавляется в первую очередь; в результате происхо-
дит разделение на две фазы, что может повести к ошибкам. Этого можно
избежать, применяя два капилляра: обычный с внутренним диаметром
1—1,2 мм и длиной 90—100 мм, заплавленный на одном конце, и открытый
с обоих концов с внутренним диаметром 0,4—0.5 мм и длиной 110—120 мм;
120
Гл. IV. Определение физических констант
узкий капилляр может опускаться в запаянный до самого дна. Воскоподоб-
ное вещество (1—2 мг) осторожно без разложения расплавляют на часовом
стекле. Конец внутреннего капилляра нагревают на микрогорелке и опу-
скают вертикально в жидкость, которая благодаря капиллярным силам
поднимается вверх по трубке. После того как жидкость поднялась на
4—6 мм, капилляр вынимают из нее и устанавливают под углом 45э до
полного застывания жидкости. Затем этот капилляр вставляют почти до
самого дна в более широкий и вращают так, чтобы стенки внешнего капил-
ляра оказались смазанными небольшим количеством вещества. Это вещество
образует налет, исчезновение которого свидетельствует о приближении
к температуре плавления. Если воскоподобное вещество плавится с разло-
жением, а также если устойчивость вещества или смеси неизвестна, то
узкий капилляр заполняют на 4—5 мм, надавливая на кусок воскоподоб-
ного вещества, и, вставив в широкий капилляр, помещают в прибор для
определения температуры плавления.
Наполненный капилляр прикрепляют к термометру так, чтобы его
конец находился посередине шарика термометра. Капилляр обычно при-
крепляют к термометру тонким резиновым кольцом; кольцо находится
у конца капилляра выше поверхности жидкости. Недостаток резиновых
колец в том, что они могут окрашивать жидкость бани; капилляр можно
прикреплять к термометру при помощи медной проволочки, несколько раз
обмотанной вокруг капилляра. Некоторые приборы для определения тем-
пературы плавления, описанные ниже, имеют специальные приспособле-
ния для вставки и закрепления капилляра.
Б. Приборы для определения температуры плавления
Для определения температуры плавления предложено большое число
приборов, из которых широко известен прибор Тиле, изображенный на
рис. 135. Кроме того, можно пользоваться круглодонной колбой на 200—
250 мл из стекла пирекс с длинным горлом.. Для равномерности обогрева
жидкость перемешивают, продувая воздух [13]. Стеклянную трубку диа-
метром 5 мм вытягивают в капилляр диаметром 0,5 мм или меньше, который
опускают почти до дна колбы. Воздух продувают при помощи резиновой
груши, которая соединена с верхней частью трубки. Колба может быть
превращена в баню с рубашкой, если в нее вставить на пробке пробирку
16X160 мм. Пробирка не достигает дна на 10—15 мм, и ее наполняют той
же жидкостью, что и внешнюю баню; это устройство позволяет устранить
влияние конвекционных токов на капилляр и термометр.
Различные усовершенствования прибора Тиле были направлены
[14—-16] на улучшение теплопередачи и устранение введения поправок
на термометр; в видоизмененном приборе Тиле [17] (рис. 136) воздух про-
пускают через жидкость при помощи груши или присоединением к воздуш-
ной линии; трубку можно пропустить через второе отверстие в пробке,
которая удерживает термометр, и присоединить к водяному насосу. Ско-
рость пропускания газа должна быть такой, чтобы можно было сосчитать
количество пузырьков.
Сандо [18] описывает прибор Тиле с электрическим обогревом—хроме-
левой обмоткой вокруг нижней части прибора. Маркли [19] видоизменил
форму прибора Тиле, установив в бане мешалку, вращающуюся с большой
скоростью. Хершберг [20] усовершенствовал конструкцию Маркли, введя
лучший контроль над нагреванием термометра и капилляра. Прибором,
видоизмененным Хершбергом, пользуются в тех. случаях, когда необхо
I. Определение температур плавления
121
дима большая точность; возможности этого прибора разбираются в раз-
деле Г.
Прибор Хершберга изображен на рис. 137. Вокруг колена 1 намотан
обогреватель из платиновой проволоки длиной 3 м, сопротивлением 4 ом
на 30 см при мощности 325 впг и напряжении 115 в. Силу тока регулируют
автотрансформатором или реостатом на 200 ом и 3 а. Мешалку 2 приводят
во вращение маленьким синхронным моторчиком; она вращается на двух
Рис. 135. Усовершен-
ствованный Тиле прибор
для определения темпе-
ратуры плавления.
Рис. 136. Усовершенствован-
ный Тиле прибор для опреде-
ления температуры плавления
с продуванием воздуха для
циркуляции жидкости.
Рис. 137. Прибор Херш-
берга для определения
температуры плавления.
шарикоподшипниках, которые скользят по резиновой трубке, обильно
смазанной глицерином. Жидкость циркулирует по часовой стрелке. Термо-
метр и капилляр закрепляют при помощи платиновых держателей, впаян-
ных в муфту 3 из мягкого стекла. В этой муфте создается адиабатическая
зона, колебания температуры внутри которой не превышают 0,025°. Скорость
нагревания можно отрегулировать так, чтобы подъем температуры не пре-
вышал 0, Г в минуту. Температуру измеряют термометром типа Аншютца
с полным погружением шкалы. Хотя недостатки предыдущих приборов
устранены в приборе Хершберга, однако необходимую точность можно
достигнуть только при пользовании стандартными термометрами и при
систематической оценке точности измерений температуры. Этот вопрос
подробно разобран в разделе Г настоящей главы. Графф [21] предложил
использовать для обогрева инфракрасную лампу для сушки (105—120 в
и 250 впг), что позволяет избежать недогрева и перегрева.
Даузард и Руссо [22] описывают воздушную баню с электрическим
обогревом, а также жидкостную баню с электрическим обогревом [23],
представляющую собой склянку Вульфа с мешалкой. В приборе Маркли,
видоизмененном Шехтером и Халлером [24], смену капилляра можно про-
изводить, не вынимая термометра. Бланк [25] предложил вместо капилляра
122
Гл. IV. Определение физических констант
в приборе Тиле использовать приспособление, позволяющее помещать обра-
зец между двумя маленькими покровными стеклами. Процесс плавления
наблюдают при помощи микроскопа, установленного в горизонтальном
положении.
В. Жидкости для нагревательных бань
Серная кислота и ее смеси с различными солями часто используются
как теплопроводящая среда; однако их применение в качестве жидкости
для бань не рассматривается, так как они гигроскопичны и опасны в обра-
щении. Применяют также смеси орто- и метафосфорных кислот, парафино-
вое масло, твердое гидрированное растительное масло, глицерин, а также
ряд растительных масел. Наиболее подходит для работы в приборе Тиле
светлое тяжелое парафиновое масло. Черонис и Энтрикин [26] и Уайт [27]
сообщают о применении кремнийорганических соединений, которые полу-
чили за последние годы широкое распространение. Эти органические поли-
силоксаны бесцветны, прозрачны, устойчивы к нагреванию и химическому
воздействию; кроме того, они мало меняют вязкость в широких пределах
температур и имеют более высокую температуру вспышки, чем нефтяные
масла той же вязкости. Для температур до 360° наиболее подходят жидкости
типа 550 с вязкостью 75—-100 сантистокс. Они не меняют окраски при при-
менении в приборе Тиле в течение года и более. В случае помутнения или
потемнения они могут быть очищены фильтрованием после обработки акти-
вированным углем и силикагелем. Уайт [27] показал, что хорошие резуль-
таты дает также полисилоксан 9981.
Хартуэлл [28] опубликовал обзор, в котором сравниваются пригодность
в качестве теплопроводящей среды 62 органических соединений и смесей
для приборов по определению температуры плавления. В результате Хар-
туэлл установил, что лучшими по качеству из изученных и описанных в ли-
тературе являются две жидкости с фирменными названиями «ароклор 1248»
и «полисилоксан 9981». Обе жидкости не вызывают коррозии, устойчивы при
повышенных температурах, негигроскопичны, не обладают заметным запахом
при высоких температурах и имеют высокую температуру вспышки. Смесь
ароклор, содержащая более 40% хлора, токсична при продолжительном
вдыхании. Полисилоксановая жидкость неядовита, но сравнительно дорога.
Автор установил, что жидкость ароклор заметно обесцвечивается при про-
должительном нагревании при температуре выше 200°. Кахан [291 предло-
жил ртуть в качестве жидкости для бань; применение ртути дает возмож-
ность достичь большего постоянства температуры, так как к конвекции
добавляется теплопроводность. Боковую часть прибора Тиле делают плоской
для произведения отсчетов.
Г. Калибрование термометра и прибора для определения температуры плавления
Точность отсчета при помощи термометра зависит от двух факторов:
а) расстояния между двумя делениями на шкале и б) скорости нагревания.
При пользовании обычным термометром, в котором 1° соответствует 1 мм
(в пределах 0,7—1,2 мм), можно получить точность 0,5°. В специальных
термометрах (например, Аншютца) 1° соответствует 1,5—2 мм, а одно деле-
ние обычно 0,2° и точность измерения равна 0,1°. При подъеме температуры
около 0,25° в минуту при пользовании обычным термометром (11,2 мм)
можно добиться точности 0,4—0,5s. При подъеме температуры 1° в минуту
точность измерения не превышает 1°, а при подъеме 3—4° в минуту точ-
ность составляет около 2 . Франсис и Коллинс [301 при помощи термометра
I. Определение температур плавления 123
специальной конструкции с делениями по 0,1° (1°- 4,6 мм) и при скорости
нагревания 0,Г в 4 мин. получили точность отсчета 0,03°. Термометр Ан-
шютца в усовершенствованном приборе Хершберга при скорости нагревания
Г в 4 мин. позволяет достигнуть точности около 0,Г.
Точность определения температуры плавления в капиллярах, а также
любым методом, в котором пользуются термометрами, зависит от калибро-
вания прибора для измерения температуры. Калибрование термометра на
полное погружение позволяет устранить ошибки, которые возникают при
работе в случае полного погружения термометра в реакционную смесь.
В большинстве случаев в приборах термометр погружают не полностью
и необходимо вносить поправку на выступающий столбик. При подобном
калибровании возможны ошибки (температура выступающего столбика при
измерении может отличаться от той температуры, при которой производи-
лось калибрование). При калибровании термометров полного погружения
Аншютца возникают осложнения вследствие того, что большинство этих
термометров изготовлено по немецким эталонам и нулевая точка у них не
совпадает с точкой плавления льда, даваемой Национальным бюро стандар-
тов. Однако Бюро стандартов производит калибрование и дает таблицу
поправок. Ежегодные калибрования необходимы и при калибровании тер-
мометров Бюро стандартов и при непосредственном сравнении со стандарт-
ным термометром [31], так как при использовании термометра при высоких
температурах постепенно происходят необратимые изменения объема шари-
ка. В среднем количество ртути в шарике термометра соответствует шкале
в 6000°, и, следовательно, небольшие изменения объема шарика приведут
к большим погрешностям при отсчете.
Термометры «неполного погружения» лучше всего калибровать по опре-
деленным точкам в том же приборе, в котором производят определения тем-
пературы плавления. Это позволяет устранить ошибки как термометра,
так и самого прибора. Такой метод калибрования называется калиброва-
нием по прибору для определения температуры плавления. Главная труд-
ность заключается в выборе чистого эталонного вещества для проверки
термометра.
Д. Эталонные вещества для калибрования термометров
Эталонные вещества при калибровании термометров должны быть
высокой степени чистоты и устойчивыми при хранении и при температу-
рах, близких к температуре плавления. Кроме того, эти вещества должны
иметь строго определенные температуры плавления. Несоответствие эталон-
ных веществ подобным требованиям может вызвать несовпадение данных,
приведенных в литературе, которое может быть проиллюстрировано на
примере бензойной кислоты. Обычно в справочной литературе [33] для
бензойной кислоты указывается т. п. 121,7°. Черонис, Бернот и Ковиц [34]
на основании нескольких сот определений подтверждают результаты Коф-
лера [35] и Альбера* и приводят для бензойной кислоты т. пл. 122,5°.
В ряде других работ даны следующие значения: Хейлброн [36] 122°; Хан-
тресс [37] 121,4°; Черонис и Энтрикин [38] 121,7°; Шрайнер и Фьюзон [42]
12Г. Отсюда видно, что если температура плавления бензойной кислоты
122,5° (для стандартной кислоты принимается т. пл. 121° или 121,5°), то при
калибровании термометра в области 120° ошибка определения может до-
стигнуть Г. По данным Гилкриста, (Национальное бюро стандартов), тем-
* Частное сообщение.
124
Гл. IV. Определение физических констант
пература замерзания или плавления чистой бензойной кислоты составляет
122,375 + 0,001° в сухом воздухе при атмосферном давлении. Стандартная
кислота для определения кислотности (Бюро стандартов) имела (в вакууме)
температуру плавления 122,352° (последний кристалл), стандартная кис-
лота для микрохимических определений плавилась в вакууме при 122,343°.
Кислоту необходимо предохранять от попадания влаги из воздуха: при 20°
и относительной влажности воздуха 50% температура плавления кислоты
понижается на 0,1°, при относительной влажности воздуха 25%—на 0,05°.
Таблица 5
ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ СТАНДАРТНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ
КАЛИБРОВАНИЯ ТЕРМОМЕТРОВ (°C)
Вещество I [39] И ПО] Ш ГЛ] IV ’
Лед 0 0 -
п-Нитротолуол 51,9 - - - 51,3 б; 51,9
п-Дихлорбензол — 53 52,96; 53
Нафталин 80,8 -- 80,1 б; 80,22; 80,8
Ванилин - - 81 8Ю; 80—81
.и-Д инитробензол 90 . ._ 89,7б
Ацетанилид 114 115 114,2 6; 115
Бензойная кислота 121,7 121 121,7 6; 122
Мочевина — 132 - 132,76
Фенацетин — — 135 135 б; 136; 137—138
Салициловая кислота 159,8 157 159 б; 159,8 (155,7)
Сульфаниламид — 165 165,6; 163
Гиппуровая кислота 187 — 187,5 б; 188
Сульфопиридин — — 192 190,1; 191,2
Изатин 200 201 б; 203,5
Антрацен 216 216 218 б; 217; 213
сил«л4-Дифенилмочевина — 238 235 б; 238—239; 243
Кофеин — ...... 236 2376
n-Нитробензойная кислота 241 — 242,4 б; 238; 243
Оксанилид' — 257 2506
Фенолфталеин 256 — 261 б; 254 (250—253)
Антрахинон 285 286 285 б
Кт,М-Диацетилбензидин 317 331 б
•’Другие литературные данные.
6Данные по «Internationa! Critical Tables».
В табл. 5 приведены определенные различными авторами температуры
плавления соединений, применяемых для калибрования термометров: для
салициловой кислоты—157, 158,3, 159 и 159,8°; для сцльи-дифенилмочеви-
ны—235, 238, 238—239 и 243°.
Для калибрования термометров необходимо иметь ряд веществ, подоб-
но перечисленному в табл. 5, с точно определенными значениями темпе-
ратур плавления. Попытка разработать такую серию Национальным бюро
стандартов временно отложена. Аналогичная работа, предпринятая авто-
ром настоящей книги и Кофлером в 1950 г., в настоящее время продол-
1. Определение температур плавления
125
жается. В табл. 6 приведен ряд веществ, для которых точно определены
температуры плавления. Следует отметить, что, за исключением данных
для льда и бензойной кислоты, приводятся значения, взятые из литературы.
Таблица 6
СТАНДАРТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ТЕМПЕРАТУР ПЛАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВ,
применяемых для КАЛИБРОВАНИЯ ТЕРМОМЕТРОВ
Вещество Т. пл., 0 С Вещество Т. пл., °C
Вода—лед 0 [43] Мочевина 132,8 [52]
Циклогексанол 25,45 [44] Салициловая кислота 158,3 [51]
Ментол 42,5 [45] Янтарная кислота 182,8 [46]
Бензофенон 48,1 [46] Антрацен 216,18 [53]
п-Нитротолуол 51,65 [47] Фталимид 233,5 [51]
Нафталин 80,25 [48] н-Нитробензойная кислота 241,0 [54]-
Ацетанилид 114,2 [49 , 50] Фенолфталеин 265,0
Бензойная кислота 122,36 [50] Антрахинон 286,0
Е. Калибрование термометров
Рассматривается выбор термометра для калибрования при помощи
соответствующих стандартных соединений. В табл. 7 приведены характе-
ристики пяти термометров. Термометр с значением 1°, равным 1—1,2 мм,
позволяет производить отсчеты легче, чем термометры, где 1° соответствует
0,8 лгм или меньше. Термометр, калиброванный на «неполное погружение»,
обычно дает ошибку меньше, чем термометр, калиброванный на «полное
Таблица 7
ХАРАКТЕРИСТИКА ПЯТИ ТЕРМОМЕТРОВ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ДЛЯ КАЛИБРОВАНИЯ
Р 2а за 4а 5а
Производство Германия о США б США б США б Не уста- новлено в
Шкала, °C От —15 до 360 От —10 до 260 От —5 до 360 От —10 до 360 От —10 до 360
Калибрование (по- гружение) Полное Полное 75 мм Полное 76 мм
Цена деления, °C 1 1 1 1 1
Длина деления 1°, мм 0,88 1,0 0,78 0,82 0,72
Общая длина, мм 400 350 380 380 395
Длина шарика, мм 16 15 13 12 12
Диаметр, мм 6 6,2 6 6 7
а См. соответствующие кривые на рис. 138.
6 Заполнен азотом.
в Заполнение не установлено или заполнен азотом.
126
Гл. IV. Определение физических констант
погружение». В приборе Тиле для определения температуры плавления
можно использовать два термометра с шкалами 0—180° и 150—320° и
ценой деления 0,5°.При хорошем калибровании эти термометры позволяют
получить точность отсчета менее 0,5°.
Перед калиброванием термометры нагревают в течение 6—8 час. при
температуре 300°, что значительно выше температуры, при которой обычно
производят измерения. Затем термометры выдерживают в течение 2—3 дней
при комнатной температуре и калибруют по стандартным образцам в том
Р и с. 138. Калибровочные кривые для пяти
термометров.
же приборе и по той же методике, которые будут применены для определения
температуры плавления. Для каждой точки делают не меньше трех опре-
делений, причем отклонения от среднего значения не должны превышать
0,5°. Эти средние значения используются для построения калибровочной
кривой, по которой можно непосредственно находить величину поправки
для любой измеряемой температуры плавления. Из пяти калибровочных
кривых для пяти термометров (рис. 138) только три (3, 4 и 5) пригодны для
определения температуры плавления. Соответствующие данные для пяти
термометров приведены в табл. 7.
Калибрование термометра следует повторять через некоторое время.
Если термометр употребляют ежедневно при температурах выше 200 ,
то необходима ежемесячная проверка по трем точкам; недостаточно прове-
рять одну нулевую точку. В табл. 8 указаны поправки, которые были сде-
ланы для термометра после работы в течение года на нагревательном столике
Кофлера (калибрование производили в тех же условиях, что и измерения).
Следует отметить, что нулевая точка осталась неизменной.
1. Определение температур плавления
127
Таблица 8
ПОВТОРНОЕ КАЛИБРОВАНИЕ термометра
НА НАГРЕВАТЕЛЬНОМ СТОЛИКЕ КОФЛЕРА
(ПО АЛЬБЕРУ)
Температура, °C Поправка, СС
Нулевая точка 40 50 90 136 175 215 Отсутствует » +0,4 +0,4 +0,4 -1-1,5 4-2,1
3. Металлические блоки для определения температуры плавления
Металлические блоки с обогревом лишены ряда недостатков, присущих
жидкостным баням; они позволяют добиться лучшего регулирования тем-
пературы и, следовательно, более точного определения температуры плав-
ления. Существуют три основных типа металлических блоков: а) простей-
ший тип с газовым обогревом и термометром для определения температуры,
б) блок с электрическим обогревом и термометром для определения темпе-
ратуры и в) блок с электрическим обогревом, термопарой и потенциометром
для определения температуры. В последующем кратком обзоре литературы
представлены все три типа.
Простейшие блоки с обогревом были описаны Тиле 155], Макенном,
Верлем и Кульманом 156], Фриделем [57] и Уолшем [58]. Простейшим
является блок Макенна, представляющий собой медное или латунное тело,
обогреваемое на газовом пламени; на верхней плоскости блока имеется отвер-
стие для термометра, доходящее до центра. Поверхность блока полируют
абразивными материалами, температуру плавления определяют в тот мо-
мент, когда плавятся кристаллы, насыпанные в середину блока. Другие
типы блоков [59] имеют дополнительные отверстия для термометра с капил-
ляром и для наблюдения. Наблюдение производят визуально при помощи
микроскопа или специального оптического устройства.
Блоки с электрическим обогревом описаны многими авторами [60—70].
Наибольшими преимуществами обладают блоки Денниса [53], Джонса
[57] и Кофлера [67], устройство которых будет детально разобрацо ниже.
Универсальная плитка для микрообогрева Ма и Шенка, описанная в гл. III,
раздел V (рис. 115), также с успехом может быть использована для опреде-
ления температуры плавления.
На рис. 139 изображен блок Денниса [60], представляющий собой
медный брусок, покрытый серебром с электрическим обогревом на одном
конце; температуру на поверхности медного бруска измеряют при помощи
скользящего контакта из константановой проволоки. При соприкосновении
константана с нагретой медной поверхностью в точке контакта образуется
термопара (константановый контакт имеет форму, напоминающую долото).
Возникает электродвижущая сила, величина которой пропорциональна
температуре в точке контакта и может быть измерена потенциометром;
по величине этой электродвижущей силы устанавливают температуру в месте
I 28
Гл. IV. Определение физических констант
соприкосновения с бруском. Для определения температуры плавления
небольшое количество тонкоразмельченного вещества помещают на нагре-
тый блок для предварительного установления того места, где температура
достаточно высока, чтобы расплавить образец; после этого исследуемое
вещество насыпают в этом месте узким длинным слоем и контакт передви-
гают до границы расплавления.
Р и с. 139. Прибор Денниса для определения температуры плавления.
Точность определения температуры плавления зависит от точности,
с которой производится измерение температуры термопарой [72]. Особое
значение для правильного измерения электродвижущих сил имеет чувстви-
тельность и точность работы потенциометра; обычно потенциометр выпу-
скается независимо от прибора Денниса. Обычный потенциометр с непо-
средственным отсчетом дает точность до 1°. Для более точных определений
пользуются прецизионными потенциометрами [73] с точностью измерения
до 0,2°. По мнению автора, прибор Денниса обладает двумя недостатками.
Один из них—потемнение поверхности после работы с соединениями, содер-
жащими серу; необходимо немедленное восстановление посеребренной по-
верхности после работы. Большим недостатком является малая точность
определений, находящаяся в несоответствии с высокой стоимостью прибора.
Установка с потенциометром, дающая точность 0,5—1°, стоит 300—
350 долл.; такая же точность может быть достигнута при помощи прибора
Тиле с калиброванным термометром, стоимость которого приблизительно
20 долл. Прибор Денниса позволяет определять температуры плавления
до 2505
На рис. 140 изображен прибор Фишера—Джонса 175] для определения
температуры плавления, представляющий собой небольшой алюминиевый
блок с электрическим обогревом. Магазин сопротивлений снабжен ручкой для
регулирования температуры. Температуру измеряют термометром со шкалой
от 20 до 300°, который помещают в блоке, непосредственно под образцом.
Для определения температуры плавления несколько кристаллов вещества
помещают между покровными стеклами в углубление на алюминиевом
блоке, наблюдение производят при помощи лупы. Нагревание ведут так,
чтобы температура повышалась сначала быстро, а затем со скоростью 1°
/. Определение температур плавления
129
в минуту до расплавления кристаллов. Температуру легко регулировать
до 200°, выше этой температуры регулирование связано с трудностями.
В приборе Джонса имеется два источника возможных ошибок, которые
могут быть устранены. Очевидно, при изменении контакта резервуара тер-
мометра с блоком будут наблюдаться колебания температуры. Для устра-
Р и с. 140. Прибор Фишера—Джонса для определе-
ния температуры плавления.
нения этого конец термометра обматывают серебряной проволокой, что
обеспечивает контакт с блоком. Вторым, более серьезным, источником
ошибок является то, что при изготовлении термометра не производится
калибрование. Поскольку это может привести к ошибкам до 5—8° [761,
необходимо даже при обычных определениях производить проверку термо-
Р и с. 141. Нагревательное
устройство Кофлера.
метра, как указано в разделе 2. Если все это проделать, то полученные
в таком аппарате результаты соответствуют примерно тем значениям, кото-
рые получаются при пользовании термометром и жидкостной баней. Опи-
санный прибор, будучи дешевле прибора Денниса с потенциометром, дает
такую же точность.
Нагревательное устройство Кофлера [771, изображенное на рис. 141,
снабжено электрическим обогревателем; силу тока регулируют баретте-
ром. Отсчет температуры ведут по шкале, укрепленной в верхней части
установки с делениями через два градуса. Преимущества этой установки
перед прибором Денниса заключаются в отсутствии потенциометра и в
9 Заказ № 119
130
Гл. IV. Определение физических констант
больших пределах измерения температур при точности измерения до Iе.
Установка Кофлера и прибор Денниса непригодны в тех случаях, когда
вещества возгоняются при температурах, меньших температуры плавления.
4. Микронагревательный столик
Применение нагревательного столика для микроопределений темпе-
ратуры плавления под микроскопом описано многими авторами [78—89].
Наибольшее распространение получил микроаппарат Кофлера. Кофлер
и сотрудники опубликовали около 50 работ по применению этой установки,
которые объединены в руководстве Кофлера [90].
Другие аппараты для микроопределения температуры плавления
описаны Гилбком [68], Люди-Тенгером [69], Хиппенмейером [70] и Чам-
лером [91]. Наибольшее распространение получили две установки, опи-
санные Хиппенмейером. Прибор Чамлера позволяет получать температуры
до —40°, охлаждение достигается пропусканием сухого воздуха.
А. Микроаппарат Кофлера
Микроустановка Кофлера изображена на рис. 142, 144 и в разрезе
на рис. 143. Нагревательный столик (рис. 144) устанавливают на подставке
обыкновенного микроскопа и закрепляют штифтами 1, которые входят
Рис. 142. Микроустановка Кофлера.
/ — нагревательный столик; 2— калиброванный термометр; 3— экран;
4—металлический блок для охлаждения; 5—блоки для возгонки;
6 — камера для возгонки в вакууме; 7— чашки для возгонки; 8—покров-
ные стекла для образца; 9 —стандартные вещества для калибровки
термометров.
в специальные отверстия. Столик 3 с электрическим обогревом закрывают
в верхней части покровным стеклом 6, которое устанавливают на съемном
ободке 4. Обогреватель соединен с источником тока через реостат; для регу-
лирования температуры в области, близкой к температуре плавления,
удобно пользоваться выключателем. Прибор снабжен двумя сменными
термометрами: для низких температур со шкалой 30—230° и для высоких
температур со шкалой 60—350°. Оба термометра специально калибруют
I. Определение температур плавления
131
для каждого нагревательного столика; кроме того, приборы снабжают
эталонными веществами для калибрования, что позволяет всегда проверить
термометр. Термометр 9 (рис. 144) вставляют в круглое отверстие под
Рис. 143. Микроустановка Кофлера в разрезе.
1—металлическое кольцо; 2—нагревательный столик; 3 —образец; 4 — покровнсе
стекло; 5—стеклянная пластинка; 6 — крышка; 7—оптическая ось микроскопа;
8—экран; 9—столик микроскопа; 10 — резервуар термометра.
углублением в центральной части столика 11 (рис. 143) и закрепляют в по-
стоянном положении по отношению к оптической оси микроскопа 7. Тер-
мометр защищают металлической оболочкой 10 (рис. 144). Особенно важно,
чтобы термометр плотно прилегал к углублению на поверхности столика,.
Рис. 144. Микроустановка Кофлера, собранная, для определения
температуры плавления.
2 — вилкообразный зажим; 5—стеклянная пластинка; 8—экран.
Лучи от зеркала микроскопа проходят через оптическую систему 13 и
14 (рис. 143) в нижней части столика, затем через отверстие шириной 2 мм
и освещают образец. Обогреватель 12 расположен вокруг оптической оси
в камере для обогрева. Скорость подъема температуры регулируют рео^
статом.
Реостат при помощи круговой шкалы позволяет регулировать темпе-
ратуру от 50 до 350°. Если столик не был в употреблении в течение неко-
торого времени, то его следует нагреть до 200° для удаления влаги (без тер-
мометра). Термометр вкладывают после охлаждения до комнатной темпе-
ратуры, после чего прибор готов к употреблению. ' .
9*
132
Гл. IV. Определение физических констант
Б. Определение температуры плавления при помощи микроустановки Кофлера
На рис. 144 дан общий вид установки для микроопределения темпе-
ратуры плавления. Небольшое количество распыленного вещества микро-
шпателем кладут на стеклянную пластинку и прижимают сверху покров-
ным стеклом. Затем образец помещают в столик, как показано на рис. 145,
и закрепляют сверху вилкообразным зажимом; последнее не обязательно,
но рекомендуется для недостаточно опытных работников. Положение стекла
подбирают при фокусировке микроскопа, чтобы в поле зрения были не
целые образования, а отдельные, четко выраженные кристаллы. Иногда
Рис. 145. Установка образца на нагревательном столике.
1—экран; 2—образец; 3—шпатель; 4—покровное стекло; 5—стеклянная
пластинка; 6—стеклянная крышка.
наряду с кристаллами желательно иметь их отдельные небольшие образо-
вания, так как последние позволяют легче обнаружить начало плавления,
чем отдельные кристаллы. После выбора поля над веществом устанавли-
вают экран для предохранения линз микроскопа от действия тепла. Затем
на металлический обод 4 (рис. 144) помещают покровное стекло, вновь фоку-
сируют и нагревают с заданной скоростью, которую устанавливают при
помощи реостата. Для неизвестного вещества предварительно определяют
приблизительную температуру плавления. При проведении определения
температуру быстро повышают, за 10° до намеченной температуры плавле-
ния обогрев прекращают, после чего начинается падение температуры.
Затем вновь включают обогрев так, чтобы скорость увеличения температуры
не превышала 2° в минуту; при температуре на 3° ниже температуры плав-
ления скорость повышения температуры снижают до 1° в 3—4 мин. При
достижении температуры плавления нередко наблюдается изменение вида
кристаллов: перед расплавлением кристаллы утрачивают четкую форму,
приобретая расплывчатые очертания. В качестве примера Кофлер приводит
этил-п-аминобензоат. При 89° кристаллы имеют четко очерченные края
(рис. 146, А). При 90° края округляются (рис. 146, Б), при 90,5° начинается
плавление (рис. 146, В), которое заканчивается при 91° (рис. 146, В). Теоре-
тические основы этого явления разобраны Странским [92]. При появлении
вместо кристаллов круглых образований производят отсчет температуры.
Имея достаточный навык, удается поддерживать такую температуру, когда
наряду с этими образованиями сохраняется твердая фаза. Если темпера-
туру повышают на доли градуса, то при этом исчезают мелкие кристаллы;
если температуру снижают на доли градуса, то они вновь появляются.
Таким образом, можно добиться появления или исчезновения кристаллов
I. Определение температур плавления
133
при таких изменениях температуры, которые нельзя определить термометром.
Эти температурные интервалы обозначаются как наблюдаемые микроизме-
нения температуры плавления. Если кристаллы быстро исчезают, образуя
капли, то значит скорость нагревания была слишком высока; при этих
условиях ошибка возникает из-за невозможности одновременно наблюдать
за кристаллами и снимать показания термометра. При производстве отсче-
тов чрезвычайно помогает применение лупы и хорошее освещение. Если
вещество плавится без разложения, то, если момент отсчета упущен, можно
охладить образец до образования кристаллов и повторить операцию.
Рис. 146. Картина плавления этил-п-амино-
бензоата.
А—89°, кристаллы имеют четко очерченные края; Б—90°,
края начинают округляться; В—90,5°, начинается плав-
ление кристаллов; Г—91°, плавление кристаллов закан-
чивается.
Явления, происходящие до плавления, могут широко варьировать
в зависимости от природы вещества. У большинства веществ изменение
внешнего вида кристаллов сопровождается в этом температурном интервале
возгонкой части вещества со стеклянной пластинки на покровное стекло;
в некоторых случаях вещество возгоняется очень медленно, а в других
настолько внезапно, что все вещество может сконденсироваться на покров-
ном стекле. Поскольку поведение веществ при расплавлении в данных
условиях значительно разнится, опытным путем, видимо, можно сделать
предварительные заключения о возможной природе неизвестного вещества.
Образец вещества, которое содержит влагу, но плавится без разложе-
ния, подготавливают, расплавляя несколько кристаллов на стеклянной
пластинке без покровного стекла; после охлаждения небольшое количество
кристаллов переносят на другое стекло для определения температуры плав-
ления. Если вещество летуче при легком нагревании, то для определения
берут большую пробу, которую плотно покрывают покровным стеклом.
Если имеется лишь незначительное количество легколетучего соединения,
то следует прикрепить края покровного стекла цементом, который готовят
134
Гл. IV. Определение физических констант
тут же на краю стеклянной пластинки из капли глицерина и достаточного
количества глета. Покровное стекло плотно прижимают к образцу, который
помещают в середине стекла; края стекла смазывают цементом так, чтобы он
не проник внутрь. Перед определением температуры плавления стёкла
с образцом выдерживают в эксикаторе 1—2 часа.
Рис. 147. Установка съемного приспособ-
ления для удаления образца.
1—нагревательный столик; 2—бортик; 3—съемное
приспособление; 4— вилкообразный зажим; 5—по-
кровное стекло.
Для точного определения температурного интервала плавления и кри-
сталлизации, которое требует повторных наблюдений за плавлением и кри-
сталлизацией, берут вещества больше, чем для однократного определения
температуры плавления по методу непрерывного нагревания. Целесообраз-
но при наблюдении за кристаллами применять метод скрещенных николей,
Р и с. 148. Удаление образца с нагрева-
тельного столика.
Вилкообразный зажим поднят при помощи съемного
приспособления; это позволяет вынуть образец и за-
менить его другим, не касаясь поверхности пальца-
ми (рис. 149).
1 — нагревательный столик; 2 —бортик; 3— съемное
приспособление; 4— вилкообразный зажнм; 5 — по-
кровное стекло.
особенно в тех случаях, когда различие между коэффициентами преломле-
ния кристаллов и расплава невелико; так, например, плавление кристаллов
жирных кислот нельзя изучать без помощи скрещенных николей.
Часто после определения приходится удалять образец и заменять его
другим, не охлаждая прибора до комнатной температуры. При этом необ-
ходимо помнить, что нельзя касаться пальцами столика, а все операции
следует производить при помощи съемного приспособления, как показано
на рис. 147 и 148, при помощи микрошпателя и пинцета. Съемное приспо-
собление подводят под изогнутую часть вилкообразного зажима (рис. 147)
и поворачивают на 45° к поверхности столика (рис. 148). При этом зажим
I. Определение температур плавления
1'35
поднимают над поверхностью столика достаточно высоко, чтобы можно
было вынуть или вставить образец пинцетом. Новый образец устанавливают
на нагретом столике при помощи микрошпателя и пинцета так, чтобы поле
наблюдения было достаточным (рис. 149). Для быстрого охлаждения, чтобы
температура нового образца могла быть установлена на 10—20° ниже его
температуры плавления, металлический блок прибора быстро опускают
в проточную или ледяную воду, вытирают и вновь вставляют в нагретый
7 . 7
Рис. 14Q. Установка образца пинцетом и шпателем.
/—экран; 2—пинцет; 3—образец; -шпатель; 5—стеклянная крышка; 6— стеклянная
пластинка; 7 —покровное стекло.
столик. Охлаждение блока можно также применять для быстрой кристал-
лизации расплавленного вещества. Стекла и стеклянный колпак моют,
опуская их на несколько часов в растворитель, тщательно прополаскивают
и сушат.
В. Методы плавления
Наряду с определением температуры плавления на нагревательном
микростолике можно провести ряд дополнительных наблюдений, которые
целесообразно свести в общую группу методов плавления, подразумевая
под этим изучение свойств плавящихся органических соединений как
функцию температуры [93, 941; это более подходящее выражение, чем
микрометоды Кофлера. В большинстве случаев расплавленный на микро-
пламени образец после охлаждения изучают под микроскопом. Контактное
плавление двух образцов на микропламени для установления их идентич-
ности под микроскопом можно провести быстрее, чем при пользовании
нагревательным столиком. Однако для большинства определений необхо-
димо применять нагревательный столик, так как в этом случае можно регу-
лировать температуру. Кофлер [90] и Мак-Крон [93, 94] сделали обзор
свойств органических соединений, которые могут быть изучены методами
плавления. Эти свойства приведены ниже.
Д. При нагревании
1. Возгонка; природа сублимата и оптические свойства кристаллов.
2. Полиморфные превращения.
3. Потеря кристаллизационной воды или растворителя.
4. Разложение; температура и природа образовавшихся продуктов.
5. Изменения перед плавлением; температура при расплавлении.
6. Коэффициент преломления расплава.
136
Гл. IV. Определение физических констант
Б. При охлаждении
1. Переохлаждение расплава.
2. Скорость роста кристаллов.
3. Внешний вид кристаллов.
4. Полиморфные превращения и оптические свойства.
5. Растрескивание и выделение газов.
6. Механическое.двойниковое срастание.
В. После охлаждения при комнатной температуре
1. Переохлажденные жидкости; коэффициент преломления и другие свой-
ства.
2. Природа кристаллической фазы; свойства кристаллов.
Г. Плавление в смеси со стандартным, образцом
1. Определение идентичности двух веществ.
2. Диаграмма состояния (твердый раствор; полная несмешиваемость; про-
стая эвтектика; образование химических соединений и их свойства).
3. Кристаллографические свойства кристаллов, образовавшихся в зоне
смешения.
В руководствах Кофлера [901 и Мак-Крона [93, 94] эти методы детально
разобраны; в настоящем разделе будут рассмотрены основные приемы тех-
ники плавления, а их применение для идентификации и определения
свойств—в гл. XIV, раздел IV,1. Определение коэффициента преломления
расплавов описано в разделе IV,4 настоящей главы.
1. Техника проведения плавления. Вещества в ко-
личестве 2—3 мг (начинающие берут 3—5 мг) помещают на стеклянную
пластинку микроскопа, осторожно закрывают покровным стеклом и при
наличии нагревательного столика исследуют, как было описано в преды-
дущем разделе Б. При отсутствии нагревательного столика образец поме-
щают на обычную стеклянную пластинку, закрывают покровным стеклом
и, придерживая стекло за один угол, осторожно вносят в пламя микро-
горелки, непрерывно двигая вперед и назад на расстоянии не более 5 мм
от пламени. При появлении первых изменений у кристаллов (при наблюде-
нии невооруженным глазом или при помощи лупы) вещество тотчас же
кладут под микроскоп. Затем нагревание продолжают до начала плавления,
после чего вновь исследуют под микроскопом. Наконец, вещество расплав-
ляют полностью и жидкость распределяют на возможно большей поверхно-
сти под покровным стеклом; при охлаждении вещество систематически
исследуют под микроскопом до тех пор, пока температура не достигнет
комнатной.
В большинстве случаев бывает достаточно небольшого увеличения
(20—50X) в комбинации со скрещенными николями. Можно применять
микроскоп с объективом 32 или 40 мм, пользоваться более короткофокусным
объективом не рекомендуется, так как его легко повредить теплом, излучае-
мым образцом. Микроскоп соединяют с поляризатором при помощи насад-
ки, как описано в гл. XIV, раздел IV. Объектив можно приближать или
удалять в зависимости от температуры вещества; при работе можно приме-
нять мощные объективы, позволяющие получать сильное увеличение и про-
водить коноскопические измерения (наблюдения хроматической поляри-
зации).
2. Кристаллизационная вода (растворитель). Кристал-
лизационная вода обычно теряется до начала плавления вещества. Неко-
I. Определение температур плавления 137
торые вещества расплавляются в виде гидратов, затем теряют воду и пла-
вятся вновь уже в безводной форме. Как показали исследования под
микроскопом, поведение гидратов при нагревании зависит от условий
опыта, а также природы и количества кристаллизующегося вещества.
При определении температуры плавления в капиллярах обычно считают,
что гидраты теряют воду при 100—110°; в действительности вода начинает
улетучиваться уже при температуре ниже 90°. Кофлер [90] описывает
опыты с флороглюцином, который при 215—220° плавится с разложением,
однако он полностью теряет кристаллизационную воду при выдержива-
нии 0,1 мг вещества при 50—55° в течение 10 мин. Некоторые вещества,
подобно флороглюцину, при дегидратации изменяют кристаллическую струк-
туру; первоначально прозрачные кристаллы становятся коричневыми или
черными. Однако наличие одного потемнения недостаточно для заключе-
ния, что изучаемое кристаллическое вещество является гидратом. Некото-
рые гидраты не изменяются до начала плавления, и потеря воды происходит
из капелек расплава.
Для установления гидратной природы кристаллического вещества
на нагревательный столик помещают вещество в капле парафинового масла.
Если вещество тщательно измельчено, то кристаллизационная вода, выде-
ляющаяся при нагревании, образует тонкую суспензию в масле. При даль-
нейшем нагревании вода выделяется в виде пузырьков пара. Однако такое
же явление наблюдается у недостаточно высушенных кристаллов, которые
не являются гидратами. Вещества, кристаллизующиеся с органическими,
жидкостями, ведут себя подобным же образом, хотя выделение пузырьков
может и не наблюдаться, если соответствующая органическая жидкость
растворима в масле. Для установления природы жидкости, участвовавшей
в кристаллизации, добавляют небольшое количество йодистого калия и
азотнокислого свинца; при наличии кристаллизационной воды в масле
образуется желтый осадок йодистого свинца.
Для наблюдения за превращением гидратов на нагревательном столике
наряду с флороглюцином Кофлер [90] рекомендует использовать щавелевую
кислоту. Дегидратация происходит при температурах в интервале 60—90°,
а затем вещество становится непрозрачным и начинается возгонка безвод-
ной щавелевой кислоты. Температура плавления безводной кислоты
190—191°. При большом количестве исходного вещества (5 мг) сублимат
гидрата появляется в виде прозрачных зерен, призм и брусочков при 70°.
Исходные и возогнанные кристаллы гидрата плавятся между 100 и 105°.
Безводная щавелевая кислота быстро кристаллизуется из расплава. На
рис. 150 изображены тонкие иглы безводной щавелевой кислоты при пере-
ходе от гидратной формы к безводной.
3. Возгонка и разложение. Легкость, с которой веще-
ство возгоняется и разлагается, может быть установлена при помощи нагре-
вательного столика или без него. В последнем случае стеклянную пластинку
с образцом нагревают на пламени микрогорелки и кристаллы исследуют
немедленно после каждого нагревания. Таким образом можно изучать
форму сублимата на покровном стекле или изменения при разложении
(появление трещин, выделение пузырьков газа, перегруппировка кристал-
лов) до достижения температуры плавления. На рис. 151 показано образо-
вание сублимата образца гексаметилентетрамина, на рис. 152—образо-
вание трещин у образца тетрахлоргидрохинона при нагревании, на рис. 153—
возникновение заполненных газом промежутков при нагревании образца
1 -аминобензотиазола.
138
Гл. IV. Определение физических констант
4. Явление
кристаллизуются из
кристаллизации. Органические соединения
расплавов с различной скоростью; некоторые, подобно
P-и с. 150. Образование игл безводной щавелевой
кислоты из призм и пластинок гидратированной
формы (фото автора).
ацетанилиду, закристаллизовываются при переохлаждении в течение долей
секунды, у других полная кристаллизация требует нескольких часов.
Рис. 151. Образование сублимата образца
гексаметилентетрамина.
Кристаллизация из расплава характерна для каждого соединения и часто
показывает воспроизводимый угол кристаллов. То же относится и к внешнему
I. Определение температур плавления
139
виду кристаллов и позволяет в ряде случаев использовать наблюдения при
кристаллизации для идентификации веществ и для определения количества
примесей. Так, например, Митчел [95] показал, что внешний вид Кристал-
Р и с. 152. Образование трещин у образца те-
трахлоргидрохинона.
лов адипиновой кислоты имеет воспроизводимый характер. При расплав-
лении нескольких миллиграммов на стеклянной пластинке и охлаждении
их до комнатной температуры образуются плоские радиальные пластинки
Рис. 153. Возникновение заполненных газом
промежутков при нагревании образца 1-амино-
бензотиазола.
с резко очерченными гранями; эти кристаллы изображены на рис. 154.
При добавлении 0,1% янтарной кислоты наблюдается изменение вида гра-
ней, которое значительно усиливается при содержании 1% янтарной кис-
лоты. При 3%-ном содержании янтарной кислоты внешний вид кристаллов
140
Гл. IV. Определение физических констант
Рис. 154. Кристаллы адипиновой кислоты.
Вещество расплавляли на стеклянной пластинке под покров-
ным стеклом и затем охлаждали; увеличение 80.Х; скрещенные
николи (фото автора).
Р и с. 155. Изменение вида кристаллов адипиновой
кислоты, содержащей 2% янтарной кислоты.
Увеличение 80Х; скрещенные николи (фото автора).
меняется, появляются пластинки неправильной формы и сферолиты. На
рис. 155 изображены кристаллы адипиновой кислоты, содержащей 2% янтар-
ной кислоты; на рис. 156 показан рост кристаллов по фронту расплава.
I. Определение температур плавления
141
5. Полиморфные изменения. Вещества, имеющие энан-
тиотропный или монотропный полиморфный характер, удобнее всего изу-
чать на нагревательном микростолике. Ярко выраженным энантиотропным
полиморфным характером обладает четырехбромистый углерод [96]. При
нагревании устойчивой моноклинической формы при температуре 46,9°
происходит переход в кубическую форму, которая плавится при 90,Г;
Рис. 156. Рост кристаллов по фронту расплава.
А — тетраннтроанилин; Б — ацетилсалициловая кислота.
2,4-динитрофенилгидразоны многих альдегидов обладают монотропным
полиморфным характером. Для «неустойчивой» формы характерна более
низкая температура плавления, при плавлении она переходит в «устойчи-
вую» с более высокой температурой плавления. В некоторых случаях пере-
ход неустойчивой формы в устойчивую происходит мгновенно (например,
для 2,4-динитрофенилгидразона гексанона-2), но в большинстве случаев
этот переход совершается с измеримой скоростью, зависящей от темпера-
туры. Для неустойчивой формы более характерно образование из расплава
при переохлаждении и быстрой кристаллизации. Для наблюдения на нагре-
вательном столике вещество расплавляют под покровным стеклом и быстро
охлаждают; при этом изучают изменения в процессе кристаллизации и раз-
личия в двойном лучепреломлении. Изменения, которые происходят на
границе двух модификаций, и наблюдаемые различия в температурах
плавления смежных областей кристаллов свидетельствуют о наличии поли-
морфизма.
142
Гл. IV. Определение физте'.ких констант
Веронал, лг-ксиленол и щрет-тринитробутилксилол можно использо-
вать при практических работах по изучению полиморфизма. Температуры
плавления различных модификаций веронала равны: I—190°, II—183°,
III—181° и IV—176°. Первые три модификации кристаллизуются из рас-
плава, а модификация IV—из раствора или при возгонке. Модификацию
Рис. 157. Полиморфные изменения.
А — кристаллическая пленка ванилина; темные
участки соответствуют растущим кристаллам
устойчивой фазы; Б —сферические образования
холестерилацетата при комнатной температуре;
устойчивая модификация растет за счет темной
жидко-кристаллической формы.
III можно получить расплавлением образца при температуре плавления
и быстрым охлаждением в металлическом блоке. Эту модификацию изучали
в скрещенных николях на нагревательном столике при температуре ниже
110°. Большие кристаллы при 110° переходят в модификацию IV с образо-
ванием трещин в результате поперечного сжатия. При повышении темпе-
ратуры до 150° наблюдается переход в устойчивую модификацию I. Это
изменение легко заметить, так как кристаллы становятся серыми или чер-
ными. На рис. 157 изображены полиморфные изменения ванилина и холе-
стерилацетата.
I. Определение температур плавления 143-
Для изучения полиморфных форм может быть использован метод сме-
шанного плавления, описанный ниже. Если два соединения имеют поли-
морфный характер, то они смешиваются при плавлении и образуют устой-
чивую форму при охлаждении. Однако при продолжительном охлаждении,
возможны дальнейшие превращения. Другой метод установления поли-
морфного характера двух кристаллических соединений заключается в до-
бавлении капли растворителя к небольшой пробе вещества, помещенной
на стеклянной пластинке.
Для определения берут стеклянную пластинку с незначительным углуб-
лением. Небольшие количества обоих компонентов тщательно смешивают,,
накрывают покровным стеклом и помещают под микроскопом. Каплю насы-
щенного раствора одного из компонентов добавляют к смеси кристаллов,
капиллярной пипеткой. Если оба кристаллических вещества полиморфны,
то количество одного будет увеличиваться за счет другого, а если вещества не
полиморфны, то одно будет растворяться, а второе останется без изменения.
Брандштеттер [97J, описывая полиморфизм производных барбитуровой
кислоты, установил, что рост кристаллов зависит от факторов, которые
далеко не всегда поддаются учету. Одно и то же вещество может вести себя
по-разному при проведении одинаковых операций, в то же время различ-
ные вещества могут дать одинаковую картину при определениях. В таких
случаях самым простым критерием для распознавания природы вещества
является определение смешанных точек плавления и коэффициентов пре-
ломления расплавов. Полиморфизм различных производных азоксибензо-
лов изучался Кемпбеллом, Хендерсоном и Данканом [98], полиморфизм
2,4-динитрофенилгидразонов ряда кетонов—Брэддоком и Уиллардом [100],.
полиморфизм атропинпикрата—Матасом [991 и сульфопиридинпикрата—
Кастлем и Уиттом [101]. Последнее соединение дает пять полиморфных
форм. ‘
6. Проба смешанного плавления. Этот способ [90, 93,
102—105] чрезвычайно важен при исследовании чистоты кристаллических
органических соединений и, в частности, при идентификации двух соеди-
нений. При идентификации органических соединений обычно удобнее
пользоваться методом смешанного плавления двух веществ даже без исполь-
зования нагревательного столика, чем методом смешения испытуемого-
вещества с химически чистым веществом.
На рис. 158 [93] показаны стадии процесса смешанного плавления.
Около 1—2 мг вещества А помещают под покровное стекло, осторожно-
расплавляют на микропламени и дают закристаллизоваться. Другое веще-
ство Б помещают на край покровного стекла, нагревают до плавления,
дают ему стечь по покровному стеклу до соприкосновения с веществом А.
Стекло вновь нагревают до полного расплавления вещества Б и частичного
расплавления вещества А, затем смесь исследуют под микроскопом, пред-
почтительно при скрещенных николях.
При идентичности веществ А и Б зона смешения отсутствует и кри-
сталлы растут во всем образце до полного застывания расплава. В зоне
смешения не наблюдается различий в скорости роста кристаллов или в их
форме. Если вещества А и Б не идентичны, то скорость в зоне смешения,
перестает быть постоянной. В случае изоморфизма образуется твердый
раствор; скорость роста кристаллов на поверхности раздела постепенно
увеличивается при уменьшении скорости в зоне смешения; после застывания
второго вещества эта скорость вновь возрастает.
При неидентичности веществ А и Б и отсутствии изоморфности кри-
сталлы чистых веществ растут с той и другой стороны до достижения поверх-
144
Гл. IV. Определение физических констант
ности раздела, после чего скорость роста снижается и, наконец, рост пре-
кращается; при этом остается узкая зона расплава, которая является или
продуктом присоединения, или эвтектикой, которая может или затвердеть,
или остаться жидкой. Для изучения техники смешанного плавления можно
использовать следующие пары, образующие эвтектические смеси: ацетани-
лид и фенацетин, ацетанилид и дифенил, кумарин и ванилин, нафталин
и азобензол. Смешанное плавление ацетанилида и фенацетина изображено
на рис. 159. Фотография сделана при скрещенных николях после пол-
ного затвердевания образца; эвтектическая область четко выражена.
Рис.
158. Стадии смешанного плавления.
Вверху слева: "вещество А расплавлено и кристаллизуется, вещее
тво Б находится около покровного стекла; вверху справа: вещество Б
расплавлено, внесено под покровное стекло и кристаллизуется; внизу
слева: кристаллы нагреваются до полного расплавления Б и частич-
ного расплавления А; внизу справа: вещества А и Б кристаллизу-
ются, при этом образуется зона смешения.
При постепенном нагревании образца на нагревательном столике эвте-
ктическая область появляется при 90° в виде темной полосы, наблю-
даемой при скрещенных николях; эвтектика ацетанилида и дифенила
появляется при 64,5°. Кофлер и Кофлер [90] использовали эвтектиче-
скую точку плавления, так же как и температуру плавления вещества,
для характеристики органических соединений. Были определены эвтекти-
ческие точки плавления более 1000 органических соединений с двумя ве-
ществами—бензанилидом и фенацетином. Определение эвтектических точек
плавления можно применять, в частности, для тех соединений, которые
разлагаются при температурах, близких к температуре плавления.
Эвтектическую область часто можно обнаружить невооруженным гла-
зом. В приведенном выше примере (ацетанилид и фенацетин) после затвер-
девания зон А и Б эвтектическая область остается в виде полосы расплава
в течение 30—60 сек. в зависимости от скорости охлаждения. При очень
медленном нагревании стекла на микропламени эвтектическая область
расплавляется в первую очередь, образуя полоску жидкости.
Если два вещества А и Б образуют продукт присоединения, то возмож-
ными фазами будут А, Б и АБ и эвтектики А с АБ и Б с АБ. Однако количе-
ство образующихся фаз зависит от количества смеси А и Б в зоне раздела
при образовании образца. Во всяком случае, можно построить диаграмму
фазового состояния; этот метод описан в руководстве Кофлера [90].
I. Определение температур плавления
145
Метод плавления может быть использован при обнаружении приме-
сей, в случае достаточного их количества, в кристаллических органических
соединениях. При охлаждении расплавленного образца в том случае, если
вещество и примеси не изоморфны, присутствие последних может быть
обнаружено по образованию эвтектики или продукта присоединения., кото-
рый остается жидким после полной кристаллизации самого вещества.
Р и с. 159. Смешанное плавление ацетанилида и фена-
цетина (скрещенные николи) (фото автора).
Количество примесей может быть приблизительно оценено по величине
оставшегося расплава. Очень малое количество примесей может быть не
замечено, поэтому примеси необходимо концентрировать в образце. Пробу
расплавляют несколько раз так, чтобы часть ее, застывающая в последнюю
очередь, имела один и тот же состав; в этой порции кристаллов заключено
основное количество примесей. Скорость затвердевания этой последней
порции сравнивают со скоростью затвердевания главной части вещества.
Различие этих скоростей свидетельствует о наличии небольшого количества
примесей.
5. Температура плавления разлагающихся при нагревании веществ
Многие органические соединения, в том числе аминокислоты и боль-
шинство озазонов, плавятся с разложением. При нагревании вещества
начинается разложение, которое снижает его температуру плавления.
Так, по данным различных авторов, D-глутаминовая кислота плавится
с разложением при температурах от 198 до 225°. В,Ь-Тирозин также раз-'
лагается [106] при 295,318 и 340°; температура плавления образца фенил-
D-глюкозазона при скорости нагревания 40—60° в минуту равна 210°,
а при скорости нагревания 8—10' в минуту 194—198° [107].
Температура, при которой начинается разложение [108], зависит от
скорости нагревания. Было бы ошибкой относить органические соединения,
Ю Заказ № 1 19
146
Гл. ] V. Определение физических констант
которые при нагревании разлагаются медленно, к классу соединений,
показывающих истинные температуры плавления. С другой стороны, сле-
дует выделить такие соединения, плавление которых сопровождается силь-
ным разложением, подобно производным малоновой кислоты; при этом
выделяется двуокись углерода.
Определение температуры плавления соединений, разлагающихся при
нагревании, связано со многими трудностями. Один из методов заключается
в предварительном нагревании бани до температуры на 10° ниже предпо-
лагаемой температуры плавления, помещении в прибор термометра с ка-
пилляром и возможно быстром нагревании с отсчетом скорости подъема
температуры. Необходимо отмечать начальную температуру бани и ско-
рость подъема температуры.
Применяя нагревательный столик, обычно можно получить больше
данных, чем при капиллярном методе [109]. Рекомендуются два метода
определения. При первом вещество нагревают от комнатной температуры
со скоростью 5—10° в минуту и изучают внешний вид кристаллов при плав-
лении; при этом устанавливают приблизительную область, в которой про-
исходит разложение. После этого на столик вносят новый образец при
температуре примерно на 10° ниже температур области разложения, опре-
деленной при первом опыте, и нагревают его воз-
можно быстрее. Температуру отмечают после того,
как в установленной области разложения появятся
первые изменения кристаллов. Интервал между
этой температурой и температурой, при которой
полностью исчезают кристаллы, определяют как
область разложения. Температуры разложения,
определенные при помощи нагревательного столи-
ка, обычно выше, чем температуры, получаемые
при капиллярном методе определения.
Р и с. 160. Прибор для
определения температу-
ры плавления веществ,
плавящихся ниже ком-
натной температуры.
6. Температура плавления веществ, плавящихся
ниже комнатной температуры
Нагревательный столик может быть использо-
ван для микроопределений и при охлаждении.
Кофлер [ПО] описывает методы определения тем-
ператур плавления до—55°, установка Чамлера
[91] позволяет проводить микроопределения до
- -40'. Метод автора, не требующий применения
охлаждаемого столика, в большинстве случаев
представляется более простым.
Последний метод [111], оказавшийся пригодным
для определения чистоты большого числа соеди
нений, жидких при комнатной температуре, часто
более удобен, чем метод определения темпера-
туры кипения, и требует меньших количеств веще-
ства. Прибор изображен на рис. 160. Он состоит
из колбы длиной 20 см с боковым отводом, диаметр шарообразной части
колбы 35—40 мм. Стеклянная трубка от бокового отвода опущена до дна
колбы и загнута вверх, диаметр отверстия для пропускания пузырьков
воздуха 0,3—0,5 мм. Воздух продувают через резиновую трубку диаметром
3 мм, которую присоединяют к боковому отводу. Спиртовый или толуоло-
вый термометр (калибрование термометра см. табл. 9), калиброванный по
!. Определение температур плавления
147
температуре плавления льда и температуре кипения жидкого аммиака,
укрепляют в пробке так, чтобы шарик находился на расстоянии 10 мм от
дна; В колбу заливают около 25—30 мл метилового спирта.
Таблица 9
ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТНЫЕ ВЕЩЕСТВА
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ПЛАВЛЕНИЯ
В ОБЛАСТИ ОТ —50 ДО 50°
Вещество T. пл., °C
Бензофенон 48,1 [112]
Циклогексанол 25,45 [ИЗ]
Диоксан 11,8 [114]
Бензол 5,5 [113]
Лед—вода 0,00 [115]
Анилин — 6,10 [113]
Метилбензоат 12,40 [ИЗ]
Четыреххлористый углерод —22,85 [ИЗ]
Этилбензоат —34,70 [ИЗ]
Диэтилкетон —39,9 [ИЗ]
Хлористый этил -45,2 [ИЗ]
Хлороформ —63,4 [116]
Температуру плавления определяют в запаянном с одного конца капил-
ляре с внешним диаметром 1 мм и длиной 80—90 мм. Одновременно готовят
другой капилляр, открытый с обоих концов, с внешним диаметром 0,2—
0,4 мм и длиной 110—120 мм. Этот капилляр одним концом опускают
в каплю жидкости, последняя поднимается на 40—50 мм в зависимости
от свойств жидкости и диаметра капилляра. Узкий капилляр вставляют
в капилляр для определения температуры плавления и при постоянном
вращении опускают{до самого дна. Жидкость заполняет капилляр на 3—4 мм.
Узкий капилляр быстро извлекают, при этом стенки капилляра для опре-
деления температуры плавления покрываются тонкой пленкой жидкости.
Свободный от жидкости конец узкого капилляра оплавляют, образовав-
шийся маленький шарик на конце капилляра служит для перемешивания
жидкости при кристаллизации.
Если температура плавления кристаллов выше —15°, то капилляр для
определения температуры плавления на 3—5 мин. помещают в стакан с хоро-
шо измельченной смесью льда и соли. После кристаллизации жидкости
нижний конец капилляра обогревают непродолжительное время пальцами,
пока часть кристаллов не расплавится. Капилляр опускают в баню со
смесью льда и соли и кристаллы перемешивают с жидкостью капиллярной
палочкой до начала застывания, после чего извлекают. Капилляр для опре-
деления температуры плавления в нижней части содержит кристаллическую
массу, стенки капилляра на 10—20 мм покрыты кристаллами в виде налета.
При нагревании налет внезапно пропадает; это является лучшим крите-
рием для определения температуры плавления, чем изменение вида кристал-
лов на дне капилляра.
Если жидкость не кристаллизуется из-за переохлаждения, то стенки
капилляра следует потереть стеклянной палочкой; для кристаллизации
некоторых жидкостей требуется весьма энергичное трение о стенки. Для
ю*
148
Гл. IV. Определение физических констант
начала кристаллизации можно применять и внесение затравок (гл. I,
раздел II, 3). Для веществ с температурой плавления от —18° до —50
в качестве бани используют обернутый полотенцем стакан на 250 мл, содер-
жащий 75 мл ацетона или метилового спирта; в стакан бросают небольшие
куски сухого льда до достижения необходимой температуры.
После окончания подготовки капилляра колбу прибора для определе-
ния температуры замерзания погружают в такую же охладительную смесь,
которой пользовались для охлаждения капилляра. Колбу помещают в ста-
кан на 250 мл, жидкость в колбе время от времени перемешивают термомет-
ром, шарик которого доходит до дна колбы. После достижения температуры
на 10" ниже температуры плавления вещества капилляр быстро прикрепляют
к термометру резиновым кольцом. Прибор вынимают из бани и укрепляют
в штативе. Термометр извлекают из охладительной смеси и слегка встряхи-
вают для удаления прилипшей жидкости, затем быстро вставляют в при-
бор для определения температуры плавления. Колбу вытирают и начинают
наблюдение за капилляром. Если подготовка была проведена достаточно
тщательно, то температура будет на несколько градусов ниже температуры
плавления вещества, при этом вещество будет находиться в кристаллическом
состоянии. Нагревание производят при помощи струи воздуха, который
время от времени пропускают через жидкость в приборе. Скорость повыше-
ния температуры поддерживают Iе в течение каждых 1—2 мин. Если тем-
пература значительно ниже температуры плавления и требуется более быст-
рое нагревание, то шарик колбы в течение нескольких секунд нагревают
рукой или в пламени микрогорелки. После исчезновения налета в капилляре
нагревание прекращают и отмечают температуру. В случае чистого соеди-
неяпя кристаллы плавятся в пределах 0,5'. Если кристаллы загрязнены, то
область плавления лежит в пределах нескольких градусов. В табл. 9
приведены стандартные вещества для калибрования термометра при низко-
температурных измерениях.
7. Температуры плавления двойных смесей
В большинстве случаев смесь двух различных кристаллических веществ
плавится при значительно более низких температурах, чем каждое из
веществ, взятое в отдельности; на этом основано применение температур
плавления двойных смесей для идентификации органических соединений.
Готовят смешанную пробу из примерно равных количеств неизвестного
соединения и чистого образца (предполагаемое неизвестное соединение)
и определяют ее температуру плавления. Если неизвестное вещество—жид-
кость, то для обоих веществ получают одинаковые производные, из которых
готовят смешанную пробу. При капиллярном методе определения темпера-
туры плавления рекомендуется определять температуры плавления извест-
ного вещества, неизвестного вещества и смешанной пробы, которые поме-
щают в три капилляра, прикрепляемые к шарику термометра. Одинаковые
температуры плавления смешанной пробы и обоих веществ свидетельствуют
об их идентичности при условии, что остальные константы обоих веществ
также совпадают. Неидентичность определяемого вещества и чистого образ-
ца выражается в понижении температуры плавления смешанной пробы
вследствие образования эвтектики, которая плавится на 10—30° ниже,
чем компоненты смеси.
Известны случаи, когда смесь двух различных кристаллических веществ
дает незначительное понижение температуры плавления, а иногда даже по-
вышение. Пикрат нафталина (т. пл. 151°) и пикрат тионафталина (т. пл. 149 ')
дают смешанную пробу с температурой плавления 149' [1171, D-диметил-
1. Определение температур плавления
149
тартрат (т. пл. 48°) и L-диметилтартрат (т. пл. 43,3°) при смешении в равных
количествах плавятся при 89,4° [118, 119]. Известно также, что два различ-
ных органических соединения при смешении в разных соотношениях могут
образовать две или несколько эвтектик, плавящихся значительно ниже
каждого из компонентов, а также одно или несколько молекулярных соеди-
нений, плавящихся выше, чем смешиваемые вещества. Метод пробы сме-
шанного плавления следует применять только в сочетании с определением
других констант.
Более быстрым методом является установление идентичности методом
смешанного плавления [метод описан в разделе 1,4 В (6) настоящей главы].
Вещества могут быть не идентичны, но изоморфны. В этом случае их при-
роду можно установить по температуре плавления, определенной на нагре-
вательном столике, а также по температурам плавления эвтектик, составлен-
ных с контрольными веществами; в качестве контрольных веществ могут
быть использованы ацетанилид, бензанилид и фенацетин [120].
При определении температуры плавления двойных смесей на нагре-
вательном столике небольшие количества кристаллов обоих веществ раз-
мельчают и смешивают на часовом стекле. Образец помещают на нагреватель-
ный столик и температуру повышают со скоростью 3° в минуту. При иден-
тичности образцов поведение кристаллов перед плавлением и температура
плавления одинаковы. В случае неидентичности один образец расплавится
в первую очередь, а второй будет плавиться постепенно или растворяться
в расплаве первого вещества. Температуру понижают и процесс застыва-
ния изучают так, как было описано в разделе о смешанном плавлении.
8. Определение температуры плавления в капиллярах и при помощи
микрометодов
Большинство данных пр температурам плавления, приведенных в лите-
ратуре, получено капиллярным методом. Во избежание ошибок следует
ввести единую систему обозначений. Основными понятиями являются
следующие; температура плавления по капиллярному методу без поправок
(т. пл. кап. без попр.), температура плавления по капиллярному методу
с поправками (т. пл. кап. с попр.), температура плавления по методу нагре-
вательного столика с поправками (т. пл. нагр. стол, с попр.) и температура
плавления по микрометоду с поправками (т. пл. микро с попр.). В последнем
случае имеются в виду определения на нагревательном столике под микро-
скопом. В сообщениях о температурах плавления новых соединений следует
указывать тип прибора, а в случае пользования капиллярным методом—был
ли капилляр закрытым, открытым или эвакуированным.
Температуры плавления, определенные микрометодами, обычно значи-
тельно выше, чем полученные при использовании капиллярного метода
с тем же термометром. Это различие объясняется тем, что в капилляре
отсутствует равновесие между твердой и жидкой фазами при температуре,
которую принимают в качестве температуры плавления, а на нагреватель-
ном столике почти выполняются условия равновесия. В последнем случае
при скорости повышения температуры 1° в 5—7 мин. можно наблюдать
изменение внешнего вида отдельных агрегатов кристаллов перед плавлением
благодаря возгонке и повторной кристаллизации; в начале плавления острые
края кристаллов начинают округляться, и по достижении температуры
плавления агрегаты кристаллов сливаются в маленькие капли с включения-
ми твердой фазы. При этих условиях система ближе к положению равно-
весия при температуре плавления, чем при капиллярном методе, где всегда
150
Гл. IV. Определение физических констант
наблюдается температурный интервал, в начале которого происходит
разрушение кристаллов и в конце остается только жидкая фаза. Следова-
тельно. необходимо учитывать различие между температурами плавления,
определенными двумя методами.
9. Сравнительная оценка данных по температурам плавления
При сравнительной оценке данных по температурам плавления, кото-
рая является одним из важнейших этапов при характеристике и идентифи-
кации органических соединений, нередко возникают трудности вследствие
противоречивых сообщений в литературе. Во многих случаях в справочни-
ках [121—131] приводится несколько значений температур плавления
индивидуальных веществ. Обычно приходится выбирать нужные величины
из различных данных для стандартных веществ, употребляемых при калиб-
ровке термометров (раздел I, 2, Д настоящей главы). Более того, значения
температур плавления большинства индивидуальных органических соеди-
нений не совпадают, несмотря на тщательную очистку.
Это несовпадение в большинстве случаев может быть объяснено приме-
нением термометра без поправок и содержанием примесей в веществе.
Обычно при пользовании литературными данными из нескольких величин
выбирают высшее значение температуры плавления. Это может привести
к ошибкам, что видно на примере двух соединений, изученных автором.
Ацето-/г-толуидид, который обычно используют для характеристики уксус-
ной кислоты, по данным различных авторов, имеет следующие температуры
плавления: 147—148 [132]*, 148—149° [1331, 151—152° [134], 152° [135].
153 [136] и 155° [137]. Определение температуры плавления двух образцов,
изготовленных различными методами, после повторной кристаллиза-
ции дало 147°. Пиперониловый алкоголь, по данным различных авторов,
плавится при 51° [138], 52—53° [139], 54° [140], 57° [141] и 58° [142].
Температура плавления двух образцов, полученных разными методами,
оказалась равной 52—534
Иногда существование двух или более температур плавления объясняет-
ся наличием нескольких кристаллических модификаций [143]. Стабильная
форма 2,4-динитрофенилгидразона ацетальдегида плавится при 168,5 ,
а метастабильная—при 157°. При определенных условиях может быть полу-
чена равновесная смесь обеих форм с температурой плавления 148° [см.
раздел 1,4, В (5) настоящей главы].
Различие в данных по температурам плавления нельзя объяснять
только различием в поправках к термометру, различным содержанием при-
месей и наличием нескольких кристаллических форм. По-видимому, зависи-
мость между кристаллической структурой и температурой перехода твердой
фазы в жидкую недостаточно изучена. Известно также, что на температуру
плавления влияют внутренние напряжения в кристаллах или образованиях
кристаллов. Мак-Крон установил, что октахлорпропан при отсутствии
внутренних напряжений плавится при 168°; возникновение внутренних
напряжений снижает температуру плавления до 144°; это различие темпера-
тур плавления не сопровождается изменением кристаллической структуры.
Автор установил, что при кристаллизации п- и о-толуидидов карбоновых
кислот из горячих растворов при резком охлаждении и из разбавленных
растворов при очень медленном охлаждении различие температур плавления
составляет 1—2°. По-видимому, в некоторых кристаллических структурах
Из «-толуидина и уксусного ангидрида в бензоле-
[. Определение температур плавления 151
внутри кристаллов возникают напряжения, влияющие на температуру плав-
ления. Факторы, вызывающие возникновение напряжений, неизвестны,
возможно, эти напряжения могут проявляться только в кристаллических
структурах определенного типа.
При идентификации необходимо сопоставить все имеющиеся литератур-
ные данные для производных; если температура плавления полученного
вещества отличается от этих данных на 2—3°, то такое же соединение синте-
зируют из чистых исходных продуктов и условно принимают за идентифици-
руемое. Для синтеза берут те же количества реактивов и применяют одина-
ковую методику. Определяют температуру плавления двойной смеси, а так-
же проводят смешанное плавление (раздел 1,7 настоящей главы). Если
смесь изоморфна и ее температура плавления отличается от температуры
плавления компонентов не более чем на Г, то идентичность можно считать
установленной; в некоторых случаях рекомендуется синтезировать образец
другим способом.
II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР КИПЕНИЯ
1. Общие положения
Точное определение температуры кипения и конденсации микроколичеств
связано с большими трудностями, чем определение температуры замерзания
и плавления. Свентославский и Андерсон [144] в томе I настоящей серии
указывают, что в настоящее время температуру равновесия жидкость—пар
можно измерить с точностью ±0,001°. Подобная точность при измерениях
абсолютных температур кипения и конденсации может быть достигнута
только в немногих лабораториях. Однако точность порядка 0,1—0,5° можно
получить для обычных измерений при условии проведения сравнительных
опытов с веществами с известной стейенью чистоты [144].
При пользовании стандартными контрольными веществами для опре-
деления температуры кипения в простейшей форме не требуется точного
установления давления. Температуру кипения жидкости определяют одним
из методов, описанных в настоящей главе. Вслед за этим немедленно опре-
деляют температуру кипения контрольного стандартного вещества (табл. 10),
Таблица 10
ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУР КИПЕНИЯ [154 — 156]
Вещество Т. кип., °C Вещество Т. кип., °C
Бромистый ЭТИЛ 38,40 [145] Циклогексанол 161,10
Ацетон 56,11 [146] Анилин 184,40 [151]
Хлороформ 61,27 [147] Метилбензоат 199,50 [151]
Четыреххлористый угле- 76,75 [148] Нитробензол 210,85 [151]
род 80,10 [149] Метилсалицилат 222,95 [152]
Бензол 100,00 [150] «-Нитротолуол 238,34 [152]
Вода 110,62 [149] Дифенилметан 264,4 [152]
Т олуол 131,84 [145] а-Бромнафталин 281,2 [152]
Хлорбензол 156,15 [151] Бензофенон 306,10 [153]
Бромбензол
152
Гл. IV. Определение физических констант
наиболее близкого по строению и температуре кипения к исследуемой жидко-
сти. На основании разницы в температурах кипения стандартного образца
при нормальных условиях и условиях опыта делают поправки к темпера-
туре кипения исследуемого образца.
Допустим, например, что температура кипения вещества равна 84,5е.
Температура кипения стандартного образца бензола при тех же условиях
79,5°, температура кипения бензола при 760 мм равна 80,1°. Следователь-
но, поправка к температуре кипения вещества при данных условиях состав-
ляет 84,5°+0,6° = 85,1°. При более точных измерениях температуры кипения
исследуемого вещества следует определять при таком давлении, для кото-
рого температура кипения стандартного вещества известна с точностью
до 0,0Г или менее. Для определений необходимы микротермометр Бекмана
и маностат.
2. Определение температуры кипения при атмосферном давлении
При особенно точных измерениях рекомендуется пользоваться эбул-
лиоскопическим методом, описанным для определения молекулярных весов
(раздел V,3 настоящей главы). Однако для определений, где не требуется
Рис. 161. Термометр с
капилляром для определе-
ния температуры кипения,
/—трубка диаметром 4 мм\ 2 —
запаянный капилляр; 3— жид-
кость для определения темпера-
туры кипения.
Р и с. 162. Ка-
пилляр для оп-
ределения тем-
пературы кипе-
ния, по Эмиху.
точности, превышающей 0,5°, можно применять методы Сиволобова [157]
и Смита—Мензиса [158]. Для определения требуется 40—100 мг вещества
в зависимости от диаметра капилляра. Капилляр вытягивают из трубки
внешним диаметром 3—4 мм и длиной 80—100 мм, запаянной на одном кон-
це, и заполняют 2—3 каплями жидкости из капиллярной пипетки до высоты
6—8 мм. В него вставляют открытым концом другой капилляр диаметром
около 1 мм и длиной 80—100 мм, запаянный с одного конца на расстоянии
10 мм. «Кипятильный» капилляр прикрепляют к термометру (рис. 161)
11. Определение температур кипения
153
и погружают в баню, как и при определениях температуры плавления. При
постепенном нагревании из перевернутого капилляра начинают выделяться
пузырьки воздуха. Когда выделение пузырьков становится быстрым, нагре-
вание прекращают и температуру понижают на 5—10°. При этом жидкость
частично заполняет капилляр. Затем снова начинают нагревать со скоростью
1° в минуту до появления постоянного тока пузырьков из капилляра. Отме-
чают температуру и нагревание прерывают. Затем отмечают температуру,
при которой прекращается выделение пузырьков и жидкость начинает
засасываться в капилляр. Этот температурный интервал принимают за
температуру кипения; для чистых жидкостей он очень мал.
В тех случаях, когда для определения берут количество вещества мень-
ше капли, применим метод Эмиха [159], модифицированный Бенедетти-
Пихлером и Шнейдером [160], а также Фишером [166]. С его помощью мож-
но определять температуры кипения 1—10 А вещества. Из трубки диаметром
около 6 мм изготовляют капилляр длиной 100 мм, диаметром 0,5 мм, оття-
нутый на конце до 0,1 мм (рис. 162). Длина оттянутого конца около 10 мм.
Конец капилляра опускают в жидкость до тех пор, пока оттянутая и широ-
кая части не заполнятся жидкостью на 1—1,5 мм. Затем капилляр извле-
кают из жидкости и наклоняют так, чтобы часть жидкости вытекла из узкой
части. Открытый кончик капилляра моментально заплавляют, внося сбоку
в пламя горелки. В кончике оттянутой части капилляра образуется малень-
кий пузырек воздуха (рис. 162), который не должен входить в широкую
часть капилляра. Размер пузырька определяют при помощи лупы; если он
неудовлетворителен (велик!), то капилляр вскрывают и заплавляют вновь
для получения пузырька необходимой величины.
Капилляр прикрепляют в термометру так же, как и при определении
температуры плавления, и медленно нагревают в бане. За пузырьком
наблюдают при помощи лупы, в случае необходимости—при дополнитель-
ном освещении. При первых признаках движения пузырька или столба
жидкости вверх нагревание прекращают. Температуру, при которой пузы-
рек достигнет поверхности жидкости бани, принимают за температуру кипе-
ния вещества. Незначительное продвижение вверх может наблюдаться
и при температурах ниже температуры кипения, но до достижения этой
температуры оно происходит крайне медленно. Затем баню охлаждают
на 10° ниже отмеченной температуры, нагревание возобновляют и произво-
дят повторное измерение.
В модификации этого метода Гарсиа [162] пузырек отсутствует. Веще-
ство вносят капиллярной пипеткой в капилляр, запаянный с одного конца,
и переводят в нижнюю часть капилляра центрифугированием. Баню мед-
ленно нагревают до тех пор, пока на конце капилляра не образуется капля
жидкости, после чего нагревание прекращают. Капля затягивается в капил-
ляр; температуру, при которой мениск в капилляре совпадает с уровнем
жидкости в бане, принимают за температуру кипения. При этом методе
пространство ниже капли полностью заполнено парами жидкости, что более
приближается к условиям равновесия между паром и жидкостью, чем
в присутствии воздуха.
3. Определение температуры кипения при различных давлениях
Методы микроопределения температуры кипения при различных давле-
ниях описаны Гарсиа [162], Розенблюмом [163], Хейсом, Хартом и Густав-
сеном [164]. Первый метод предназначен для определения температуры
кипэнИЯ при пониженных давлениях, последний может быть использован
Гл. IV. Определение физических констант
как при пониженном, так и при повышенном давлениях. Метод Розенблюма
не имеет явных преимуществ по сравнению с первым методом, но требует
большего количества образца.
Изображенный на рис. 163 капилляр вытягивают из трубки диаметром
5—7 .ил/. Конец заплавляют, в капилляр длинной капиллярной пипеткой
h--------- 5 см -4*------------7 см------J
-----'------------ *
5-7мм 1мм
Рис. 163. Капилляр для определения
температуры кипения при уменьшенном
давлении [162].
вводят несколько микролитров жидкости. Каплю вещества переводят
в нижнюю заплавленную часть центрифугированием и капилляр устанав-
ливают в приборе для определения температуры плавления (рис. 164).
Давление, измеряемое по манометру, снижают до намеченной величины.
Г’ и с. 164. Прибор для опре-
деления температуры кипения
при уменьшенном давлении
[162].
Р п с- 165. Прибор для определения температуры
кипения при различных давлениях.
1—насос;- 2— ручная груша.
Баню медленно нагревают, при этом наблюдают за каплей, как было описа-
но в предыдущем разделе.
На рис. 165 изображен прибор для определения температуры кипения
но методу Хейса и сотрудников [164]. Маленькая пробирка (9x70 мм).
содержащая несколько капель исследуемой жидкости, снабжена термомет-
ром и маленьким капилляром, запаянным на расстоянии 7 мм от открытого
конца, который погружают в жидкость. Шарик термометра опускают в жид-
кость в пробирке, последняя окружена латунными пластинками. Дно
пробирки также опирается на латунную пластинку. Давление увеличивают
II. Определение температур кипения
155
при помощи ртутного манометра с уравнительной грушей, а понижают
присоединением к вакуумной системе. Отсчет давления производят по
ртутному'манометру со шкалой длиной 1 м, которая передвигается микро-
метрическим винтом. Баню нагревают до начала быстрого образования
пузырьков при заданном давлении, после чего нагревание прекращают. За
температуру кипения принимают температуру, при которой жидкость
начинает подниматься в капилляр; соответствующее давление также отме-
чают. Затем его понижают на 10 см, что немедленно вызывает дальнейшее
выделение пузырьков. Жидкость продолжают охлаждать до нового подъема
в капилляр, при этом отмечают температуру и давление. Таким образом,
в течение короткого времени может быть построена кривая температура—
давление.
111. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ
1. Общие положения
Обычно плотность выражается в граммах на миллилитр
= m/V (г/мл).
Плотность устанавливается посредством сравнения весов равных объ-
емов вещества при температуре t и воды при 4° (3,98°); удельный вес d*t
можно получить прямым сравнением весов равных объемов вещества и воды
при температуре t. Определения обычно проводят для температур 25°/25°
и 20°/20°. Однако в литературе приводятся значения плотностей и удельных
весов органических соединений для температур от 0 до 40°. Таблицы Дрейс-
баха [165] позволяют быстро переходить от плотности при 25°/25° к значе-
ниям плотности при любой температуре от 0 до 40°, если известен 0—коэф-
фициент объемного расширения. Для пересчета плотностей используют
уравнение
di = df- Й4[Н2О].
2. Плотность жидких веществ
При определениях плотности микроколичеств пользуются методами
уравновешенного столба Чокинэ [166], падающей капли Барбура и Гамиль-
тона [167—170], безразличного равновесия Линдерстрём-Ланга [171],
поплавка с эластичной спиралью Вагнера, Бейли и Эверсола [172], оптиче-
скими методами поЭмиху [173—175] и, наконец, методами с микропикноме-
тром [176—183]. Подробные обзоры по микрометодам составлены Альбе-
ром [175], а также Бланком и Уиллардом [176]. Метод падающей капли
широко применяют для определения плотности жидкостей при биологиче-
ских исследованиях. При обычных определениях полумикроколичеств поль-
зуются денситометром Фишера—Дейвидсона, основанным на методе уравно-
вешенного столба Чокинэ, что позволяет быстро получать результаты
с точностью 0,1—0,2% и требует около 0,5 мл вещества. Для работы с малы-
ми количествами жидких или твердых веществ наиболее подходят микропик-
нометрические пипетки. Оптический метод «шлиров» неприменим при боль-
шинстве измерений, так как его техника сложна и для наблюдения требует-
ся длительное время.
На рис. 166 изображен денситометр Фишера—Дейвидсона [184] для
непосредственных измерений, который может быть использован в области
156 Гл. IV. Определение физических констант
с^° = 0,6—2,0. Стандартную шкалу устанавливают по этилбензолу в L-об-
разной трубке прибора, вещество помещают в Z-образную трубку, обе жид-
кости накачивают насосом, который регулируется при помощи центральной
ручки до тех пор, пока оба мениска жидкости в Z-образной трубке окажутся
в верхнем и нижнем отводах. Разница между атмосферным давлением и высо-
тами в L- и Z-образных трубках изменяется в зависимости от плотности
в Z-образной трубке, и ее измеряют по шкале, градуированной как df.
Стандартной жидкостью для измерений в области cQ°=0,6—2,0 служит
этилбензол, который предназначен для градуирования прибора. При боль-
ших значениях плотности пользуются четырех хлористым углеродом, причем
Рис. 166. Денситометр Фишера—Дейвидсона.
при отсчетах применяют специальный коэффициент пересчета. Z-Образная
трубка при работе с более вязкими жидкостями может быть заменена широ-
кой трубкой диаметром 4 мм. В зависимости от вещества для каждого опре-
деления берут от 0,3 до 0,7 мл образца.
На рис. 167 и 168 изображены микропикнометры-пипетки, описанные
Альбером [174, 175]. Пипетка, представленная на рис. 167 и рассчитанная на
дециграммы вещества, вмещает 0,1 мл жидкости при 20°. Оба конца пипетки
закрывают, чтобы избежать улетучивания жидкости. Общий вес пипетки
составляет 4—6 г. Полумикровесы (чувствительность 0,01 мг) позволяют
получать точность 0,05; у аналитических весов (чувствительность. 0,ОБ-
ОД мг) точность достигает 0,15%.
На рис. 168 изображена градуированная, но некалиброванная пипетка
такого же типа для количеств вещества порядка миллиграммов или санти-
граммов. В первом случае диаметр капилляра пипетки около 0,5 мм, пипетка
вмещает 0,005—0,016 мл, а вторая пипетка—0,02—0,08 мл при диаметре
капилляра 1 мм. Обе пипетки снабжены шкалами длиной 80 мм с деления-
ми через 1 мм. Каждая пипетка калибруется в пяти точках (начиная с нуле-
вой) при 20° обычным способом при помощи дистиллированной воды или
бромоформа (</4°=2,893). После взвешивания пипетку с резиновой трубкой,
прикрепленной к верхней части, погружают в пробирку с водой, уставов-
III. Определение плотности
157
ленную в термостате. После 15-мйнутного выдерживания в термостате про-
бирку из него вынимают и жидкость засасывают в пипетку до одной из
меток. Пипетку извлекают из пробирки и немедленно переводят в горизон-
тальное положение; излишек жидкости быстро вытирают замшей и, пользу-
ясь лупой, определяют положение мениска с точностью до четверти деления.
Р и с. 167. Микропикнометр
пипетка на 0,1 мл.
Рис. 168. Градуированная (не-
калиброванная)
микропикнометр-пипетка.
Конец пипетки медленно закрывают стеклянным колпачком так, чтобы не
сдвинуть столбик жидкости, резиновую трубку также заменяют стеклянным
колпачком. Пипетку кладут на чашку весов и через 20 мин. взвешивают.
Пипетку следует брать только пинцетом или перчатками во избежание
нагрева. Таким же путем ведут определение для других точек. В табл. 11
приведены результаты, полученные при калибровании пипетки на несколь-
ко сантиграммов; средняя цена деления 0,83 X. Калибрование дает относи-
тельно постоянные результаты, время от времени желательна проверка.
Таблица 11
КАЛИБРОВАНИЕ МИКРОПИКНОМЕТРА-ПИПЕТКИ [185]
Число делений от нижнего края шкалы Температура, °C Вместимость при 20°, Цена деления, д
20а 21,0 16,6 0,83
30 20,0 24,6 ' 0,80
45 22,0 37,4 0,85
52 20,5 43,6 • 0,88
63 20,0 52,5 0,81
77 21,0 64,1 0,83
Среднее 0,83
а Первая отметка сделана на расстоянии 20 мм от начала шкалы.
15S
Гл. IV. Определение физических констант
При измерениях плотности стакан на 2000 мл наполняют водой и исполь-
зуют как термостат, начальная температура воды должна быть на несколько
градусов ниже заданной. Пробирки устанавливают в куске картона в двух
отверстиях на расстоянии 10 мм друг от друга, в одну пробирку помещают
вещество и пипетку, в другую—1 мл воды и термометр с делениями ценой
0,1°. Баню нагревают и пипетку заполняют при заданной температуре. При
подобных микроопределениях ошибки зависят от неточного установления
мениска, недостаточной чувствительности весов и ошибок при взвешивании.
После некоторых упражнений можно добиться такой же точности, как
и при работе с макропикнометром.
Микроопределения по методу падающей капли проводили Фенгер-
Эриксен, Кроу и Ассинг [186] при определении содержания дейтерия в тяже-
лой воде, при этом плотность измеряли с точностью + 0,000001. Прибор
и техника измерения по методу падающей капли описаны Хохбергом и Ла-
Мером [187] при определении плотности водных растворов в объемах
0,001—0,01 мл с точностью до 0,00001; Рандалл и Лонгтин [188] описывают
прибор, основанный на использовании температуры безразличного равно-
весия (температура флотации) для работы с веществами при малых разли-
чиях плотности.
3. Плотность твердых веществ
Плотность твердых органических соединений не относится к числу
часто определяемых констант, однако она имеет особый интерес при изуче
нии кристаллической структуры. Методы определения плотности подробно
описаны Бауэром [189] в томе I настоящей серии. При обычных определе-
ниях наиболее подходящими являются методы, основанные на свободной
флотации (метод флотационного взвешивания).
Метод флотационного взвешивания основан на том, что твердое веще-
ство, суспендированное в жидкости, находится в безразличном равновесии,
т. е. не всплывает и не тонет в том случае, если его плотность равна плот-
ности жидкости. Практически твердое вещество добавляют к жидкости,
которую смешивают с другой до тех пор, пока не прекратится осаждение.
Метод Ретжерса [198], модифицированный Хендриксом и Джефферсоном
1191], а также Берналом и Кроуфутом [192], основан на применении центри-
фугирования. Контрольные смеси готовят попарно из следующих веществ:
бромоформ, йодистый метилен, четыреххлористый углерод, бензол, нитро-
бензол, а также из водного раствора йодистого бария и йодистой ртути.
В последнем случае можно получить плотность 3,6 г'мл. Мелкие кристаллы
и смесь из двух компонентов помещают в пробирку для центрифугирования
и центрифугируют в течение 5 мин. со скоростью 2000—4000 об'мин. Если
кристаллы опускаются на дно, то добавляют более тяжелый компонент,
а при всплывании кристаллов—более легкий. Операцию повторяют до
полного прекращения перемещения частиц при центрифугировании, после
чего производят определение плотности жидкости.
Кейли [193] и Бланк [194] описали микроденситометры для определе-
ния плотности малых количеств твердых веществ по увеличению объема
жидкости после добавления взвешенного количества твердого вещества.
Бланк и Уиллард [195] детально описывают микродилатометр [196] и микро-
волюмометр, наблюдения в которых производят при помощи микроскопа.
Эти методы являются быстрыми, но не очень точными. При определении
плотности твердых веществ возникают трудности из-за адсорбции газов
Таблица 12
ЭТАЛОННЫЕ ЖИДКОСТИ ДЛЯ РЕФРАКТОМЕТРИИ
Соединение Температура, °C "iJ 20г nD
2,2,4-Триметилпентана 20 1,39145
25 1,38898
Метилциклогексанб 20 1,42312
25 1,42058
Толуолв 20 1,49693
25 1,49413
Вода 20 1,33299
25 1,33250
Метиловый спиртг 15 1,33057 1,3289
Ацетон 20 1,35911 1,3585
Этилацетат 20 1,37243 1,3727
н-Гептан 20 1,38775 1,3875
н-Бутиловый спирт 15 1,40118 1,3993
н-Хлористый бутил 20 1,40223 1,4015
Метилциклогексан 20 1,42312 1,4225
Хлористый этилен 20 1,44507 1,4453
Циклогексанон 19,3 1,45066 1,4500
Циклогексанол 25 1,46477 1,4663
Триэтаноламин — — 1,4853
Толуол 20 1,4969 1,4950
Бензол 20 1,50110 1,5005
Йодистый этил 15 1,51682 1,5130
Хлорбензол 20 1,52460 1,5246
Бромистый этилен 15 1,54160 1,5380
о-Нитротолуол — — 1,5465
Нитробензол 20 1,55230 1,5523
Бромбензол 20 1,5602 1,5598
о-Толуидин 21,2 1,57021 1,5720
Анилин — — 1,5859
Бромоформ 15 1,60053 1,5960
о-Йодтолуол — — 1,6095
Йодбензол 15 1,6230 1,6200
Хинолин 15 1,6298 1,6235
сшил-Тетрабромэтан 20 1,63795 1,6377
а-Бромнафталин 15 1,66009 —
20 1,6582 1,6578
Йодистый метилен 15 1,74428 1,7400
а Эталонный образец 217, Бюро стандартов США, Вашингтон.
® Эталонный образец 218, Бюро стандартов США.
в Эталонный образец 211а, Бюро стандартов США.
г Все значения показателей преломления, приведенные в этой колонке, взяты из
справочника Тиммерманса «Физико-химические константы чистых органических соеди-
нений». Значения показателей преломления в четвертой колонке взяты из сборника
органических препаратов Истмена «Жидкости для определения показателей преломле-
ния», № 3 8.
160
Гл. IV. Определение физических констант
порошкообразными веществами и изменения однородности вследствие
образования трещин. Поэтому лучше пользоваться кусочками, а не мелко
истертыми кристаллами.
IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
1. Общие положения
Показатель преломления часто используют при определении степени
чистоты и для характеристики органических соединений, а также при изу-
чении молекулярной структуры и дипольных моментов. Обзоры по примене-
нию микрорефрактометрических методов были опубликованы Райтом [197],
Альбером и Брайантом [198] и Уилсоном [199]. В настоящем разделе описы-
ваются методы, основанные на применении: а) рефрактометра Аббе или
Пульфриха, б) рефрактометра Джелли—Фишера, в) рефрактометра Никол-
са и г) микроскопический метод, основанный на принципе смешения изобра-
жения. Эти методы с соответствующими изменениями [200] могут быть
использованы для определения показателя преломления жидкостей и твер-
дых веществ. В первую очередь разбираются методы определения показате-
ля преломления жидкостей.
2. Эталонные вещества в рефрактометрии
При любом методе измерения показателя преломления необходимо
иметь в наличии серию эталонных веществ, показатели которых определены
с точностью до 1 • 10 5. В табл. 12 приводятся значения показателей прелом-
ления ряда эталонных жидкостей. Бюро стандартов США три первых соеди-
нения применяет в качестве эталонных жидкостей. В качестве четвертой
эталонной жидкости пользуются дистиллированной водой. Эти эталонные
вещества выпускаются в стандартных склянках на 25 мл с притертыми проб-
ками. В третьей колонке табл. 12 приведены фирменные данные о показате-
лях преломления, в ряде случаев они заметно отличаются от данных Бюро
стандартов США или Тиммерманса [201]; так, например, для толуола вели-
чина показателя преломления на 0,00193 отличается от значения, даваемого
Бюро стандартов. Для расчетов изменения показателя преломления с тем-
пературой для органических жидкостей можно использовать среднее значе-
ние dnjdt=—4,5-10“4 в области 15—25°. Однако уменьшение показателя
преломления с ростом температуры не проявляется в области температур,
близких к температуре кипения жидкости. Значения показателей преломле-
ния, приведенные в табл. 12, получены для линии D натрия (5893 А),
использование других длин волн оговаривается специально.
3. Показатели преломления жидкостей
Обычно применяемый в лабораториях рефрактометр Аббе может давать
воспроизводимые отсчеты с точностью до + 0,0001. Этот метод применим
в том случае, когда для каждого определения имеется 50—100 X жидкости.
Применение модификации метода по Альберу и Брайанту [198] позволяет
снизить количество вещества до 10 А. Полоску мягкой бумаги для линз
[15X10 жж] помещают на нижнюю призму и смачивают веществом при
помощи капиллярной пипетки. Бумагу зажимают между призмами, после
чего производят отсчеты. Летучие жидкости медленно добавляют через
отверстие при закрытых призмах.
IV. Определение показателя преломления
161
Метод Блома [202] позволяет еще больше уменьшить количество жидко-
сти, необходимое для определения при помощи рефрактометра Аббе. В отли-
чие от методики Альбера—Брайанта между призмами кладут пластинку из
тонкой фольги с отверстием в несколько сантиметров, в котором помещают
бумажную полоску, пропитанную жидкостью. Обычно применяют оловян-
ную или алюминиевую фольгу толщиной 0,08 мм и площадью 10X10 мм.
В пластинке делают два продольных разреза длиной 5 мм на расстоянии
2 мм и между ними вырезают прямоугольник длиной 3 мм, после чего края
отгибают. Пластинку непропитанной бумаги (толщина 0,03 мм, площадь
3X4 мм) вставляют в отверстие и укрепляют при помощи отогнутых краев,
Рис. 169. Рефрактометр Джелли—Фишера.
А— общий вид; Б —окуляр.
поверхность бумаги должна быть совершенно ровной. Металлическую пла-
стинку с буйагой устанавливают в середине нижней призмы, после чего на
бумагу микропипеткой наносят, вещество. Для определения требуется 1 X
или даже меньше вещества. При складывании призм нижняя должна
находиться в горизонтальном положении, чтобы пластинка с веществом не
могла перемещаться. После определения пластинку осторожно вынимают
и промывают эфиром.
При пользовании рефрактометром Пульфриха для определения малых
количеств можно снижать интенсивность освещения, но только так, чтобы
это не отразилось на четкости настройки зрительного поля. При работе по
методу Блома необходимо тщательно следить за тем, чтобы не поцарапать
металлической пластинкой поверхности призмы. Простота конструкции
рефрактометра Аббе несколько ограничивает возможности этого прибора.
Точность определения при помощи обычного рефрактометра Аббе равна
+ 0,0001. Рефрактометр Пульфриха дает точность до пятого десятичного
знака в показателе преломления, но для каждого определения требуется
0,2 мл жидкости. Прецизионный рефрактометр Аббе обеспечивает такую же
точность измерения.
При обычных определениях достаточна точность +0,001, однако уже
небольшое содержание примесей или изменение температуры образца на 1—2°
значительно отражается на величине показателя преломления. Поэтому для
обычных определений удобно пользоваться микрорефрактометром Джелли
11 Заказ № 11 9
162
/’л. IV- Определение физических констант
1203—204], дающим точность отсчета + 0,0002 в пределах измерений
1,30—1,90. Этот прибор основан на принципе смещения изображения.
Маленькую стеклянную пластинку со скошенными краями устанавливают
на стеклянной пластинке окуляра (рис. 169). Обе стеклянные поверхности
располагают так, чтобы между ними образовалась призма. Это пространство
заполняют жидкостью (10—50 X), которая создает «жидкостную призму».
При одновременном наблюдении освещенной щели и ее изображения через
жидкостную призму можно определить вертикальное смещение изображения
по отношению к действительному положению. Это смещение зависит от
показателя преломления жидкого образца. Отсчеты делают непосредственно
по освещенной шкале.
Микрорефрактометр Николса 1205], изображенный на рис. 169А [206],
состоит из кюветы диаметром 5 мм, установленной на покровном стекле
микроскопа. В кювете смонтированы две призмы, склеенные по граням. На
дне кюветы около призмы нанесена линия толщиной 0,0025 мм. При поме-
щении жидкости в кювету можно наблюдать в микроскоп две линии, кото-
рые возникают вследствие различия в показателях преломления призм
и жидкости. Смещение изображений линий соответствует показателю прелом-
ления вещества, который определяют по калибровочной кривой. Данные
для построения этой кривой получают и измерения производят при помощи
одного и того же микроскопа. Кювету заполняют жидкостью с известным
показателем преломления, закрывают часовым стеклом и устанавливают
под микроскопом с 100-кратным увеличением. Затем определяют расстояние
между двумя изображениями при помощи специального микрометрического
винта окуляра. Калибровочную кривую строят по пяти эталонным жидко-
стям*, причем показатели преломления откладывают на оси ординат, а рас-
стояния между изображениями—на оси абсцисс. Зависимость является
почти линейной, и расстояния между изображениями могут быть пересчита-
ны в показатели преломления [198] (рис. 169Б). Для ведения определения
достаточно 6—8 X вещества.
4. Показатели преломления расплавов органических соединений
Для определения показателей преломления расплавов органических
соединений можно применять два метода. В первом пользуются микро-
рефрактометром Джелли—Фишера с измененным окуляром (рис. 170).
Окуляр снабжен электрическим обогревателем и термометром или термо-
парой. Вещество помещают в углубление, и оно, расплавившись, образует
жидкостную призму. Таким образом можно определить температуру плав-
ления и показатель преломления расплава. Фредиани [207], разработавший
эту методику, не рекомендует работать при температурах выше 175°.
Второй метод предусматривает использование нагревательного столика
Кофлера; он основан на явлении, описанном Бекке [208]. Кристаллы, поме-
щенные в жидкость с другим показателем преломления, при наблюдении
под микроскопом позволяют обнаружить ореол, образованный входящим
в кристаллы и выходящим из них светом. Положение этого ореола непре-
рывно изменяется при приближении или удалении объектива микроскопа.
При подъеме трубки микроскопа ореол сдвигается внутрь, при опускании—
наружу. При одинаковых показателях преломления кристаллов и жидкости
отсутствует отклонение лучей света и ореол не возникает; кристаллы стано-
вятся совершенно невидимыми в окружающей жидкости. Этот метод широко
* К прибору прилагаются 5 стандартных жидкостей с 1,4000—1,7000.
Рис. 169А. Микрорефрактометр Николса.
1 — стеклянная часть (призмы); 2—оправа; 3 — металлическая часть.
Рис. 169Б. Калибровочная кривая для рефрак-
тометра Николса с ячейкой 1,72.
Ячейка 1,72; увеличение 140х; объектив — микроскоп
Лейтца № 3; окуляр Рейхерта— увеличение 13х; длина
трубки 170 мм; температура 28,0°.
СТАНДАРТНЫЕ ЖИДКОСТИ
„28 "D Номер Отсчет по шкале
1 ,4789 I 19,0
1,5174 II 1 6,4
1,5482 III 14,2
1,5952 IV 1 0,9
1,6333 V ' 8,3
1,5362а (опытн.) Бензиловый спирт (/) 15,0
а 110 калибровочной кривой равен 1,536.
11
164
Гл. IV. Определение физических констант
применяют для определения показателей преломления минералов и кристал-
лических органических соединений путем сравнения показателя преломле-
ния кристаллов с известным показателем преломления жидкости. Можно
также измерять показатель преломления жидкостей, пользуясь кристал-
лами с известным показателем преломления; при одинаковых показателях
теля преломления расплавов.
преломления у кристаллов и у жидкости смещение линий отсутствует.
Кофлёр и сотрудники [209—212] составили серию стеклянных порошков
^постепенно изменяющимися показателями преломления для подобных
определений на нагревательном столике. В табл. 13 приведены показатели
преломления 24 образцов фирмы «Шотт» (Иена).
Таблица 13
ПОКАЗАТЕЛИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ3 СТЕКЛЯННЫХ ПОРОШКОВ ДЛЯ
РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ПО МЕТОДУ БЕККЕ
1.3400 1.5204 1.5795 1,6353
1.4339 (1.5203)" (1.5794)" (1,6346)"
1,4584 1.5299 1,5897 1.6483
1.4683 (1.5301И (1.5898)" (1.6482)"
1.4840 1,5403 1,6011 1,6598
1.4936 (1,5400)г> (1.6010)" (1,6593)"
(1,4937)0 1,5502 1,6126 1,6715
1,5000 1,5611 (1,6128)0 (1 .6718)"
1.5101 (1,5609)п 1.6231 1 ,6877
— 1 .5700 (1.6229)0 —
а Все значения показа ie.чей преломления приведены для монохроматического света
«линия D натрия).
б В скобках приведены значения показателей проломления для старых образцов
довоенного выпуска.
V. Определение молекулярного веса
165
При определениях используют красные фильтры для получения моно-
хроматического света от источника света. Небольшое количество стеклян-
ного порошка с известным показателем преломления смешивают с кристал-
лами образца и нагревают на стеклянной пластинке на нагревательном сто-
лике до температуры несколько более высокой, чем температура плавления
образца; при этом происходит полное расплавление. Когда температур а плав-
ления образца неизвестна, стеклянный порошок добавляют во время приго-
товления образца и определяют область плавления, после чего температуру
поднимают медленно. Затем тубус микроскопа медленно поднимают и опу-
скают так, чтобы был виден ореол (линия Бекке). При подъеме тубуса ореол
сдвигается от границы между твердой частицей и жидкостью в сторону сре-
ды с большим показателем преломления. При опускании тубуса сдвиг
светлой линии происходит в сторону среды с меньшим показателем прелом-
ления. Таким образом можно определить, большее или меньшее значение
имеет показатель преломления расплава по сравнению со стеклянным порош-
ком, показатель преломления которого известен; чем больше разница
в показателях преломления расплава и стеклянного порошка, тем четче гра-
ница образующегося ореола. Обычно достаточно трех опытов, чтобы подоб-
рать два стеклянных порошка с близкими значениями показателей преломле-
ния, большими и меньшими, чем у расплава.
Более точный метод, пригодный для любого чистого вещества, основан
на определении области температур расплава, в которой происходит измене-
ние направления смещения для определенных видов стеклянных порошков.
При повышении температуры расплава его показатель преломления умены-
шается; в то же время показатель преломления стеклянного порошка остает-
ся практически постоянным. Подбирают такой стеклянный порошок, чтобы
его показатель преломления был меньше, чем у образца, непосредственно
после расплавления последнего. По мере повышения температуры показа-
тель преломления расплава уменьшается и частицы стекла становятся
менее заметными; в конце концов они исчезают полностью. При дальнейшем
нагревании стеклянные частицы вновь становятся видимыми, но при этом
светлая линия изменяет направление движения; при подъеме тубуса микро-
скопа эта линия сдвигается по направлению к частицам стекла, показывая,
что расплав имеет меньший показатель преломления. Пусть, например,
область изменения направления смещения равна 1,5502 при 132—133°.
Это означает, что При 132° стеклянный порошок еще заметен и имеет мень-
ший показатель преломления, чем расплав; между 132° и 133° показатели
преломления равны и порошок становится невидимым, а при 133° показа-
тель преломления расплава становится меньше, чем показатель преломле-
ния стеклянного порошка.
Значение этих определений для идентификации было иллюстрировано
в работах Кофлера и сотрудников [214—216], которые показали, что данный
метод позволяет дифференцировать большинство алкалоидов. Другое при-
менение этого метода основано на определении показателя преломления
чистых жидкостей или смесей с использованием микроячейки без нагрева-
тельного столика.
V. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА
1. Общие положения
В основе большинства микрометодов определения молекулярного веса
лежат обычные классические макрометоды. Эти методы могут быть сгруп-
пированы следующим образом: а) определение понижения температуры
166
Гл. IV. Определение физических констант
замерзания (криоскопический метод), б) определение повышения т. кип.
(эбуллиоскопический метод), в) определение понижения упругости пара,
г) определение плотности пара и д) определение осмотического давления
(изотермический процесс). В настоящем разделе не рассматривается при-
менение диффракции рентгеновых лучей и масс-спектроскопии для опреде-
ления молекулярных весов при работе с микроколичествами 1217].
Не существует единого метода определения молекулярного веса, кото-
рый можно было бы применить к большому числу соединений. Метод, даю-
щий, как правило, хорошие результаты при работе с одними соединениями,
может привести к значительным ошибкам при работе с другими. Если нет
особых соображений, то следует провести определение молекулярного веса
двумя различными методами, подтвердив точность каждого из них несколь-
кими измерениями.
2. Методы, основанные на понижении температуры замерзания
растворителя
Применимость того или иного криоскопического метода зависит от
точности определения температуры плавления (или замерзания) чистого
растворителя и раствора. Широко известный метод Бекмана, основанный на
определении понижения температуры замерзания растворителя (Д% при
растворении в нем небольших количеств вещества, может быть использован
и при работе с микроколичествами; для этого уменьшают размеры термомет-
ра и самого прибора, что позволяет работать с малыми объемами 1218].
Микротермометр Бекмана [213] может быть использован для определе-
ния полумикроколичеств в простом приборе в виде пробирки, снабженной
магнитной мешалкой. Наряду с обычными осложнениями, возникающими
при макроскопических определениях этого вида, имеется еще ряд затрудне-
ний, препятствующих применению метода; в частности, из-за небольших
размеров шкалы термометра трудно определять малые депрессии.
Попытки применить термометр сопротивления [219—222] для опреде-
ления температур плавления или замерзания не дали удовлетворительных
результатов при работе с микроколичествами. Наилучшие результаты могут
быть получены, если пользоваться растворителями с высокими значениями
молярных криоскопических постоянных; подобные растворители при работе
с 10%-ными растворами позволяют получить понижение температуры замер-
зания на 5—20% определения производят в капиллярах. В микрометоде
Раста [223, 224] в качестве растворителя пользуются камфорой; Жуньо [225]
установил, что наряду с очень хорошей растворяющей способностью кам-
фора дает на моль растворенного вещества понижение температуры замерза-
ния приблизительно на 40°.
Метод Раста уникален по простоте, однако при его применении возника-
ет ряд осложнений, ограничивающих возможности использования этого
метода. Криоскопическая постоянная камфоры составляет от 37J до 40 на
моль в зависимости от источника ее получения. Более серьезным недостат-
ком является высокая температура плавления камфоры (176—180 ), что
ограничивает возможности ее использования для веществ, неустойчивых
при этой температуре. Камфору можно применять только для таких веществ,
которые растворяются в ней, давая по возможности растворы, близкие
к идеальным. Эти недостатки заставляют прибегать к другим растворителям,
обладающим высокими значениями молярного понижения температуры
замерзания. Пирш [226] исследовал около 25 соединений, которыми можно
пользоваться в качестве растворителей при работе по методу Раста. О воз-
V. Определение молекулярного веса
167
можности применения других растворителей сообщают многие авторы [227—
235]. Растворитель должен удовлетворять следующим требованиям: раство-
рять большое число различных органических соединений; раствор должен
быть прозрачным при достижении температуры плавления; растворенное
вещество не должно разлагаться при температуре плавления; понижение
температуры замерзания при 5—10%-ной концентрации растворенного
вещества должно быть значительным. В табл. 14 приведены растворители,
которые можно использовать при микроопределениях по методу Раста.
Большинство перечисленных растворителей труднодоступно и отсутствует
в обычной продаже [235]. Камфен обладает очень хорошими растворяющи-
ми способностями [226] и низкой температурой плавления. Борниламин
может быть с успехом применен для определения молекулярных весов алкало-
идов, камфорхинон может заменять камфору. Циклопентадеканон, рекомен-
дуемый для работы со стеринами, каротиноидами, азокрасителями и хино-
нами [226, 229], очень дорог (стоимость циклопентадеканона, иначе экзаль-
тона, в США составляет 4—5 долл!г). По мнению автора, циклогексанол
лучше камфоры, так как при одинаковой растворяющей способности первый
позволяет избежать высоких температур и дает более однородные растворы,
чем камфора.
Таблица 14
РАСТВОРИТЕЛИ ДЛЯ МИКРООПРЕДЕЛЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА
ПО МЕТОДУ РАСТА
Растворитель T. пл., °C Молярное пони- жение темпера- туры, °C
Циклогексанол [233, 234] 24,7 42,5
Камфен [226] 49 31
Циклопентадеканон (экзальтон) [226, 229] 65,6 21,3
Перилен [231] 276 25,7
Тетрабромметан [228] 86,7
Бромистый борнил [226] 67,4
2,4,6-Тринитротолуол [232] 82 11,6
Борниламин [226] 164 40,6
Камфора [223, 224] 176—180 37—40
Камфорхинон [226] 190 45,7
Борнеол [226] 202 35,8
Дициклопентадиен 32 46,2
Дигидро-а-дициклопентадиенон 53 92,0
Тетрагидро-а-дициклопентадиен 77 35,0
Дигидро-а-ди цикло пента диенол-3 53 92,0
Циклогексанол обладает хорошей растворяющей способностью, имеет
чрезвычайно высокую криоскопическую константу (моль растворенного
вещества в 1000 г растворителя дает понижение температуры замерзания на
42,5°), однако его применение ограничивается тем, что растворы ряда органи-
ческих соединений в циклогексаноле, по данным Уиллера и Джонса, дают
отклонения от закона Рауля..
Точность метода в значительной степени зависит от того, насколько
воспроизводятся условия приготовления растворов в капилляре. При доста-
точном опыте можно получать растворы такой степени дисперсности, что
168
Гл. I И. Определение физических констант
разница между определениями не будет превышать О,5"о. Точность метода
зависит также от природы растворяемого вещества. При определении моле-
кулярного веса карбоновых кислот в камфоре наблюдаются завышенные
значения, по-видимому, вследствие ассоциации. Даже при наиболее благо-
приятных условиях опытный экспериментатор не может получить результа-
тов с точностью, большей 1—2%. Ллуиз I236J сообщает, что при определе-
нии молекулярных весов смол и окрашенных веществ точность метода не
превышает 5%.
Определение температур плавления растворителя и раствора капилляр-
ным методом описано в разделе I, 2 настоящей главы. Микроопределения
при помощи нагревательного столика не дают надежных результатов, так
как камфора возгоняется со стеклянной пластинки на покровное стекло
и концентрация раствора постепенно изменяется. Брандштеттер и Кофлер
1237] применили капиллярный метод в работах с нагревательным столиком.
Автор, однако, считает, что если уж применять капилляры, то работа с на-
гревательным столиком едва ли даст какие-либо преимущества. Видоизме-
нения метода Раста были описаны Смитом и Янгом 1238], Фангом и Ша
1239], Бёме и Шнейдером 1240], Тидке 1241 ], Келлером и Хальбаном 1228].
Согласно этим сообщениям, при пользовании такими растворителями, как
’хлористый борнил, камфен и циклопентадеканон, можно получать кристал-
лические пленки между стеклянной пластинкой и покровным стеклом. При-
менение камфоры из-за ее высокой летучести ограничивается капиллярным
методом.
А. Криоскопические микроопределения молекулярного веса (с использованием
камфоры или других растворителей с высокой температурой плавления)
Применение нового растворителя должно быть отработано на стандарт-
ных веществах с помощью того же прибора и того же термометра, которые
намечены для проведения определений. В качестве эталонных веществ
можно использовать ацетанилид, азобензол, хлорантрахинон, сульфонал
и нафталин. Капилляр длиной 50—70 мм и внутренним диаметром 3-—4 мм
изготавливают из мягкого стекла, за исключением тех случаев, когда веще-
ство взаимодействует сощелочами; в этом случае для изготовления капилля-
ра следует применять стекло пирекс (см. раздел I, 2, А настоящей главы).
Капилляр тщательно вытирают и взвешивают. Вещество (0,5—5,0 мг)
вносят при помощи маленького капилляра (см. рис. 171, стр. 170); для
количеств, больших 1,5 мг, пользуются капилляром с внутренним диаметром
4 мм. Кларк [242] предлагает таблетировать навеску в 3-миллиметровой
машинке для таблетирования. Таким же образом добавляют растворитель,
необходимый для образования 5—10%-ного раствора. Затем капилляр насу-
хо вытирают, вновь взвешивают и запаивают в точке примерно на 20 мм
выше уровня вещества. Запаивание следует проводить осторожно, чтобы
растворитель не улетучивался; заполненную часть капилляра обертывают
мокрой фильтровальной бумагой, после чего капилляр вращают в наклон-
ном положении над пламенем микрогорелки. После размягчения стекла
верхнюю часть капилляра отделяют и конец оплавляют. Обмотанную бума-
гой нижнюю часть капилляра можно также погружать в воду и вести
оплавление в тонкой струе кислорода [242]. На рис. 171 последовательно
изображены операции (капилляр, его наполнение и запаивание). Запаян-
ный капилляр осторожно нагревают до расплавления растворителя и пол-
ного его перемешивания с растворенным веществом. При отсутствии гомоген-
ности могут получаться ошибки, в частности с такими растворителями,
V. Определение молекулярного веса
169
как камфора, так как они быстро закристаллизовываются при температурах
ниже температуры плавления. Капилляр нагревают на бане до расплавле-
ния его содержимого и затем перемешивают энергичным встряхиванием; эту
операцию повторяют 3—4 раза. В лаборатории автора применяется следую-
щая техника расплавления и перемешивания: наклоненный под углом 45°
капилляр вращают в пальцах правой руки над пламенем микрогорелки до
Рис. 171. Микроопределение моле-
кулярного веса по методу Раста.
/ — капилляр длиной 50 — 70 мм и диаметром
3 — 4 мм', 2 — капилляр с веществом вставляют
в капилляр 1, вещество уплотняют стеклян-
ной палочкой; 3 — капилляр с веществом и
растворителем взвешивают и запаивают; 4 —
верхнюю часть капилляра вытягивают в форме
палочки, вещество и растворитель расплав-
ляют и перемешивают. Капилляр подготовлен
для определения молекулярного веса веще-
ства.
расплавления растворителя, затем капилляр быстро вращают между ладо-
нями до полного перемешивания раствора на такой высоте над пламенем
микрогорелки, чтобы вещество все вр.емя оставалось в жидком состоянии.
Для выполнения этой операции необходим известный навык, так как тем-
пература нижней части капилляра с веществом достигает 150°. Алуиз [236]
описал приспособление, которое позволяет перемешивать вещество и раство-
ритель, не вынимая капилляра из бани.
Температуру плавления чистого растворителя и раствора определяют
несколько раз (см. раздел I, 2 настоящей главы). За температуру плавления
170
Гл. IV. Определение физических констант
раствора принимают ту температуру, при которой исчезают последние
кристаллы. При работе с камфорой и другими растворителями, плавящими-
ся при температурах выше 150', пользуются термометром со шкалой 140—
230’. После каждого определения термометр с прикрепленным капилляром
быстро извлекают из бани и осторожно перевертывают для перемешивания
содержимого. Расплав быстро затвердевает, после чего определения повторя-
ют до тех пор, пока разница между двумя определениями не будет превы-
шать 0,2—0,5’. Молекулярный вес находят по формуле
где М—молекулярный вес вещества, К—молярное понижение температуры
растворителя, умноженное на 1000, S,—вес вещества, мг, S.,—вес раствори-
теля, мг, /М—разница между средними значениями температур плавления
чистого растворителя и раствора.
Б. Криоскопические микроопределения молекулярного веса
(с использованием циклогексаиола
или других низкоплавящихся растворителей)
Преимущество этого метода заключается в легкости, с которой гомоген-
ные растворы веществ могут быть получены при комнатной температуре.
В приборе проводят определения с эталонными веществами, как было
описано в предыдущем разделе. Для определения пользуются пробиркой
или капиллярной трубкой длиной 15—20 см, которую предварительно
взвешивают. Навеску около 5 мг вносят капиллярной трубкой при работе
с твердыми веществами или капиллярной пипеткой в случае жидкостей.
Затем добавляют около 50 —100 мг (2—3 капли) растворителя и взвешива-
ние повторяют. Пробирку вращают над пламенем микрогорелки до полного
просветления растворения, затем ее закупоривают и центрифугируют. Опе-
рацию повторяют 3—4 раза. Смесь извлекают из пробирки при помощи капил-
ляра, открытого с обоих концов, и определяют температуру плавления
(см. раздел I, 6 настоящей главы). Термометр снабжен шкалой от —30 до
30'-, цена деления 0,23.
3. Методы, основанные на повышении температуры
кипения раствора
Микроэбуллиоскопические методы могут быть разделены на две основ-
ные группы, в которых температура измеряется а) микротермометром Бек-
мана и б) специальными дифференциальными термометрами, наполненными
водой, бензолом, толуолом, гексаном или другими органическими раствори-
телями. Термометры второго типа дают большую точность, однако они не
бывают в продаже и могут применяться только теми лабораториями, кото-
рые располагают возможностями для самостоятельного конструирования
и калибрования термометров.
В методе Прегля [243] применяют микротермометр Бекмана с точностью
отсчета до 0,002 и сосуд для кипения с внутренним холодильником; каждое
определение требует около 1,5 мл растворителя и 7—10 мг вещества. Посто-
янство температуры обеспечивается системой четырех концентрических
цилиндров, по которым циркулирует горячий воздух, нагреваемый микро-
горелкой; постоянный режим кипения достигается при помощи маленьких
платиновых тетраэдров. Резек 1244] усовершенствовал прибор Прегля,
удлинив боковой отвод для большего удобства внесения вещества и предот-
V. Определение молекулярного веса
171
вращения конденсации растворителя. Более совершенный эбуллиометр,
обеспечивающий постоянный ток кипящей жидкости и паров у шарика
термометра, сконструирован Рихе [245]. В этот прибор загружают около
4 мл растворителя и 15—25 мг растворяемого вещества. Он может быть
использован для работы с высококипящими растворителями, как, например,
спирт, бензол и пиридин. Точность определений в приборах Прегля и Рихе
достигает 4—5%. Эбуллиометр Сухарда и Бобранского [246], а также его
модификация, произведенная Шмиттом [248], вмещает 4—5 мл растворите-
ля и 20—30 мг растворяемого вещества. Маги и Уилсон [247] сделали попыт-
ку устранить колебания температуры путем пропускания растворителя
и пара над шариком термометра. Главным недостатком приборов подобного
типа является малая точность определения повышения температуры кипения
растворителя.
Мензис и Райт [249] предложили для определения молекулярного веса
использовать дифференциальный термометр, заполненный водой; этот
макрометод был использован Смитом и Милнером [250] для работы с микро-
количествами (3 мл растворителя и 5—25 мг растворенного вещества). В тер-
мометре этого типа вода находится в нижней части в маленьком эвакуирован-
ном шарике, который соединен с шариком в верхней части посредством
капилляра длиной 150—200 мм. При работе прибора нижний шарик омывает-
ся смесью кипящего раствора и пара, проходящего через нагнетающие труб-
ки Котрелла [251], и находится при температуре раствора; верхний шарик
омывается парами растворителя и имеет температуру этих паров. Различие
в давлении пара заставляет воду подниматься в капилляре. Пользуясь калиб-
ровочной таблицей, можно сопоставить положение столба воды в капилляре
с понижением температуры, соответствующим определенной концентрации
раствора. При заполнении термометра водой можно работать с веществами,
имеющими температуры кипения в пределах от 33 до 101°. Результаты, полу-
ченные при работе с дифференциальным термометром, не зависят от колеба-
ний атмосферного давления, неравномерности сечения капилляра и задерж-
ки жидкости в капилляре, что неизбежно сказывается при работе с термо-
метром Бекмана. Кроме того, дифференциальный термометр позволяет бла-
годаря большим изменениям в высоте уровня жидкости повышать точность
измерений по сравнению с термометром Бекмана. Видоизменения метода
Мензиса—Райта были описаны Колсоном [252], Халлетом [253], Кетчу-
мом [254] и Китсоном, Омлером и Митчеллом [255]. Модифицированный
дифференциальный термометр, предложенный в работе [255], описан в пунк-
те В настоящего раздела.
А. Эбуллиоскопические микроопределения при помощи прибора Прегля
Прибор Прегля изображен на рис. 172. Он состоит из металлического
основания, на котором установлены три стеклянных цилиндра, служащих
для циркуляции воздуха и поддержания постоянной температуры. В верх-
ней части большего цилиндра находится отверстие, в котором устанавлива-
ют сосуд для кипячения с двумя боковыми отводами (для внесения вещества
и для обратного холодильника). Термометр Бекмана вдвигают настолько
глубоко, что шарик с ртутью находится непосредственно над платиновыми
тетраэдрами, находящимися на дне сосуда для предотвращения перегрева.
После очистки и сушки прибор собирают для определения. Платиновые
тетраэдры, предварительно прокаленные и охлажденные, укладывают на
дно сосуда, градуированной пипеткой добавляют 1,5 мл растворителя,
вставляют термометр и сосуд устанавливают в приборе. Пламя микрогорел-
172
Гл. IV. Определение физических 'констант
ки регулируют так, чтобы кипение началось через 15 мин., после чего под-
держивают энергичное кипение при постоянстве показаний термометра
(изменения не должны превышать 0,002 в течение нескольких минут).
Р и с. 172. Установка Прегля для микроопределения молекуляр-
ного веса вещества эбуллиоскопическим методом.
Вещество в виде таблетки вносят через боковой отвод при помощи трубки
диаметром 3—4 мм и длиной 15 мм; таблетка удерживается в углублении,
сделанном на стенке трубки. Для удобства внесения таблетки к закрытому
Таблица 15
РАСТВОРИТЕЛИ для ЭБУЛЛИОСКОПИЧЕСКИХ МИКРООПРЕДЕЛЕНИИ
Растворитель T. К1И1., 'С, Плотность при 2 (Г . . 'мл Молярное повы- шение темпера- туры Е<ИГ1СНЦЯ, сС
Этиловый эфир 34,6 0,714 2,16
Ацетон 56,1 0,792 1 .725
Хлороформ 61 ,2 1 .488 3.88
Этиловый спирт 78.3 0.789 1,20
Бензол 80,5 0.879 2,57
Вода 100.0 0.998 0,52
Уксусная кислота 118,1 1 .049 3,07
V. Определение молекулярного веса
173
концу трубки припаивают стеклянную палочку длиной 150 мм, трубку вво-
дят как можно дальше в боковой отвод и поворачивают, при этом таблетка
освобождается и падает в сосуд. Вес таблетки определяют по разности между
весами пробирки с таблеткой и пустой пробирки. После растворения таб-
летки температуру кипения повышают, постоянное значение достигается
через 2—3 мин. Затем вносят вторую таблетку и производят следующий
отсчет температуры. Молекулярный вес вычисляют по формуле, приведен-
ной в предыдущем разделе: эбуллиоскопические постоянные даны в табл. 15.
Б. Эбуллиоскопические микроопределения при помощи прибора Рихе
Прибор Рихе изображен на рис. 173. Эбуллиоскоп имеет длинный боко-
вой отвод с холодильником, отвод снабжен также двумя вертикальными
Рис. 173. Установка Рихе
для микроопределения мо-
лекулярного веса эбуллио-
скопическим методом.
трубками для поглотителя влаги и для внесе-
ния вещества. В сосуде для кипения имеется
трап, направляющий пары или жидкость в нуж-
ном направлении, над трапом устанавливают
стеклянную насадку для шарика термометра
Бекмана. Эбуллиоскоп обогревают при помощи
воздушной бани, конструкция которой исклю-
чает внезапные изменения температуры. Как
и в приборе Прегля, перегрев устраняется при-
менением платиновых тетраэдров.
После очистки, сушки и сборки в прибор
засыпают платиновые тетраэдры и вносят около
4 мл растворителя при помощи градуированной
пипетки через вертикальную трубку, которую
немедленно закрывают. Включают обогрев и
после начала энергичного кипения и установ-
ления постоянной температуры добавляют через
вертикальную трубку растворяемое вещество
в виде таблетки. Через 2—3 мин. замеряют тем-
пературу; когда при энергичном кипении уста-
новится постоянная температура, добавляют вто-
рую таблетку и через 2—Змин. вновь производят
отсчет температуры.
В. Эбуллиоскопические микроопределения при помощи
усовершенствованного дифференциального термометра
Мензиса—Райта [256, 257J
Конструкция дифференциального термомет-
ра (рис. 174) описана Китсоном и Митчеллом
[257]. Для того чтобы термометр обладал средней
чувствительностью, его необходимо заполнить
жидкостью с температурой кипения, равной или
несколько меньшей, чем температура кипения
растворителя. Для достижения максимальной
чувствительности, как, например, в случае изучения соединений с высоким
молекулярным весом, термометр следует заполнять жидкостью с темпера-
турой кипения на 20—30° ниже, чем температура кипения растворителя.
При использовании бензола или четыреххлористого углерода в качестве
растворителя для получения средней чувствительности необходимо приме-
нять термометр, заполненный бензолом; чувствительность значительно
174
Гл. IV. Определение физических констант
повышается при пользовании термометрами, заполненными н-гексаном или
ацетоном. Хорошие результаты достигаются при заполнении термометра
бензолом и при использовании бензола в качестве растворителя. Для соеди-
нений с высоким молекулярным весом пользуются ксилолом в качестве
растворителя, а термометр
заполняют n-ксилолом или
толуолом. Температура кипе-
ния растворителя должна
быть по крайней мере на 150’
ниже, чем температура кипе-
ния раствора.
На рис. 175 изображен
эбуллиометр, представляю-
щий собой сосуд емкостью
Рис. 175. Эбел, нюметр Мензиса—Райта,
усовершенствованный Китсоном, Омлером
и Митчеллом |256].
Р и с. 174. Дифференциальный
термометр Мензиса (/), усовер-
шенствованный Китсоном и Мит-
че.тлом (2 и 3) [257].
30 мл с электрическим обогревателем из нихромовой проволоки (№ 30,
50 ом, длина 23 м). В верхней части устанавливают четыре нагнетающие
трубки так, что весь образующийся пар проходит через них, непрерывно
увлекая пар и раствор над нижним шариком термометра. Стеклянные нагне-
тающие трубки (внутренний диаметр 5 мм) имеют неоттянутые концы дли-
ной около 3 мм, подходящие к термометру. Сконденсированный растворитель
возвращается через трубку, проходящую через обогреватель и под обогре-
вателем. Дифференциальный термометр устанавливают в основной части
эбуллиоскопа так, чтобы нижний шарик находился на уровне нижних концов
V. Определение молекулярного веса
175
нагнетающих трубок. Термометр окружен внутренней оболочкой, изолирую-
щей шарик от возвращающегося конденсата. Боковой отвод для внесения
навески находится на уровне верхнего шарика термометра. Трубки для вне-
сения навески и для термометра соединены при помощи трехходового кра-
на, связанного с осушительной трубкой. Воду для холодильников (4- 10)
подают из термостата с помощью небольшого насоса.
После сборки эбуллиометра через боковой отвод пипеткой заливают 30 мл
растворителя; в основной части эбуллиометра устанавливают дифференци-
альный термометр, затем боковой отвод закрывают. Нагревание регулируют
так, чтобы скорость кипения была достаточной для хорошего нагнетания
жидкости, но не приводила к вытеснению конденсата, возвращающегося
через трубку к нижнему шарику термометра. Когда конденсат достигнет
холодильников, проверяют, есть ли в шариках термометра свободное про-
странство, заполненное паром. Нередко большая разность давлений, возника-
ющая в начале закипания жидкости, приводит к тому, что вся жидкость пере-
ходит в верхний шарик термометра. В этом случае термометр поднимают на
1 см и легким постукиванием вызывают образование свободного простран-
ства в верхнем шарике. При правильном заполнении термометра уровень
жидкости при начальном отсчете может оказаться в начале капилляра или
в месте соединения его с шариком. В этом случае, чтобы вызвать подъем
жидкости, в длинный капилляр над местом соединения его с шариком добав-
ляют небольшое количество эталонного вещества (около 25 мг), например
бензила, и через 10 мин. делают отсчет уровня жидкости при помощи катето-
метра (проверяют постоянство уровня жидкости в капилляре термометра).
В качестве эталонного вещества при определении молекулярного
веса обычно используют бензил (молекулярный вес 210,22); также
с успехом можно пользоваться нафталином, антраценом, гексаметилбензо-
лом. Когда будет достигнут постоянный уровень жидкости в капилляре
термометра, через боковой отвод вносят взвешенную таблетку (около 100 мг)
эталонного вещества и по достижении равновесия (10 мин.) делают следую-
щий отсчет. Затем добавляют таблетку неизвестного вещества и после уста-
новления равновесия производят очередной отсчет. Вновь добавляют таблет-
ку эталонного вещества, произведя отсчет, вносят вновь таблетку неизвест-
ного вещества и измерения продолжают до тех пор, пока уровень жидкости
в капилляре термометра не достигнет 2 см до верхнего шарика. Число опре-
делений, которое можно сделать таким добавлением, зависит от опыта работы
с прибором и типа вещества.
Молекулярный вес определяется по уравнению
Mu = WuM^tjWsMu,
где 7WS и Ми—соответственно молекулярные веса эталонного и неизвестно-
го вещества, и ktu—наблюдаемые изменения температуры после добав-
ления эталонного и неизвестного вещества, Ws и W'u—веса эталонного
и неизвестного веществ. Значения выражаются в миллиметрах подъема
жидкости в капилляре. Если сделан ряд измерений с стандартным и неиз-
вестным образцами, то удобно вычислить значение К для стандартного
образца, а затем использовать это значение для соответствующего уравнения
K=MSMS/WS.
Значение К определяется для каждого опыта. При хорошем совпадении
среднее значение К может быть использовано для определения молекуляр-
ного веса неизвестного вещества в каждом опыте по уравнению
176
Гл. ] V. Определение физических констант
4. Методы определения молекулярного веса пара
по упругости пара
Измерение упругости пара применяют для непосредственного определе-
ния молекулярного веса в тех случаях, когда вещество не изменяет состава
при испарении. Понижение упругости пара растворителя может быть
использовано при работе с такими веществами, которые в растворах подчи-
няются закону Рауля. Непосредственные определения упругостей пара
газов и летучих жидкостей производят при помощи весов для определения
плотности паров по Симонсу 1258], а также при помощи микроманометра по
Бенсону [259] или Янгу и Тейлору [260]. В последнем случае прибор,
состоящий из 2-литровой колбы, снабженной микроманометром, можно
использовать при работе с жидкостями с упругостью пара в пределах от
750 до 0,2 мм при комнатной температуре; для определения требуется не-
сколько микрограммов вещества. Систему эвакуируют до давления 0,001 мм,
после чего вводят навеску и измеряют изменение упругости пара. При
расчете молекулярного веса используют постоянную прибора; точность
определения составляет 4-2%. Подобный прибор со счетчиком вместо микро-
манометра описан недавно Нашем [261, 262]. Обзор, посвященный исполь-
зованию микрометодов для определения физических констант, составлен
Соботка [263].
Методы, основанные на понижении упругости пара раствора по срав-
нению с растворителем, имеют преимущества перед криоскопическим
и эбуллиоскопическим методами, так как они требуют для определения
небольшие концентрации вещества 1262]. Раствор в бензоле, показывающий
понижение температуры замерзания на 0,1°, дает понижение упругости пара
32 мм (при температуре кипения растворителя) 1264]. Наш 1262] описал
метод, основанный на применении динамического изотенископа или погру-
жении шара, для определения упругости пара. Молекулярный вес рассчи-
тывают на основании закона Рауля. Этот метод может иметь широкое при-
менение и дает точность около 2%.
5. Определение молекулярного веса по плотности пара
Для микроопределения молекулярного веса были предложены много-
численные видоизменения методов Дюма и Мейера. Микрометоды, основан-
ные на методе Дюма, описаны Бланком [265] и Эберхардтом 1266]. В пер-
вом случае измерения производят в маленькой стеклянной колбе емкостью
8—10 мл, во втором—отсчеты ведут при помощи специальной шкалы плот-
ности газов. Описано большое число микрометодов, основанных на непосред-
ственном применении методов В. Мейера и Гофмана [267—277]. Мот, Кон-
клин и Соммерхальтер [269] рекомендуют, например, использовать прибор
В. Мейера уменьшенного размера; навеску 10—20 мг вводят через капил-
ляр, установленный в горле сосуда (по достижении равновесия), при
помощи магнитного клапана, состоящего из маленькой трубки, наполнен-
ной железными опилками. Определение требует около 15 мин., точность
составляет приблизительно 4%.
Новое приложение микрометодов для определения плотности пара было
проведено Нидерлем и сотрудниками [278—281], которые измеряли объем
испаряющегося вещества по вытеснению ртути. Этот метод, описанный ниже,
находит ограниченное применение. В методе Бланка и Уилларда [282]
капилляр устанавливают под микроскопом, вещество помещают между
двумя каплями ртути и испаряют; изменение объема определяют по расстоя-
V. Определение мслекулярного веса
177
нию между каплями ртути. В методе Кея [283] сравнивается плотность пара
известного и неизвестного веществ, которые находятся в длинных капил-
лярах.
А. Метод Нидерля и сотрудников [284]
Применяют два типа приборов: для веществ с температурой кипения
ниже 100° (рис. 176) и для веществ, кипящих в пределах 100—300° (рис. 177).
Первый прибор состоит из круглодонной колбы для испарения вещества
с карманом для вертикального термо-
метра и стеклянным шлифом в нижней
части, соединенным с боковым отво-
дом, через который ртуть поступает
Рис. 177. Установка для опреде
ления молекулярного веса высококи
пящих жидкостей по понижению уп-
ругости пара [281].
Рис. 176. Установка для определения
молекулярного веса низкокипящих
жидкостей по понижению упругости
пара [279].
в приемник, градуированный до 0,1 мл. Второй прибор (рис. 177) состоит
из колбы емкостью примерно 350 мл, наполненной жидкостью и служащей
баней; в центре колбы помещена маленькая колба для испарения емкостью
около 15лы. В горле колбы установлены холодильник и термометр. Отвод
внутренней колбы при помощи шлифа соединен с отводной трубкой,
согнутой под таким углом, чтобы ртуть могла вытекать в градуированный
приемник.
Образцы жидкости вводят при помощи капиллярной пипетки, которую
удобно изготовить из стеклянной трубки диаметром 1—1,5 мм. Трубку
расплавляют на расстоянии примерно 15 мм от одного из концов, после чего
12 Заказ №119
178
Гл. IV. Определение физических констант
вытягивают стеклянную палочку длиной около 25 мм, позволяющую дер-
жать пипетку. С другой стороны трубки стекло размягчают на расстоя-
нии около 20—25 мм от заплавленного конца и вытягивают в тончай-
ший капилляр длиной приблизительно 50 мм, после чего обрезают.
Капиллярную пипетку взвешивают, затем захватывают пинцетом и осто-
рожно нагревают для удаления воздуха. Открытый кончик капилляра
опускают в жидкость, при этом отбирается около 5 мг вещества. Стек-
лянную палочку отрезают и пипетку центрифугируют до полного уда-
ления жидкости из оттянутой части. Затем капилляр отрезают на расстоя-
нии около 1 мм над расширением и обе части помещают в прибор. Для
наполнения твердыми образцами обычный капилляр для определения темпе-
ратуры плавления, открытый с обоих концов, тщательно взвешивают;
один из концов капилляра опускают в небольшое количество расплавлен-
ного образца так, чтобы жидкость поднялась на 3—4 мм (что соответствует
около 5—8 мг вещества). При работе с легковозгоняющимися веществами
заполнение капилляра производят так, как было описано в разделе 1,6
настоящей главы. Капилляр с веществом взвешивают и отрезают на рассто-
янии около 2 мм выше слоя вещества; заполненную часть помещают в
приборе.
В колбу, в которой происходит испарение, помещают чистую ртуть при
помощи воронки с оттянутым отводом. Колбу наклоняют так, чтобы все
пространство для испарения и боковой отвод были целиком заполнены
ртутью. Боковой отвод наполняется ртутью при помощи капиллярной
пипетки. После установки взвешенного приемника систему нагревают до-
достижения равновесия. При работе с низкокипящими жидкостями поль-
зуются водяной баней, равновесие считается достигнутым при равенстве
показаний термометров в бане и в приборе; эта температура принимается
за 7\. При работе с высококипящими веществами в баню заливают на две
трети соответствующую жидкость и добавляют несколько кипятильников..
После достижения равновесия отмечают температуру и определяют коли-
чество ртути.
При работе с низкокипящими веществами воду в бане нагревают до
кипения газовой горелкой до тех пор, пока оба термометра не будут показы-
вать одинаковую температуру Т2, которую отмечают. Приемник с вылив-
шейся ртутью снимают и взвешивают на обыкновенных аналитических,
весах с точностью до -Д 0,1 г. При работе с высококипящими веществами
жидкость в бане быстро нагревают на масляной бане или па открытом
пламени до температуры несколько ниже ее точки кипения. После начала
кипения жидкости в бане обогрев регулируют и кипячение продолжают
в течение 2 мин.; отмечают температуру внутри холодильника (Т2). Затем
обогрев прекращают и прибор охлаждают. Вылившуюся в приемник ртуть
взвешивают.
Для производства второго отсчета прибор вновь заполняют ртутью;
для этого отвод погружают в ртуть и испаритель охлаждают до комнатной
температуры. По мере охлаждения системы пар в испарителе конденсирует-
ся и ртуть засасывается в прибор.
Поправка на термическое расширение производится, как было описано
выше; берут пустой капилляр, прибор нагревают от 7\ до 7’„, после чего
взвешивают вылившуюся ртуть. Для прибора может быть построена кали-
бровочная кривая поправок на основании определения количества ртути,
вытесненной при трех-четырех температурах. При учете поправок на дав-
ление, температуру, расширение ртути и на прибор определяют объем пара
при стандартных условиях, а затем молекулярный вес.
V. Определение молекулярного веса
179
Метод применим для жидкостей и твердых веществ, которые переходят
в пар без разложения или других молекулярных изменений. Точность
метода для некоторых веществ лежит в пределах 2%, для некоторых же
достигает 15—20%.
6. Определение молекулярного веса сравнением осмотических давлений
Два основных метода определения молекулярного веса сравнением
осмотических давлений были разработаны Барджером [285] и Зигнером
[286]. Оба метода основаны на том, что у растворов различных концентраций
в замкнутой системе растворитель переходит от раствора меньшей концен-
трации к раствору большей концентрации благодаря изотермической пере-
гонке. Поэтому эти методы относятся к процессам, основанным на изо-
термической перегонке.
В первоначальном методе Барджера капли раствора известного и неиз-
вестного веществ в том же растворителе засасывают в капилляр; при этом
жидкости разделены пузырьком воздуха. Размер пузырька воздуха остает-
ся неизменным, если концентрация обоих растворов одинакова. При раз-
личных концентрациях размер пузырька изменяется вследствие изотерми-
ческой перегонки. Сравнение целой серии капилляров, содержащих
неизвестное вещество и растворы эталонных веществ, позволяет установить
молярную концентрацию неизвестного вещества и определить молекулярный
вес с точностью до 10%.
Этот метод был в дальнейшем усовершенствован Растом [287], Спи-
сом [288], Стефенсом [289] и Нидерлем с сотрудниками [290], применяв-
шими разные капилляры для известного и неизвестного веществ. В методе
Нидерля два капилляра, содержащих раствор неизвестного вещества и рас-
твор эталонного вещества, помещают бок о бок. Обычно используют 10 эта-
лонных растворов (0,05—2,0 Л4). Каждую пару капилляров помещают
в эксикаторную трубку, которую откачивают до давления 30 мм. Эксикатор-
ную трубку устанавливают на стеклянной пластинке, отсчеты производят
через определенные промежутки времени при помощи микроскопа. Моляр-
ную концентрацию устанавливают при помощи стандартных растворов,
точность метода в пределах 1%. Однако равновесие иногда достигается
только через несколько дней.
Метод Зигнера [286], модифицированный Кларком [291], основан на
таком же принципе, но более удобен и надежен. Прибор сконструирован
таким образом, что равновесие пара известного и неизвестного раствора
устанавливается в эвакуированной системе. Этот метод был усовершенство-
ван Хойером [292], предложившим менее хрупкий прибор. Для опыта
необходимо не менее 0,4 мг вещества, продолжительность перегонки 30 мин.
А. Метод Зигнера, модифицированный Кларком
Прибор изображен на рис. 178. Для определения требуется около 2 мл
раствора приблизительно 0,1 М концентрации. Взвешенное количество
эталонного вещества (азобензол) вносят в сосудик через открытый боковой
отвод, навеску неизвестного вещества помещают в другой сосудик. Отвод-
ные трубки оттягивают около основания, чтобы облегчить последующее запа-
ивание. Когда прибор охладится, в каждую колбу добавляют 2 мл раствори-
теля, после чего одну из отводных трубок запаивают. Систему эвакуируют
через вакуумную линию, в которую вставлен капилляр длиной 1 м и диа-
метром 1 мм; таким образом из каждого сосудика испаряется около 0,3 мл
12*
180
Гл. IV. Определение физических констант
растворителя. Не прекращая откачивания, суженную часть отводной труб-
ки запаивают на небольшом пламени кислородно-газовой горелки. Прибор
Р и с. 178. Прибор Зигнера для определения молекулярного веса, усовершен-
ствованный Кларком |291].
помещают при комнатной температуре в массивный металлический контей-
нер (например, алюминиевый сосуд для варки под давлением), обеспечиваю-
Р и с. 179. Кривая время—объем при определении молеку-
лярного веса пиротенулина по методу Зигнера, усовершен-
ствованному Кларком. Эталонное вещество—азобензол; рас-
творитель—хлороформ; при равновесии раствор 0,1367 Л4.
Молекулярный вес пиротенулина 288,3, определенный
из опыта—288,4.
1—раствор азобензола; 2 —раствор пиротенулина.
щий изотермические условия. Растворитель будет перегоняться из раство-
ра с более высокой упругостью пара в раствор с меньшей упругостью до тех
пор, пока не будет достигнуто равновесие. Для измерения объемов сосуд
Литература
181
наклоняют так, чтобы раствор стек в градуированную часть, отсчет делают
через 5 мин. Измерения производят каждые 1—3 дня до тех пор, пока окон-
чательно не установится постоянство объемов. На рис. 179 приведены
соответствующие кривые (объем—время); при нормальном протекании опы-
та наблюдается ровный ход кривых. Продолжительность опыта зависит от
давления пара растворителя и концентрации растворов. В качестве раство-
рителей используют эфир, ацетон, метилацетат, метилформиат, бромистый
этил и хлороформ. Молекулярный вес рассчитывается по закону Рауля
где М, V и 117—молекулярный вес, объем раствора и вес эталонного вещест-
ва соответственно; Mlr и —соответствующие значения для неизвест-
ного вещества. Этот метод отличается высокой точностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Lynn, J. Phys. & Colloid Chem., 31, 1381 (1927).
2. S k a u, Proc. Am. Acad, Arts Sci., 67, 551 (1933); J. Phys. & Colloid Chem., 37,
690 (1933).
3. Rossini и др., J. Research Natl. Bur. Standards, 26, 591 (1941); 32, 185 (1944);
32, 197 (1944); 35, 355 (1945).
4. Schwab, Wichers, Temperature: Its Measurement and Control in Science
and Industry, Reinhold, New York, 1945, p. 256.
5. Smitten berg, H oog, Henkes, J. Am. Chem. Soc., 60, 17 (1938).
6. Skau, Wakeham, «Determination of Melting and Freezing Temperatures»
в кн. A. Weissberger, ed., Physical Methods of Organic Chemistry, Vol. I of
Technique of Organic Chemistry, 2nd ed., Interscience, New York—London, 1949,
Part I, Chap. III. Есть русский перевод.-
7. A s t о n, Fink, Anal. Chem., 19, 218 (1947).
8. Steinmann, Mikrochim. Acta, 5—6, 480 (1953).
9. J o.nes, Wood, J. Am. Chem. Soc., 63, 1760 (1941); Jones, Ind. Eng. Chem.,
Anal. Ed., 13, 819 (1941).
10. N о r t о n, H a n s b e r r y, J. Am. Chem. Soc., 67, 1610 (1945).
11. Georg, Helv. Chim. Acta, 15, 924 (1932).
12. Glickman, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 4, 304 (1932); Koch, Halle,
W r a n g e 1, ibid., 10, 166 (1938).
13. Cheronis, E n t r i k i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 29.
14. Dennis, J. Ind. Eng. Chem., 12, 366 (1920).
15. Bel 1, Ind. Eng, Chem., 15, 375 (1923).
16. Conte, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 2, 200 (1930).
17. C h e г о n i s, E n t r i k i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 30.
18. Sando, Ind. Eng. Chem., Anal, Ed., 3, 65 (1931).
19. Markley, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed,, 6, 475 (1934).
20. H e r s h b e r g, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 312 (1936); Merriam, ibid.,
20, 1246 (1948).
21. Graff, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 638 (1943).
22. Dowza r d, Russo, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 74 (1936).
23. D о w z a r d, Russo, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 219 (1943).
24. Schechter, Hall er, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10,-392 (1938).
25. Blank, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 5, 74 (1933).
26. C h e г о n i s, E ntrikin, Semimicro. Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 31.
27. White, Anal. Chem., 19, 432 (1947).
28. H a г t we 1 1, Anal. Chem., 20, 374 (1948).
29. К a h a n e, Mikrochemie, 36/37, 411 (1951).
182
Гл. IV. Определение физических констант
30. Francis, Collins, J. Chem. Soc., 1936, 137.
31. Liggett, Proc. Lowa Acad. Sci., 37, 241 (1930).
32. Sturtevant, «Temperature Measurement» в кн. A. We i s s b e r ge r, ed.,
Physical Methods of Organic Chemistry, Vol. I of Technique of Organic Chemistry,
2nd ed., Interscience, New York, 1949, Part I, p. 5. Есть русский перевод.
33. International Critical Tables, Vol. I, McGraw-Hill, New York, 1926, p. 208.
34. Cheronis, Bernot, Kowi t z, «Comparison of Several Apparatus for Melting
Point Determinations», American Chemical Society Meeting, Sept. 1949.
35. К о f 1 e г, К о f 1 e r, Thermo-Mikromethoden zur Kennzeichnung organischer
Stoffe, Verlag Chemie, Weinheim/Bergstr., 1954.
36. H e i I b г о n, Dictionary of Organic Compounds, Vol. I, Oxford Univ. Press,
New York, 1946, p. 224.
37. Huntress, Mulliken, Identification of Pure Organic Compounds, Wiley,
New York, 1941, p. 146.
38. Cheronis, E n t r i k i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947.
39. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Croweli,
New York, 1947, p. 33.
40. Shrine r, Fuson, The Systematic Identification of Organic Compounds,
Wiley, New York, 1948, p. 20.
41. Rosin, J. Am. Pharm. Assoc., 35, 56 (1946).
42. Shrine r, Fuson, The Systematic Identification of Organic Compounds,
Wiley, New York, 1948, p. 20.
43. International Bureau of Weights and Measures, 9th Conference, 1948.
44. J. chim. phys., 32, 501, 589 (1935).
45. A d a m a n i s, Roczniki Chem., 13, 351 (1933).
46. MacNeight, Smyth, J. Am. Chem. Soc., 58, 1718 (1936).
47. Deffet, Bull. Soc. Chim. Belg., 44, 97 (1935).
48. Briscoe, Rinehart, J. Phys. Chem., 46, 387 (1942).
49. Turner, J. Chem. Soc., 97, 2069 (1910).
50. J. Research Natl. Bur. Standarts, 32, 253 (1944); 33, 121 (1944); 34, 333 (1945).
51. Crockford, Zurburg, J. Phys. Chem., 34, 214 (1930).
52. Hrynakowski, Smoczkiewiczowa, Roczniki Chem., 17, 167 (1937).
53. В u r r i e 1-M a r t i, Bull. Soc. Chim. Belg., 39, 590 (1930); D e r m e r, King,
J. Am. Chem. Soc., 63, 3232 (1941); value 217°.
54. Andrews, Lynn, Johnston, J. Am. Chem. Soc., 48, 1274 (1926).
55. Thiel e, Angew. Chem., 15, 790 (1902).
56. В e r 1, Kullmann, Ber., 60, 811 (1927).
57. Friedel, Biochem. Z., 205, 69 (1929).
58. Walsh, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 6, 468 (1934).
59. Morton, Mahoney, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 498 (1941).
60. Dennis, Shelton, J. Am. Chem. Soc., 52, 3128 (1930).
61. Dunbar, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 516 (1939).
62. К u b i c ze k и др., Chem. Fabrik, 12, 54 (1939).
63. Huzise, Chem. Zentr., 1941, I, 3552.
64. J о h n s, Laboratory Manual of Microchemistry, Burgess, Minneapolis, 1942 (out
of print).
65. R e i m e r s, Dansk. Tids. Farm., 17, 25 (1943); Chem. Zentr., 1943, 1, 2322.
66. Gorbach, Microchem. Acta, 31, 116 (1943).
67. l(of ler, К о f 1 e r, Thermo-Mikromethoden zur Kennzeichung organischer
4 Stoffe, Verlag Chemie, Weinheim/Bergstr., 1954.
68. H i 1 b c k, Microchernie, 36/37, 310 (1951).
69. L ii d y-T e n g e r, Mikrochemie, 36/37, 892 (1951).
70. H ip penmeye r, Microchernie, 39, 409 (1952).
71. Ma, Schenk, Microchernie, 40, 245 (1952).
72. E u 1 e r, C u t h m a n n, Arch. E isenhiittenw., 9, 73 (1935).
73. Wheelco Instrument Co., Chicago, Ill., Number 312, Leeds and Northrup, Philadel-
phia, Pa., No. 8658 or 8667.
Литература
183
74. Lee ds, Northrup, Philadelphia, Pa., Nos. 8662-K2 and 7552-K2.
75. Fisher Scientific Co., Pittsburgh, Pa., and New York, N. Y., No. 12 —142.
76. Cheronis, Bernot, К о w i t z, «Comparison of Several Apparatus for Mel-
ting Point Determinations», American Chemical Society Meeting, Sept- 1949.
77. Kof ler, К о f 1 e r, Microchemie, 34, 374 (1950).
78. Clevenger, Ind. Eng. Chem., 16, 854 (1924).
79. , V о r 1 a n d e r, H a b e r 1 a n d, Ber., 58, 2652 (1925).
80. Klein, Microchemie, Pregl Festschrift, 192 (1929).
81. Niethammer, Mikrochemie, Pregl Festschrift, 7, 223 (1929).
82. Amdut, H j о r t, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 2, 259 (1930).
83. Weygand, Griintzig, Mikrochemie, 10, 1 (1931).
84. К о f 1 e r, H i 1 b c k, Mikrochemie, 9, 38, (1931).
85. Mueller, Ann. chim. anal, et chim. appl., [2], 14, 340 (1932).
86- J a n a k, Chem. Listy, 24, 134 (1930).
87. Fuchs, Mikrochim. Acta, 2, 317 (1937).
88. Dunbar, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 516 (1939).
89. Zscheile, White, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 436 (1940).
90. К о f 1 e г, К о f 1 e r, Thermo-Mikromethoden zur Kennzeichnung organischer
Stoffe, Verlag Chemie, Weinheim/Bergstr., 1954.
91. Tscha mler, Mikrochemie, 35, 358 (1950).
92. S t r a n s к i, Physik. Z., 119, 23 (1942).
93. M с С г о n e, Mikrochemie, 38, 476 (1951).
94. McCrone, Anal. Chem., 21, 436 (1949).
95. Mitchell, Anal. Chem., 21, 448 (1949).
96. Frederick, Hildebrand, J. Am. Chem. Soc., 61, 1555 (1939).
97. В r a n d s t a t t e r, Mikrochemie, 38, 68 (1951).
98. Campbell, Henderson, Duncan, Mikrochemie, 38, 376 (1951).
99. Matas, Mikrochemie, 39, 187 (1952).
100. Braddock, Willard, Mikrochemie, 40, 306 (1953).
101. Castle, W i t t, J. Am. Chem. Soc., 68, 64 (1946).
102. McCrone, Smedal, Gilpin, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 578 (1946).
103. Goetz-Lu thy, J. Chem. Ed., 26, 159 (1949).
104. Gilpin, Anal. Chem., 23, 365 (1951).
105. Arceneaux, Anal. Chem., 23, 906 (1951).
106. Fischer, Ber., 32, 3641 (1899).
107. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 300.
108. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, p. 271
109. Kof ler, Brandstatter, Ber., B74, 1720 (1941).
110. Kof ler, Mikrochemie, 38, 218 (1951).
111. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 37.
112. M a c N e i g h t, Smyth, J. Am. Chem. Soc., 58, 1718 (1936).
113. Timmermans, Physico-chemical Constants of Pure Organic Compounds,
Elsevier, New York and Houston, 1950.
114. Teague, F e 1 s i n g, J. Am. Chem. Soc., 65, 485 (1943).
115. International Bureau of Weights and Measures, 9th Conference, 1948.
116. Stull, J. Am. Chem. Soc., 59, 2726 (1937).
117. Lock, Nottes, Ber., 68, 1200 (1935).
118. A d г i a n i, Z. physik. Chem., 33, 453 (1900).
119. G i b b y, W a t e r s, J. Chem. Soc., 1931, 2151.
120. Kof ler, Вег., B76, 1096 (1943).
121. В e i 1 s t e i n, Handbuch der organischen Chemie, 4th ed., Springer, Berlin, 1918 —
1942.
184
Гл. IV. Определение физических к<.нстант
122. Heilbron, Dictionary of Organic Compounds, Oxford Univ. Press, New b ork,
1943, 3 vols., 2940 pp.
123. Huntress, Mulliken, Identification of Pure Organic Compounds, Wiley,
New York, 1941.
124. International Critical Tables of Numerical Data, McGraw-Hill, New York, 1926 —
1933, 7 volumes and index.
125. Huntress, Organic Chloride Compounds, Wiley, New York, 1948.
126. Cheronis, E n t г i к i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947.
127. S h r i n e r, Fuson, The Systematic Identification of Organic Compounds,
Wiley, New York, 1948.
128. Rosent haler, Der Nachweiss organischer Verbindungen, Enke, Suittgarl,
1923.
129. S t a u d i n g e r, Anleitung zur organischer qualitative]) Analyse, Springer, Bei lin,
1925. Есть русский перевод.
130. Campbell, Qualitative Organic Chemistry, Van Nostrand, New York, 1939-
131. Middleton, Systematic Qualitative Organic Analysis, Arnold, London, 1943.
132. M a t u u r a, J. Sci. Hiroshima Univ., Ser. A, 8, 129 (1938); К e 1 b e, Ber., 16,
1200 (1883).
133. H u g e г s li о f f, Ber., 58, 2484 (1925).
134. Wedekind, В r u c h, Ann., 471, 107 (1929).
135. C u r t i u s, J. prakt. Chem., 125, 303 (1930).
136. Gasop oulos, Ber., 59, 2187 (1926); he i tier,/, physik. Chem., 4, 76 (1889).
137. F г e j к a, C i z m a r, Chem. Listy, 31, 460 (1937).
138. F i t t i g, Remsen, Ann. 159, 138 (1871); D e с к e г, Кос 11, Ber., 38, 1741
(1905); Mannich, Walther, Arch. Pharm., 265, 1 (1927).
139. В e r g e r, J. Chem. Soc., 93, 567 (1899); С a г о t h e r s, A d a m s, J. Am. Chem.
Soc., 46, 1681 (1924).
140. V a v о n, Compt. Rend., 154, 361 (1912); Bran n, W i r z, Ber., 60, 102 (1927).
141. P a r i j s, Rec. trav. chim., 49, 41 (1930).
142. О r r, Robinson, Williams, J. Chem. Soc., Ill, 950 (1917).
143. S к a u, Wakeham, «Determination of Melting and Freezing Temperatures»
в kh. A. W e i s s b e r g e r, ed., Physical Methods of Organic Chemistry, Vol. I of
Technique of Organic Chemistry, 2nd ed., Interscience, New York—London, 1949,
Part 1, p. 82. Есть русский перевод.
144. S w i e n t о s 1 aw s к i, A n d e r s о n, «Determination of Boiling and Condensation
Temperatures» в kh. A. Weissberger, ed., Physical Methods of Organic
Chemistry, 1949, Part I, pp. 108, 122. Есть русский перевод.
145. Swietoslawski, J. Phys. Chem., 36, 1169 (1934).
146. С 1 u s i u s, R i n g e r, Z. physik. Chem., A187, 186 (1940).
147. Van der Werf, Davidson, Michaelis, J. Am. Chem. Soc., 70, 908
(1948).
148. S t u 1 1, J. Am. Chem. Soc., 59, 2726 (1937).
149. Forziatti, Glasgow, Willing ha m, Rossi n i, J. Research Natl.
Bur. Standarts, 36, 129 (1946).
150. International Bureau of Weights and Measures, 9th Conference, 1948.
151. International Bureau of Standarts of Brussels, J. chim. phys., 32, 501, 589 (1935)..
152. L e c a t, Tables Azeotropiques, Brussels, 1949.
153. Dreisbach, Martin, Ind. Eng. Chem., 41, 2879 (1949).
154. Z m a c z у n s k i, J. chim. phys., 27, 496 (1930).
155. Osborne, Meyers, J. Research Natl. Bur. Standarts, 13, 1 (1934).
156. Timmermans, Physico-chemical Constants of Pure Organic Compounds,
Elsevier, New York and Houston, 1950.
157. Siwoloboff, Ber., 19, 795 (1886).
158. Smith, Menzies, J. Am. Chem. Soc., 32, 897 (1910).
159. Emich, Monatsh., 38, 219 (1917).
160. Benedett i-P ichler, Schneider, Z. anal. Chem., 86, 69 (1931).
161. Fischer, Die Chemie, 55, 244 (1942).
Литература
185
162. Garcia, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 15, 648 (1943).
163. Rosenblum, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 449 (1938).
164. Hays, Hart, Gustavson, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 286 (1936).
165. Dreisbach, Martin, Ind. Eng. Chem., 41, 2879 (1949).
166. Cioch ina, Z. anal. Chem., 98, 416 (1934); 107, 108 (1936).
167. Barbour, Hamilton, J. Biol. Chem., 69, 625 (1926).
168. Hoiberg, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 323 (1942).
169. Rose bury, Van H ey nj nge n, Ind.' Eng. Chem., Anal. Ed., 14,
363 (1942).
170. F r i 1 e t t e, H a n 1 e, Anal. Chem., 19, 984 (1947).
171. E i n d e r s t r 0 m-L a n g, Mikrochem. Acta, 3, 210 (1938).
172. Wagner, Bailey, Eversole, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 129 (1942).
173. Ernie h, Schneider, Microchemical Laboratory Manual, Wiley, 1932,
p. 40.
174. Alber, Z. anal. Chem., 90, 87 (1932). (a) Alber, von Renze nbe r g,
ibid., 84, 114 (1931).
175. Alber, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 774 (1940).
176. В 1 a n k, W i 1 1 a r d, J. Chem. Ed., 10, 109 (1933).
177. Anderson, Anal. Chem., 20, 1241 (1947).
178. C h a m b о n, Ann. Chim. Appl., 24, 38 (1942).
179. Fontana, Calvin, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 185 (1942).
180. Houghton, Analyst, 69, 345 (1944).
181. Wilson, Metallurgia, 33, 157 (1946).
182. Furter, Helv. Chim. Acta, 21, 1666, 1680 (1938).
183. Steinman n, «List of Microchemical Publications, 1939—1949», Mikrochim.
Acta, 5—6, 477 (1953).
184. Fisher Scientific Co., Pittsburgh, Pa., and New York, N. Y., No. 11—509.
185. Alber, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 766 (1940).
186. F e n g e r-F rj ksen, Krough, Uss i ng, Biochem. J., 30, 1264 (1936)
187. Hochberg, La Me r, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 291 (1937).
188. Randall, Longtin, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 44 (1939).
189. Bauer, «Determination of Density» в кн. Weissberger, ed., Physical
Methods of Organic Chemistry, Vol. I of Technique of Organic Chemistry, 2nd ed.,
Interscience, New York, 1949, Part I, p. 286. Есть русский перевод.
190. R e t g e r s, Z. physik. Chem., 3, 289 (1899); Wu 1 f f, H e i gi, Z. physik. Chem.;
A153, 187 (1931).
191. Hendriks, Jefferson, J. Opt. Soc. Am., 23, 299 (1933).
192. Bernal, Crowfoot, Nature, 134, 809 (1934).
193. С a 1 e y, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 2, 177 (1930).
194. Blank, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 3, 9 (1931).
195. Blank, Willard, J. Chem. Ed., 10, 109 (1933).
196. A n d r e a e, Z. Physik. Chem., 82, 109 (1913).
197. Wright, J. Wash. Acad. Sci., 1914, 269.
198. Alber, Bryant, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 305 (1940).
199. Wilson, Analyst, 71, 117 (1946). \
200. Steinman n, «List of Microchemical Publications, 1939—1949», Mikrochim.
Acta, 5—6, 479 (1953).
201. Timmermans, Physico-chemical Constants of Pure Organic Compounds,
Elsevier, New York and Houston, 1950.
202. Blohm, Acta Chem. Scand., 4, 1495 (1950); Mikrochemie, 36—37, 322 (1951)
203. J e 1 1 e y, J. Roy. Microscop. Soc., 54, 234 (1934); «Microscopy» в кн. A. Weiss-
berger, ed., Physical Methods of Organic Chemistry, Vol. I of Technique of
Organic Chemistry, 2nd ed., Interscience, New York—London, 1949, Part I, p. 940.
Есть русский перевод.
204. Edwards, Otto, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 459 (1940).
205. Nichols, Natl. Paint Bull., 1, 12 (1937).
186
Гл. IV. Определение физических констант
206. Arthur Н. Thomas Со., Philadelphia, Ра., Inst. No. 8665.
207. Frediani, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 439 (1942).
208. В e с к e, Sitzber. Acad. Wiss. Wien, 102, 358 (1893); J e 1 1 e y, «Microscopy»
в kh. Weissberger, ed., Physical Methods of Organic Chemistry, Vol. I
of Technique of Organic Chemistry, 2nd ed., Interscience, New York--London.
1949, Part I, p. 932 (есть русский перевод).
209. Koller, Kofler, Thermo-Mikromethoden zur Kennzeichnung organischer
Stoffe, Verlag Chemie, Weinheim/Bergstr., 1954.
210. Kofler, Kofler, Mikrochemie, 22, 241 (1937).
211. Kofler и др., Chemie der Erde, 11, 590 (1938); Chem. Zig., 68, 43 (1944);
Z. anal. Chem., 127, 5 (1944).
212. Kofler, Kofler, Chemie der Erde, 13, 316 (1940).
213. Arthur H. Thomas Co., Philadelphia, Pa., No. 8606.
214. Kofler, Lennart z. Mikrochemie, 33, 70 (1947).
215. L e n п a r t z, Z. anal. Chem., 127, 5 (1944).
216. Fischer, Reichel, Mikrochemie, 31, 102 (1943).
217. Steinmann, «List of Microchemical Publications, 1939—1949», Mikrochim.
Acta, 5—6, 482 (1953).
218. I w a m о t o, Sci. Repts. Tohoku Imp. Univ., 17, 719 (1928).
219. Salge, Chem. Zentr., 4, 517 (1923).
220. Jorg, Ber., B60, 1 141 (1927).
221. Jorg, Mikrochemie, 6, 34 (1928).
222. Kubota, Yamane, Bull. Chem. Soc. Japan, 2, 209 (1927).
223. R a s t, Ber., 55, 1051 (1922).
224. Rast, Ber., 55, 3727 (1922).
225. J о u n i a u x, Bull. Soc. Chim., 11, 722, 993 (1912); Compt. rend., 154, 1592, 1692
(1912).
226. P i r s c h, Ber., 65, 862, 1227, 1839 (1932); 66, 349, 506, 815, 1694 (1933); 67, 101,
115, 1303 (1934); 68, 67 (1935); Z. angew. Chem., 51, 73 (1938).
227. U c h i d a, Shimoy ama, J. Soc. Chem. Ind., Japan, 36, 388 (1932).
228. Keller, Von H a 1 b a n, Helv. Chim. Acta, 27, 1439 (1944).
229. Giral, Chem. Abstracts, 29, 6489 (1935).
230. Wendt, Ber., B75, 425 (1932).
231. Z i n к e, Ber., 58, 2388 (1925).
232. P a s t a k, Bull. Soc. Chim., 39, 82 (1926).
233. C a u q u i 1, Compt. rend., 180, 1207 (1925).
234. Wilson, Heron, J. Chem. Soc. Ind. (London), 60, 168 (1941).
235. L i u, C h о u, J. Chinese Chem. Soc., 4, 422 (1936).
236. A 1 u i s e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 365 (1941).
237. Brandstiitter, Kofler, Mikrochemie, 33, 20 (1947).
238. Smith, Young, J. Biol. Chem., 75, 289 (1927).
239. Fang, Shah, J. Chinese Chem. Soc., 4, 429 (1936).
240. Bohme, Schneider, Z. angew. Chem., 52, 58 (1939).
241. T i e d с к e, Mikrochemie, 18, 223 (1935).
242. Clark, Semimicro Quantitative Microanalysis, Academic Press, New York,
1943, p. 82.
243. Pregl, Fyleman, Quantitative Microanalysis, Blakiston, Philadelphia,
1924, p. 164.
244. R e z e k, Mikrochemie, 18, 109 (1935).
245. R i e c h e, Ber., 59, 218 (1926); Mikrochemie, 12, 1299 (1933).
246. Sucharda, Bobranski, Chem. Ztg., 51, 568 (1927).
247. Magee, Wilson, Analyst, 73, 597 (1948).
248. Schmitt, Bull. Am. Assoc. Jesuit Scientists, 17, 76 (1939).
249. Menzies, J. Am. Chem. Soc., 43, 2309 (1921); Menzies, Wright, ibid.,
43, 2314 (1921).
Литература
18?
250. Smith, Milner, Mikrochemie, 9, 117 (1931).
251. Cottrell, J. Am. Chem. Soc., 41, 721 (1919).
252. Colson, Analyst, 57, 757 (1932).
253. Hallett, Scott’s Standard Methods of Chemical Analysis, 5th ed., Vol. Il,
Van Nostrand, New York, 1939, pp. 2530—2533.
254. Ketchum, Anal. Chem., 19, 504 (1947).
255. Kitson, О e m 1 e r, Mitchell, Anal. Chem., 21, 404 (1949).
256. Kitson, Oemler, Mitchell, Anal. Chem., 21, 404 (1949). .
257. Kitson, Mitchell, Anal. Chem., 21, 401 (1949).
258. Simons, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 587 (1938).
259. Benson, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 502 (1941).
260. Young, Taylor, Anal. Chem., 19, 135 (1947).
261. Nash, Anal. Chem., 23, 1868 (1951).
262. Nash, Anal. Chem., 19, 799 (1947); 21, 1405 (1949).
263. Sobotka, Mikrochemie, 32, 49 (1944); 36/37, 408 (1951).
264. Smith, Menzies, J. Am. Chem. Soc., 32, 897 (1910).
265. Blank, Mikrochemie, 13, 149 (1933).
266. Eberhardt, J. Chem. Ed., 27, 248 (1950).
267. N e r n s t, Gottinger Nachrichten, 1903, 75—82.
268. Bratton, Lochte, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 4, 365 (1932).
269. M о t e, С о n к 1 i n, S о m m e r h a 1 t e r, J. Chem. Ed., 19, 393 (1942).
270. Lackhmnarayan, Nay ak, J. Indian Chem. Soc., 8, 599 (1933).
271. В 1 а с к m a n, J. Phys. Chem., 11, 681 (1907); 13, 532, 606 (1909); 15, 869 (1912);
24, 225 (1926); Ber., 41, 768, 881, 1588, 2487, 4141 (1908).
272. Booth и др., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 2, 182 (1930).
273. Henderson, J. Am. Chem. Soc., 34, 553 (1912).
274. DeCeuster, Chem. Zentr.. 105, 251 (1934).
275. Chapin, J. Phys. Chem., 22, 337 (1918).
276. Lumsden, J. Chem. Soc., 83, 342 (1903).
277. Peak, Robinson, J. Phys. Chem., 38, 941 (1934).
278. N i e d e r 1, Z. anal. Chem., 77, 169 (1929); Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 7, 214
(1935).
279. Niederl, Saschek, Mikrochemie, 11, 237 (1932).
280. Niederl, Routh, Mikrochemie, 11, 251 (1932).
281. Niederl, Trautz, Plent 1, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 252,'(1936).
282. Blank, Willard, J. Chem. Ed., 9, 1819 (1932).
283. К ay, J. Chem. Ed., 17, 580 (1940).
284. Niederl, Niederl, Micromethods of Quantitative Microanalysis, 2nd’ed.,
Wiley, New York, 1942.
285. Barger, J. Chem. Soc., Proceedings, 19, 121 (1903); Transactions, 85,286 (1904);
Ber., 37, 1754 (1904).
286. S i g n e r, Ann., 478, 246 (1930).
287. Rast, Ber., 54, 1979 (1921).
288. S p i e s s, J. Am. Chem. Soc., 55, 2o(F(4933).
289. Stephens, J. Roy. N. S. Wales, 55, 166 (1920).
290. Niederl и др., Science, 92, 225 (1940); 100, 228 (1944); Micromethods of Quanti-
tative Microanalysis, 2nd ed., Wiley, New York, 1942, p. 230.
291. Clark, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 820 (1941); Semimicro Quantitative
Organic Analysis, Academic Press, New York, 1943, p. 78.
292. Hoyer, Mikrochemie, 36/37, 1169 (1951).
ЧАСТЬ
II
ПРИГОТОВЛЕНИЕ
ПРЕПАРАТОВ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время лишь небольшое число химиков-органиков имеет
достаточный опыт работы с микроколичествами веществ. С целью облегчить,
знакомство с приемами работы с малыми количествами веществ в частях II
и III этой книги приведено большое число примеров операций, обычных
в лабораторной практике. Эти методики были испытаны при работе с малы-
ми количествами веществ и предназначены для обучения и для проведения
предварительных опытов с целью освоения аппаратуры, реактивов и тех-
ники работы. В этом отношении, например, получение бутанона и антрахи-
нона в микроколичествах более пригодно, чем получение 21-бензальпрегна-
диона (гл. VI, раздел IV, 1, 3 и 5). Аналогично получение и очистка уретана
в количестве миллиграммов является полезным предварительным опытом
при разработке метода синтеза соединений при помощи «тонкой техники».
При препаративной работе с микроколичествами веществ нужно соблю-
дать четыре условия: а) реакция по возможности не должна сопровождаться
побочными процессами—это особенно важно, когда имеют дело с жидкими
продуктами реакции, так как выделение и очистка менее 1 мл жидкости
затруднительны даже для опытного экспериментатора; б) число операций,
при которых вещество переносится из одного сосуда в другой, и число опера-
ций, требующихся для очистки продукта реакции, должно быть сведено
к минимуму; в) реакционный сосуд должен быть возможно меньших разме-
ров, так как чем больше сосуд, тем больше потери вещества вследствие ад-
сорбции на стенках сосуда; г) необходимо тщательно выбрать метод выделе-
ния сырого продукта и его последующей очистки. Это особенно важно
при работе с количествами порядка миллиграммов.
Описание препаративных методов в этой книге расположено по типам
органических реакций, как-то: гидрирование, окисление, галоидирование
и т. д. Автор не имел намерения охватить все главные типы органических
реакций, а лишь иллюстрировать их микросинтезами с использованием наи-
более обычных и хорошо известных органических реактивов. По мнению
автора, если опытный химик знаком с общими методами работы с микроколи-
чествами, то ему сравнительно легко применить методику, рассчитанную
на выход 25—100 г продукта, для получения вещества в количестве 50—
500 мг. Обычно это приводит к уменьшению размера аппаратуры и некото-
рым изменениям методов очистки. Однако когда количества реагирующих
веществ равны нескольким миллиграммам или даже меньше, то необходимо
применять «тонкую технику». В этих случаях пользуются количественными
192
Введение
методами взвешивания или отмеривания реагентов и специальными
методами выделения и очистки целевого продукта реакции.
Два примера могут проиллюстрировать различие между случаем про-
стого перехода от макро- к микроколичествам и применение «тонкой техни-
ки» при работе с количествами порядка миллиграммов.
При одном исследовании потребовалось выполнить за относительно
короткое время несколько сотен опытов по эмульсионной полимеризации.
С этой целью хорошо известный метод полимеризации в бутылках был
приспособлен для микроколичеств путем замены бутылок ампулами, рас-
считанными на 1 —1,5 мл мономера Ц]. Этот относительно простой прием
позволил поместить в металлический кожух сразу 32 ампулы и проводить
полимеризацию одновременно всех образцов. Аналогично были разработа-
ны для применения к малым количествам хорошо известные методы опреде-
ления твердых веществ и физических свойств полимеров. Например, содер-
жание твердого вещества определяли испарением двух капель на пред-
метном стекле. Значение pH разбавленного раствора латекса определяли
в микростаканчике при помощи обычного потенциометра. Скорость седи-
ментации в зависимости от изменения pH изучали, применяя капилляры
вместо трубок. Таким образом, метод микрополимеризации в данном
случае отличался от соответствующего макрометода только уменьшением
размеров аппаратуры и небольшим изменением хорошо известных способов
определения свойств полимеров.
Совершенно иная проблема возникла, когда понадобилось получить
производные одного вещества, которое имелось в количестве нескольких
миллиграммов. Очевидно, что простое уменьшение размеров аппаратуры
и видоизменение препаративных методов, таких, например, как кристал-
лизация, фильтрование и т. п., не подходило для работы с несколькими
миллиграммами вещества. Следовательно, возникла необходимость создания
такого метода проведения реакции, выделения и очистки сырого продукта,
при использовании которого можно было бы проводить все операции в одном
сосуде. В этом случае вплоть до получения конечного продукта отпали бы
операции, связанные с перенесением веществ, или, во всяком случае, число
их было бы сведено к минимуму. С этой целью реакцию проводили в спе-
циальной пробирке, конец которой отламывали и помещали в микросубли-
матор; продукт очищали фракционированной микросублимацией.
Дальнейшее описание «тонкой техники» дается в гл. XIII, раздел V,
и гл. XVI, раздел 1,4—6.
гл АВА
V
ВОССТАНОВЛЕНИЕ
I. ВВЕДЕНИЕ
В этой главе рассмотрены реакции восстановления путем присоедине-
ния водорода по ненасыщенным связям и путем замещения на водород более
электроотрицательных элементов, как, например, кислород, галоиды и т. п.
Материал разделен на две части: а) восстановление активированным водо-
родом и б) восстановление активными металлами и ионами. Если только
возможно, следует предпочесть восстановление активированным водородом,
поскольку при этом в большинстве случаев для выделения продукта реак-
ции необходимо лишь удалить растворитель.
II. ВОССТАНОВЛЕНИЕ АКТИВИРОВАННЫМ ВОДОРОДОМ
При каталитическом гидрировании молекулярный водород обычно
активируется такими металлами, как платина, палладий и никель. Наибо-
лее пригодны для гидрирования малых количеств методы восстановления
при атмосферном давлении или давлениях, близких к атмосферному. Гидри-
рование под давлением хотя и может быть использовано для работы с полу-
микроколичествами веществ, однако имеет не общий, а специальный инте-
рес. Следует, впрочем, отметить, что имеется много работ, посвященных
восстановлению малых количеств веществ под давлением с использованием
обычных методов каталитического гидрирования. Так, например, Клемо
и Суон [2] при гидрировании 2,23 г 2-метил-7-азаиндола при 180° и давле-
нии 160 ат в присутствии хромита меди получили 0,95 г сырого 2-метил-
2,3-дигидро-7-азаиндола. Используя специально сконструированный авто-
клав, подходящие растворители и соблюдая необходимые меры предосторож-
ности, во избежание потерь, можно гидрировать 2—3 г большинства соеди-
нений, каталитическое гидрирование которых описано в литературе. В том
случае, когда выходы конечного продукта при использовании макроколи-
честв значительно меньше 50% от теоретического, гидрирование полумикро-
количеств становится затруднительным, в особенности если продукт реак-
ции является жидкостью.
Каталитическое гидрирование при атмосферном давлении может быть
проведено в установке, в которой количество адсорбируемого водорода
измеряется либо по объему, лйбо по изменению давления (манометрически).
Для препаративной работы можно использовать с небольшими изменения-
ми любую аппаратуру, предназначенную для количественного определения
13 Заказ № 119
194
Гл. V. Восстановление
кратных связей. Однако для обычного каталитического восстановления
наиболее удобны два метода: 1) водород пропускают через микропористый
диспергатор в раствор восстанавливаемого вещества, где содержится не-
большое количество суспендированного катализатора, и 2) вещество кипятят
с большим избытком никеля Ренея, при этом восстановление, происходит за
счет адсорбированного водорода. Оба метода имеют свои преимущества
и ограничения.
1. Восстановление на установке с микродиспергатором
При использовании этого метода газообразный водород 13] пропускают
в виде мельчайших пузырьков через раствор восстанавливаемого вещества.
При этом взвесь катализатора, находящегося в растворе, непрерывно пере-
мешивается, что позволяет избежать применения встряхивающих приспособ-
лений, используемых обычно при каталитическом гидрировании. На
рис. 180 показана простая установка для микрогидрирования; используется
газометр с водородом или генератор водорода (изображен на рис. 180).
Рис. 180. Установка для микрогидрирования при атмосферном
давлении при отсутствии баллона с водородом.
В колбу 1 емкостью 500—1000 мл помещают 20-25 г гранулированного
(технического) или губчатого цинка и наливают 50 мл воды. Через капель
ную воронку прибавляют 10—15 мл разбавленной (25%-ной) серной кисло
ты. Когда ток водорода через промывную склянку 2 уменьшится до 1-
2 пузырьков в секунду, добавляют еще 10 мл кислоты. При условии, что
реакция восстановления заканчивается за 30 мин., для гидрирования 1 г
большинства нитросоединений требуется около 10—15 г цинка и 60—80 мл
разбавленной серной кислоты.
Источник водорода соединяют резиновой трубкой (желательно из крас-
ной резины) с широкогорлой склянкой 2 емкостью 0,5—1 л, содержащей
250—300 мл концентрированной серной кислоты. Подводящие и отводные
трубки, а также предохранительный клапан делают из резиновой трубки
II. Восстановление активированным водородом
19&
диаметром 6 мм. Предохранительная трубка имеет длину около 1 м. Высота
столба серной кислоты в предохранительной трубке над уровнем серной
кислоты в склянке 2 является мерой газового давления и не должна превы-
шать 30—40 см. Иногда при гидрировании, в особенности если образующийся
продукт не очень хорошо растворим в растворителе, диспергатор может
засориться. В этом случае серная кислота в предохранительной трубке
начинает подниматься, и необходимо или сменить диспергатор, или промыть
его, опустив в пробирку, содержащую около 5 мл теплого растворителя.
Растворитель просасывают несколько
раз с помощью небольшого разрежения
через пористую часть диспергатора до тех
пор, пока воздух не будет легко про-
булькивать через раствор. Промывную
Рис. 181А. Сосуд для микро- Рис. 181Б. Микропористый
гидрирования со стеклянными диспергатор,
шлифами.
склянку 2 присоединяют к склянке или пробирке 3 емкостью 250 мл, со-
держащей стеклянную вату и небольшой слой хлористого кальция. Следы
влаги в водороде реакции не мешают.
Сосуд для гидрирования 4 состоит из пробирки, в которую вставлен
диспергатор, микрохолодильника и трубки для отвода избытка водорода.
Сосуд, изображенный на рис. 181 А, имеется в продаже; он снабжен нормаль-
ными стеклянными шлифами для присоединения диспергатора и холодиль-
ника. Однако вместо покупного сосуда можно использовать обычную про-
бирку из стекла пирекс длиной 20 см. Пробирку закрывают резиновой проб-
кой с тремя отверстиями: для микродиспергатора, микрохолодильника и
трубки для отвода водорода.
Диспергатор (рис. 181Б) соединяют со склянкой или пробиркой куском
резиновой трубки диаметром 3—4 мм и длиной 30—40 см. Если в качестве
реакционного сосуда берут пробирку из стекла пирекс длиной 20 см, то>
I 13*
196
Гл. V. Восстановление
микрохолодильник вставляют в пробирку на глубину 80—90 мм. На отвод-
ную трубку надевают кусок резиновой трубки, конец которой отводят
в вытяжной шкаф.
Резиновые трубки и пробки необходимо перед употреблением вымыть
•сначала мылом и водой, а затем спиртом. Микропористый диспергатор про-
мывают после каждого опыта, погружая его в пробирку длиной 15 см,
содержащую несколько миллилитров этанола или метанола. Спирт засасы-
вают несколько раз в трубку микродиспергатора так, чтобы уровень его был
немного выше стеклянного шлифа, и затем каждый раз выдувают. Если
диспергатором пользуются в следующем опыте для восстановления того же
вещества, то нет необходимости мыть его. Для полной очистки диспергатор
вынимают из спирта и сушат, продувая воздух. Затем его помещают в про-
бирку длиной 15 см с небольшим количеством царской водки. Пробирку
нагревают до начала энергичного образования в жидкости пузырьков,
затем оставляют стоять несколько минут. После этого диспергатор вынима-
ют из кислоты и промывают, просасывая через него воду водоструйным
насосом. Если водоструйный насос металлический, то диспергатор предва-
рительно погружают в 5%-ный раствор едкого натра. После промывания
водой через диспергатор подобным же образом дважды просасывают по
10 мл спирта и затем сушат его. Если замазка, соединяющая пористую
часть диспергатора со стеклом, трескается или ломается, то ее заменяют
свежей.
На скорость гидрирования и чистоту получаемого продукта влияют
следующие факторы: а) природа и активность катализатора и присутствие
посторонних веществ, которые могут играть роль промоторов и замедлите-
лей; б) свойства растворителя; в) температура реакции и г) свойства вос-
станавливаемого вещества.
2. Катализаторы для гидрирования малых количеств
веществ [4, 5]
Литература, посвященная катализаторам гидрирования, огромна.
В обычных руководствах по катализу имеется библиография. Опыты с окисью
платины Адамса и Ворхиса 15J и никелем Ренея [61 в стандартной аппарату-
ре для гидрирования (под давлением 4—5 ат и в открытой системе с микро-
пористым диспергатором) показали, что хотя никелевые катализаторы
можно использовать, однако платиновые и палладиевые катализаторы име-
ют два явных преимущества: 1) продолжительность гидрирования в 4—5 раз
меньше, чем продолжительность гидрирования в присутствии никелевых
катализаторов; 2) количество платинового или палладиевого катализатора
в 20—30 раз меньше количества никелевого катализатора. Можно полагать,
что это окупает большую стоимость платинового катализатора. Черонис
и Левин [31 испытали большое число платиновых и палладиевых катализа-
торов (включая двуокись платины, платиновую чернь, осажденную на угле,
окиси алюминия,'карбонате цинка и карбонате кальция, палладий, осажден-
ный на угле, и другие вещества), определяя скорость восстановления бензо-
фенона и /г-нитрофенола. Имеющийся в продаже 5%-ный палладированный
уголь имеет приблизительно такую же активность, как наиболее активные
формы платиновых и палладиевых катализаторов, и более активен, чем
«восстановленная чернь», получающаяся восстановлением двуокиси пла-
тины.
II. Восстановление активированным водородом
197
А. 5%-ный платинированный уголь
2 г очищенного угля сорта норит* смешивают в выпарной чашке с 2,5 мл
10%-ного раствора платино-(1У)-хлористоводородной кислоты и 6 мл воды
(уголь очищают кипячением 10 гугля с 100 мл 6 н. соляной кислоты в тече-
ние 10 мин. с последующим промыванием дистиллированной водой до pH
фильтрата приблизительно 5—6). Выпарную чашку ставят на водяную
баню и ее содержимое перемешивают до тех пор, пока масса не станет
однородной. Нагревание продолжают, помешивая ’время от времени содер-
жимое чашки, пока масса не будет настолько сухой, что ее можно будет
превратить в порошок стеклянной палочкой. Затем чашку с порошком
помещают в печь и нагревают до 100—120° в течение 30 мин. Порошку дают
охладиться до комнатной температуры, после чего его переносят в маленькую
коническую колбу, содержащую 10 мл 1%-ного раствора гидразингидрата.
Колбу охлаждают приблизительно до —5°, погружая в смесь соли со льдом,
и после этого сразу наливают около 10 мл 1 н. раствора едкого натра, пред-
варительно охлажденного приблизительно до 0°. Колбу оставляют стоять
2 часа при температуре от —5 до 0°, после чего реакционную смесь фильтру-
ют, смывая водой остатки, приставшие к стенкам колбы (катализатор не
следует оставлять на продолжительное время непокрытым водой). Катализа-
тор промывают сначала 4—5 порциями воды по 20 мл, а затем 10 мл спирта.
Прежде чем весь спирт пройдет через уголь, приливают 5 мл, а затем еще
10 мл эфира. Воронку отключают от насоса, как только стечет весь эфир.
Катализатор выгружают на вощеную бумагу, сушат на воздухе в течение
10—15 мин. и хранят в небольшой склянке с навинчивающейся пробкой.
Если дать всему спирту стечь через уголь, то осадок будет соприкасаться
с воздухом; это приведет к окислению спирта, находящегося на поверхности
угля, и вызовет воспламенение последнего. Для приготовления 10?/о-ного
платинированного угля берут вдвое больше платино-(1У)-хлористоводород-
ной кислоты, чем указано выше.
Б. 5%-ный палладированиый уголь
Поступают так же, как и в случае приготовления 5%-ного платиниро-
ванного угля, однако вместо платино-(1У)-хлористоводородной кислоты
берут хлорид палладия. К 2 г угля добавляют такое количество хлорида
палладия, чтобы при восстановлении получилось 100 мг металлического
палладия. Применяя продажный 5- и 10%-ный палладированиый уголь,
получают приблизительно такие же результаты, как при использовании
наиболее активных палладиевых катализаторов, приготовленных этим
методом.
В. Смешанные катализаторы
В выпарную чашку помещают 4 г нитрата никеля (NiNO36H2O), 1 г
хлорида железа (II), 0,1 г хлорида марганца (МпС13-4Н2О) и 0,3 мл 10%-ной
платино-(1У)-хлористоводородной кислоты, добавляют 50 лы воды и получен-
ную смесь перемешивают до полного растворения. Затем при перемешивании
добавляют 10 г очищенного угля сорта норит и смесь нагревают на водяной
бане, время от времени помешивая ее. Нагревание продолжают до тех пор,
пока масса не будет сухой. Далее, так же как и при приготовлении плати-
нового катализатора, смесь нагревают в течение 15 мин. при 120—130°, охла-
* Очищенный березовый уголь, применяемый для обесцвечивания и дезодора-
ции различных сиропов, масел и фармацевтических продуктов.—Прим, перев.
198
Гл. V. Восстановление
ждают до комнатной температуры и обрабатывают 2 мл 1%-ного раствора
гидразингидрата и 50 мл 1 н. раствора едкого натра. Массу оставляют стоять
в течение 0,5 часа и затем фильтруют. Катализатор промывают дважды
100 мл воды, 1 раз 100 мл воды, содержащей 0,5 мл разбавленной уксусной
кислоты, и затем 2 раза дистиллированной водой. После этого катализатор
сушат, нагревая на голом пламени при 120—130й при перемешивании.
Высушенную угольную массу переносят в пробирку длиной 20 см с боковым
отростком для отвода водорода под тягу. В пробирку вставляют резиновую
пробку, через которую проходит стеклянная трубка, доходящая почти до
дна пробирки. Через эту трубку подводится водород. Пробирку закрепляют
в горизонтальном положении. Сбоку прикрепляют при помощи проволоки
термометр. Стеклянную трубку для подвода водорода соединяют с генера-
тором водорода, используемым при полумикрогидрировании (рис. 180), или
через счетчик пузырьков с водородным баллоном. Водород пропускают
в течение 10 мин. Затем пробирку, содержащую уголь, начинают медленно
нагревать на слабом пламени до 180—200°. После того как эта температура
достигнута, водород продолжают пропускать еще в течение 30 мин. Затем
нагревание прекращают и массе дают охладиться в токе водорода. Пробку
с трубкой для ввода водорода вынимают и пробирку закрывают резиновой
пробкой, покрытой оловянной фольгой. Катализатор, приготовленный этим
способом, обладает пирофорными свойствами, и при его взвешивании
необходимо соблюдать осторожность; он употребляется в сочетании с палла-
дированным углем для восстановления кетонов.
3. Растворители и прочие условия реакции восстановления
Растворитель играет важную роль при каталитическом гидрировании;
например, хотя нитросоединения и олефины приблизительно одинаково
растворимы в метаноле и этаноле, однако этанол является более эффектив-
ным, чем метанол, для каталитического гидрирования как при атмосферном
давлении, так и под давлением в 5—10 ат. Черонис и Левин [3] и Черонис
и Савой* установили, что различные растворители по своему влиянию на
каталитическое гидрирование можно расположить в следующий ряд: эта-
нол >пропанол-2>сложные эфиры>простые эфиры>углеводороды. Далее
оказалось, что 80—90%-ный этанол более эффективен, чем абсолютный или
95%-ный этанол. В табл. 16 показано влияние растворителя на микрогидри-
рование 2,5-диметилгексена-2. Если только возможно, желательно
использовать в качестве растворителя для гидрирования этанол. Однако
имеются случаи, когда использование спиртов нежелательно, например при
микровосстановлении карбонильных соединений с целью получения произ-
водных. В таких случаях в качестве растворителя берут изопропиловый или
бутиловый эфиры или же ледяную уксусную кислоту. При микрогидрирова-
нии карбонильных соединений важно значение pH среды; если начальное
значение pH выше 7,0, то скорость восстановления увеличивается, если же
ниже 7,0, то реакция замедляется. Температура реакционной смеси в микро-
диспергаторе должна быть на 10—15° ниже температуры кипения раствори-
теля ; в случае применения этанола наилучшей температурой считают 60—65г.
Применяя высококипящие растворители, удалось провести микрогидриро-
вание при температурах вплоть до 200° [8]. Однако в этом случае встреча-
ются трудности при удалении растворителя.
* Черонис и Савой, неопубликованные данные.
II. Восстановление активированным водородом
199
Таблица 16
МИКРОГИДРИРОВАНИЕ 2,5-ДИМЕТИЛ ГЕКСЕН А-2
Количе- ство, мг Растворитель3 Катали- затор^, мг Тем- пера- тура®, °C Продол- житель- ность, МИИ. Гид- риро- ва- ниег , % Выход, мг
1440 Диэтиловый эфир 400 35 60 78 600
400 То же 250 35 45 75 150
400 Метилацетат 250 55 45 90 50я
400 Бензол 400 60 50 50 150я
720 Этанол (95%-ный) 250 75 25 100 350е
720 Этанол (80%-ный) 250 75 15 100 450е
2100 То же 400 75 45 100 1700е
а Количество растворителя 15—2 0 мл.
& 5%-ный палладированный уголь.
в Температура баии, в которую опущен сосуд для гидрирования.
г Титрование 0,1 и. раствором КВт—КВгОд.
А Растворитель удален без помощи фракционной колонки.
е После гидрирования раствор фильтруют, добавляют воду до появления мути и затем экстра-
гируют эфиром. Эфирную вытяжку встряхивают для удаления большей части спирта сначала с хло-
ристым кальцием, а затем с небольшим количеством металлического натрия. После этого отгоняют
эфир.
4. Использование метода
Гидрирование с использованием микродиспергатора больше всего
подходит для восстановления нитросоединений, альдегидов, большинства
ненасыщенных соединений и азоксисоединений. Применяя смешанный ката-
лизатор, описанный в разделе 11,2, В, можно восстанавливать большинство
кетонов. Этот метод неприменим для восстановления оксисоединений, арома-
тических колец, циангидринов, галоид- и серусодержащих соединений
и гидразосоединений [7, 81. Описанная аппаратура пригодна также для
восстановления по Розенмунду, как описано в разделе 11,5 настоящей главы.
Для восстановления 100—500 мг вещества его растворяют в 20—25 мл
растворителя и добавляют 100—250 мл 5%-ного палладированного угля
(иди 25—50 Ate двуокиси платины). Для восстановления 1—50 мг вещества
достаточно 10 мл растворителя и 50 мг палладированного угля. Рекомендует-
ся сначала поместить в пробирку для гидрирования растворитель в катали-
затор и пропускать в течение 2—3 мин. водород и лишь затем загружать
восстанавливаемое вещество. Детальное описание всех операций приведено
ниже.
А. Восстановление пипероналя
В пробирку для гидрирования загружают 200 мг 5%-ного палладирован-
ного угля* и 25 мл этанола. Вставляют диспергатор; на отводную трубку
надевают каучук, другой конец которого отводят под тягу. С целью актива-
ции через суспензию палладированного угля пропускают водород. Во время
активирования катализатора пробирку для гидрирования погружают в ста-
кан емкостью 600—800 мл, наполненный водой, температура которой равна
* Катализатор можно приготовить (раздел II, 2 настоящей главы) или купить.
200
Гл. V. Восстановление
приблизительно 60'. Температуру поддерживают в пределах 50—60°, добав-
ляя время от времени горячую воду. Когда проводят целый ряд опытов по
гидрированию, то для этой цели более удобен небольшой погружаемый
нагреватель.
После того как катализатор активирован, на мгновение приподнимают
пробку, в которую вставлен диспергатор, и в пробирку прибавляют 500 мг
пипероналя. Пробку вставляют на прежнее место и пробирку встряхивают,
для того чтобы смыть вещество, имеющееся на стенках. Скорость пропуска-
ния водорода в промывной склянке в начале гидрирования должна состав-
лять 4-6 пузырьков в секунду. Через 10 мин. скорость уменьшают до 3- -
4 пузырьков в секунду и поддерживают ее еще в течение 15 мин. для завер-
шения реакции.
Открывают кран, соединяющий склянку 3 (рис. 180) с тягой, и сосуд
для гидрирования 4 оставляют стоять в течение 5 мин. до полного оседания
катализатора. В колбу 1 добавляют воду и жидкость сливают; цинк дваж-
ды промывают водой и колбу снова присоединяют к установке. Реакционную
смесь из сосуда 4 фильтруют и осадок промывают двумя порциями спирта
по 5 мл. Фильтрат и промывную жидкость переливают в чашку и упаривают
на водяной бане. Когда останется лишь небольшое4 количество жидкости,
испарение производят медленно. Фильтровальную бумагу после фильтро-
вания промывают и сохраняют. После того как накопится несколько филь-
тров, их можно сжечь и вернуть фирме для регенерации палладия.
Оставшееся от фильтрата масло охлаждают, помещая чашку в охлади-
тельную смесь. При охлаждении и потирании стенок пробирки микрошпате-
лем масло затвердевает; его соскабливают и переносят в пробирку. Добавля-
ют 12—15мл гексана, гептана или петролейного эфира и продукт растворяют,
подогревая пробирку. Горячий раствор фильтруют с отсасыванием через
полумикроворовку (гл. I, раздел II, 2) в пробирку длиной 20 см с боковым
отводом. Остатки вещества в пробирке, где проводилась кристаллизация,
экстрагируют фильтратом от первой кристаллизации. Профильтрованный
раствор охлаждают и стенки пробирки потирают стеклянной палочкой.
Смеси дают постоять 15 мин. и затем фильтруют. Фильтраты используют
для повторного экстрагирования сырого пиперонилового алкоголя. После
того как перекристаллизация и фильтрование закончены, кристаллы на
фильтрате промывают дважды 2 мл чистого растворителя и сушат на малень-
ком кружке из фильтровальной бумаги. Получают около 400 мг кристаллов
с т. пл. 52—53 .
Примечание 1. В качестве катализатора можно использовать двуокись
платины. Хотя двуокись платины и значительно дороже 5%-ного паллади-
рованного угля, однако ее требуется в 4 раза меньше. Время активации
(превращение двуокиси . платины в платиновую чернь) составляет 2 -
5 мин. Если для активации катализатора требуется более 5 мин., то дву-
окись платины, вероятно, непригодна.
Примечание 2. Если, как в данном случае, продукт восстановления
кристаллический, то за ходом реакции можно следить, испаряя 1 мл раство-
ра на часовом стекле. Определение температуры плавления дает возмож-
ность судить о степени восстановления [2, 31.
Примечание 3. Выделение продукта из раствора путем испарения раство-
рителя часто приводит к потерям. Это происходит, в частности, в тех слу-
чаях, когда продукт имеет заметную упругость пара при температуре кипе-
ния растворителя. Вследствие этого испарение, особенно при восстановле-
нии нескольких миллиграммов вещества, необходимо производить крайне
осторожно при комнатной температуре.
II. Восстановление активированным водородом
201
Примечание 4. Твердый продукт, получаемый при испарении, обычно
достаточно чист для определения температуры плавления. Иногда он
бывает окрашен небольшими примесями катализатора; в этом случае тре-
буется перекристаллизация из соответствующего растворителя.
Б. Восстановление я-иитрофеиола
Для восстановления 10 мг «-нитрофенола требуется 7—8 мл этанола
и 20 мг катализатора. Применяют метод, описанный в разделе II, 4, А.
Водород пропускают в течение 5—7 мин. до исчезновения желто-зеленой
окраски, , что свидетельствует об окончании реакции. Раствор осторожно
фильтруют в небольшую чашку и фильтр промывают тремя порциями спирта
по 2 мл. Раствор выпаривают до тех пор, пока не останется приблизительно
0,25 мл жидкости. Затем прибавляют 0,25 мл воды и чашку охлаждают.
Кристаллы я-аминофенола переносят на кружок из фильтровальной бума-
ги и отжимают маленьким кусочком фильтровальной бумаги. Получают
8 мг кристаллов ст. пл. 182—183°.
Примечание 1. Нитросоединения в количестве 500—1000 мг восстанав-
ливают аналогично описанному. Необходимо взять 30—40 мл растворителя
и 250 мг катализатора. Время, необходимое для восстановления, составляет
40—45 мин. Микропористый диспергатор, после того как восстановление
прошло более чем наполовину, засоряется, поэтому его необходимо промыть
спиртом, как описано в разделе 11,1. Если промывание спиртом не приво-
дит к желаемому результату, то берут другой диспергатор.
Примечание 2. о-Нитрофенбл восстанавливают аналогичным образом.
Из 500 мг о-нитрофенола получают 350 мг о-аминофенол а с т. пл. 168—169е.
В. Восстановление бензофенона
В пробирку для гидрирования загружают 20—25 мл этанола, 100 мг пал-
ладированного угля и 450 мг смешанного катализатора (см. раздел II, 2, В).
Для активирования катализатора в течение 2 мин. пропускают водород
и затем прибавляют 200 мг бензофенона. После этого водород пропускают
еще в течение 30 мин. Реакционную смесь фильтруют и осадок промывают
двумя порциями спирта по 5 мл. Спиртовый раствор выпаривают и масля-
нистую массу охлаждают, потирая стенки пробирки микрошпателем. Кри-
сталлы выскабливают из чашки микрошпателем и переносят в пробирку.
Чашку промывают 5 мл гептана или петролейного эфира и жидкость выли-
вают в пробирку, где находится сырой бензгидрол. Смесь нагревают до
кипения и фильтруют с отсасыванием в пробирку длиной 15 или 20 см
с боковым отводом. Раствор охлаждают, потирая стенки пробирки палоч-
кой или шпателем. Через 10 мин. кристаллы отфильтровывают и остатки
сырого бензгидрола смывают фильтратом. Полученные кристаллы плавятся
при 67—68°. Выход 100—150 мг.
Г. Восстановление я-иитротолуола
После проведения восстановления стандартным методом и фильтрова-
ния спиртового раствора в чашку прибавляют по каплям слабый раствор
соляной кислоты до кислой реакции на лакмус и затем выпаривают досуха.
Добавляют 4 мл воды, полученный раствор охлаждают в течение нескольких
минут и фильтруют. Осадок промывают в течение нескольких минут и филь-
труют. Осадок снова промывают двумя порциями воды по 0,5 мл. Затем
202
Гл. V. Восстановление
к фильтрату добавляют по каплям разбавленный раствор едкого натра до
отчетливой щелочной реакции. Выделившееся масло быстро затвердевает.
Смесь охлаждают и кристаллы /г-толуидина отфильтровывают.
Примечание 1. Если желательно получить чистое аминопроизводное, то
профильтрованный раствор переносят в микросублиматор и после отгонки
растворителя остаток фракционируют в вакууме (гл. II, раздел 11,3).
Примечание 2. Можно восстанавливать 1 мг или даже меньшее количе-
ство вещества, если образующееся аминосоединение превращать в соответ-
ствующие производные.
Д. Восстановление малеиновой кислоты
10 мг малеинового ангидрида восстанавливают обычным образом (раз-
дел II,4, А) в 10 мл этанола в присутствии 20 мг катализатора. Восстанов-
ление практически заканчивается в течение 5 мин., однако целесообразно
пропускать водород еще дополнительно 5 мин., поскольку в противном
случае температура плавления полученной янтарной кислоты будет низкой
(172—175°). По возможности следует избегать перекристаллизации конеч-
ного продукта. Температура плавления полученных кристаллов 179—180°.
Примечание. Относительно восстановления 1 мг или еще меньшего
количества вещества см. выше, примечание 2.
Е. Восстановление 2,3-диметилгексева-2
В сосуд для гидрирования загружают 25 мл 80%-ного этанола и 250 мг
5%-ного палладированного угля. Затем пропускают в течение 3 мин. водо-
род и добавляют 1 г олефина. Температуру бани доводят до 70° и водород
пропускают еще в течение 25—30 мин. Раствор фильтруют и осадок промы-
вают двумя порциями 90%-ного спирта по 5 мл. Добавляют воду до появле-
ния неисчезающего помутнения и затем смесь экстрагируют тремя порция-
ми эфира по 5 мл. Эфирную вытяжку встряхивают с тонкоразмельченным
хлористым кальцием для удаления большей части спирта и воды и затем
оставляют стоять на 20 мин. После этого вытяжку встряхивают с маленькими
кусочками металлического натрия до прекращения энергичного выделения
водорода. Прибавляют еще несколько кусочков свеженарезанного метал-
лического натрия и раствор оставляют стоять до прекращения выделения
водорода. Эфирную вытяжку фильтруют в колбу для микрофракционирова-
ния (рис. 45) и эфир отгоняют. Выход 2,3-диметилгексана составляет 700—
750 мг.
Примечание. Для количеств 10—50 мг восстановление проводят анало-
гично, за исключением использования 1 мл воды.
5. Каталитическое восстановление хлорангидр идов до альдегидов
В установке с микродиспергатором можно проводить восстановление
хлорангидридов в присутствии катализатора палладий на сульфате бария
(реакция Розенмунда) [9—И]. Метод применим для восстановления неболь-
ших количеств хлорангидридов. Ружичка, Рей, Шпильман и Баумгартнер
112] получили 2,16 г элеменала из 3 г хлорангидрида элеменовой кислоты.
Хершбергу и Кейсону [10] удалось восстановить небольшое количество
хлорангидрида а-нафтилуксусной кислоты до соответствующего альдегида.
Рейд и Джонс L13] использовали этот способ восстановления для полу-
чения анисового альдегида, меченного С14 в /ш/щ-положении, исходя
II. Восстановление активированным водородом
203
из 640 мг анисовой кислоты. Аппаратура для этого типа восстановления
несколько усложнена применением устройства для перемешивания (см.
гл. XIII).
Для приготовления серно-хинолинового «регулятора», который препят-
ствует дальнейшему восстановлению альдегида до спирта или углеводорода,
в пробирке длиной 20 см кипятят с обратным холодильником в течение
5 час. смесь 600 мг хинолина и 100 мг серы и затем смесь разбавляют сухим
ксилолом до объема 140 мл. В полученном растворе содержится 5 мг регу-
лятора в 1 мл. При восстановлении некоторых хлорангидридов регулятор
не требуется.
Для приготовления катализатора нагревают смесь 150 мг сухого хлори-
стого палладия с Элмводы, содержащей 0,1 мл концентрированной соляной
кислоты, до образования прозрачного темно-красного раствора. Затем 2 г
хлорида бария (дигидрата) растворяют при 70° в 19 мл воды и к полученному
раствору приливают раствор 1,3 г безводного сульфата натрия в 19 мл воды.
Осадок промывают декантацией горячей водой до отрицательной реакции
на ион хлора. Сульфат бария взбалтывают с 30 мл воды, содержащей 1,8 мл
2%-ного формальдегида, и нагревают до 80°, после этого добавляют раствор
хлористого палладия. Смесь перемешивают и медленно нейтрализуют, при-
бавляя в течение 10 мин. 1 н. раствор едкого натра. Перемешивание и нагре-
вание продолжают еще 10 мин. Осадок промывают декантацией до отрица-
тельной реакции на ион хлора в промывных водах, фильтруют с отсасывани-
ем и затем сушат над хлористым кальцием в эксикаторе. Сухой катализатор
содержит 5% палладия.
Сосуд для гидрирования тщательно сушат и затем соединяют с генера-
тором водорода. Между склянками 2 и 3 (рис. 180) помещают склянку
с поглотителем кислорода. Для приготовления последнего 1 г натриевой соли
антрахинон-р-сульфокислоты и 7,5 г бисульфата натрия добавляют к тепло-
му раствору 10 г едкого кали в 50 мл воды. На отводную трубку сосуда
для гидрирования надевают хлоркальциевую трубку, наполненную безвод-
ным сульфатом кальция (дриерит). Эту трубку в свою очередь соединяют
с микродиспергатором, погруженным в градуированный цилиндр, содержа-
щий 50 мл воды с добавкой двух капель фенолфталеина.
Восстановление в присутствии регулятора можно иллюстрировать
на примере гидрирования хлорангидридов 0-нафтойной [14] и а-нафтилук-
сусной кислот, а восстановление без применения регулятора—на примере
гидрирования хлорангидридов фенантренкарбоновых кислот [15]. В сосуд
для гидрирования загружают 5 ммолей хлорангидрида, растворенного
в 8 мл сухого ксилола, 2 мл (11 мг) серно-хинолинового регулятора и 50мг
катализатора. Сосуд нагревают на масляной бане и, когда температура бани
достигнет 100°, начинают медленно пропускать водород. После того как
жидкость закипит (температура бани 150—160°), ток водорода увеличивают.
За выделением хлористого водорода следят путем прибавления небольшого,
точно известного количества титрованного раствора щелочи. Выделение
хлористого водорода прекращается приблизительно через 2—4 часа, когда
реакция почти заканчивается. Реакционную смесь центрифугируют и перего-
няют для удаления ксилола до тех пор, пока объем оставшейся жидкости
не будет равен 2 мл. Остаток охлаждают, разбавляют 5 мл эфира, встря-
хивают с равным объемом насыщенного раствора бисульфита натрия в тече-
ние ночи. На следующий день бисульфитное соединение отфильтровывают,
промывают эфиром и разлагают горячим раствором карбоната натрия.
Далее альдегид извлекают эфиром, который затем отгоняют. Выход колеб-
лется в пределах 60—80% от теоретического.
204
Гл. V. Восстановление
Для восстановления в отсутствие регулятора 5 ммолей хлорангидрида
растворяют в 8 мл сухого декалина (перегнанного над металлическим натри-
ем), полученный раствор переливают в сосуд для гидрирования и добавля-
ют 100 мл катализатора. Сосуд для гидрирования помещают в масляную
баню (170—180°), пропуская одновременно через раствор сильный ток
водорода. Реакция завершается через 2—3 часа, когда внезапно прекра-
щается образование хлористого водорода. Реакционную смесь охлаждают,
центрифугируют, отделяют катализатор, разбавляют 25 мл эфира и встря-
хивают с равным объемом насыщенного раствора бисульфита натрия. Про-
дукт присоединения обрабатывают, как описано в предыдущем разделе,
Выход чистого альдегида составляет 60—8О1'о от теоретического.
6. Восстановление при помощи никеля Ренея
Буго, Катлен и Шабрие обнаружили, что скелетный никелевый катали-
затор одновременно восстанавливает и удаляет серу из дисульфидов, тио-
спиртов и тиокарбонильных соединений. Мозинго и сотрудники [16] исполь-
зовали этот катализатор для восстановления двойной углерод-углеродной
связи, карбонильной группы, азокси- и гидразогрупп. Метод основан на
использовании избытка никеля Ренея и последующем восстановлении акти-
вированным водородом, адсорбированным на катализаторе. 1 г катализатора
адсорбирует около 40 мл водорода. Восстанавливаемое вещество растворяют
в спирте и кипятят в течение 2 или более часов с избытком никеля Ренея.
Для восстановления карбоновых кислот до спиртов кислоты сначала превра-
щают ь тиоэфиры. Растворы тиоэфпров могут быть восстановлены при ком-
натной температуре путем встряхивания со скелетным никелевым катали-
затором.
Мозинго, Спенсер и Фолкерс [17] применили этот метод для восстанов-
ления бензилацетона и бензальдегида до толуола и циклопентанона до
циклопентанола, а Снайдер и Каннои [18]—для гидрогенолиза фенилгидан-
тоина D, L-метионина. Другие исследователи получили спирты L-дезоксиса-
харов гидрогенолизом тиоацеталей. Прелог и сотрудники [21] применили
этот метод для микросинтеза спиртов из карбоновых кислот. Для этого
последние превращали в тиоэфиры, а затем спиртовые растворы тиоэфи-
ров встряхивали с никелем Ренея при комнатной температуре в течение 1-
2 час. Таким путем они получили 400 мг моноацетата эритродиола из 500 мг
метилового эфира ацетилолеанолтиокарбоновой кислоты. Метиловый эфир
тиопальмитиновой кислоты был восстановлен до цетилового спирта, а хлор-
ангидрид 3-|3-ацетокситиоаллохолановой кислоты был превращен в 3-|3-ацет-
окситиоаллоксаланил-(17)-карбинол с выходом более 90%. Этим путем
можно восстанавливать нитрогруппы до азо- и азоксигрупп. Альдегиды
и кетоны восстанавливаются до углеводородов, а не до спиртов. Метод не при-
меним для восстановления ароматических связей.
А. Восстановление бензилацетона
5 г вещества кипятят с обратным холодильником с 25 г скелетного нике-
левого катализатора и 100 мл этанола в течение 2 час. Затем смесь охлажда-
ют и никель отделяют центрифугированием. После этого отгоняют спирт до
тех пор, пока объем раствора не будет равен 6—7 мл. Остаток перено-
сят в колбу для полумикроперегонки (рис. 46) емкостью 10 мл и перегонку
продолжают. Продукт перегоняется при 234°. Выход 3,9 г (75%).
II. Восстановление активированным водородом
205
Б. Гидрогенолиз гидразобензола с одновременным алкилированием [17]
. 5 г гидразобензола кипятят с обратным холодильником с 25 г скелет-
ного никелевого катализатора и 100 мл этанола в течение 3 час. Затем никель
отделяют, раствор подкисляют разбавленной серной кислотой и спирт
отгоняют. Остаток нейтрализуют раствором едкого натра и экстрагируют
эфиром. Эфирную вытяжку сушат твердым едким кали. Для осаждения
солянокислого N-этиланилина через эфирный раствор пропускают сухой
хлористый водород. Продукт отфильтровывают и перекристаллизовывают
4 раза из эфирно-спиртовой смеси. Выход 5,2 г (43%). Кристаллы плавятся
при 173—175°.
В. Гидрогенолиз фенилгидантоина ОЛ-метионина [18]
Смесь 5 г скелетного никелевого катализатора, 107 мг фенилгидантоина
и 65 мл 70%-ного этанола кипятят с обратным холодильником в течение
6 час. Никель отделяют центрифугированием и промывают 4 раза спиртом.
Остаток растворяют в спирте и снова центрифугируют для удаления нера-
створимых продуктов. Спирт испаряют и остаток перекристаллизовывают
из воды. Температура плавления D, Ь-3-фенил-5-этилгидантоина 123—123,5°.
Выход 67 мг.
Г. Гидрогенолиз диэтилтиоацеталя пентаацетил-О-галактозы
Смесь 1 г вещества, 100 мл 70%-ного этанола и 15 г скелетного никелево-
го катализатора кипятят с обратным холодильником в течение 5 час. Никель
удаляют центрифугированием. Жидкость упаривают в вакууме при 40° до
объема 10—20 мл. Пентаацетил-1-дезокси-Э-галакитол кристаллизуется
при охлаждении жидкости смесью льда и воды; затем его отфильтровывают,
Выход составляет 0,55 г. Температура плавления полученных кристаллов
118—121°.
Примечание. Альдегиды и кетоны легко образуют диэтилтиоацетали
с этилмеркаптаном. Тиоацетали без труда подвергаются гидрогенолизу,
образуя углеводороды.
7. Прочие методы гидрирования
Метод Адамса [22, 23] настолько хорошо известен, что детальное его
описание излишне. Для полумикроколичеств веществ с успехом может быть
применен а соответствующая аппаратура, если в качестве реакционного сосуда
использовать склянку емкостью 100—125 мл. Этот метод имеет то преиму-
щество, что применение повышенного давления позволяет восстанавливать
ряд связей, которые при атмосферном давлении либо совсем не вос-
станавливаются, либо восстанавливаются очень медленно. Этим путем
Физеру и Хершбергу [24] удалось легко восстановить небольшие количества
полициклических соединений: например, 500 мг бензатрацена были восста-
новлены до 5,6,7,8-тетрагидро-1,2-бензантрацена. По данным Блаута
и Силвермана [25], применение никеля Ренея при давлении водорода около
2 ат позволило восстановить нитрокоричную кислоту и ее эфиры до соот-
ветствующих аминопроизводных. При этом двойная связь, находящаяся
в сопряжении с бензольным кольцом, не затрагивалась.
Согласно данным Дейвиса и Ходжсона [26], для восстановления неболь-
ших количеств особенно удобен метод с использованием муравьиной кислоты
206
Г л. V. Восстановление
и металла (под давлением). При пользовании медными катализаторами
в ароматических соединениях восстанавливается лишь боковая цепь, в то
время как при применении никелевых катализаторов гидрируются также
и кольца. Бензальдегид при восстановлении в присутствии медного катали-
затора дает смесь бензилового спирта и толуола; нитробензол же в присут-
ствии никелевого катализатора образует циклогексиламин. Клемо и Суону
127] удалось прогидрировать кольцо в абсолютном спирте при 180° и давле-
нии 160 ат (в автоклаве с мешалкой) в присутствии хромита меди.
Согласно данным Гольдберга и Кирхенштейнера [28], применение
двуокиси платины и ледяной уксусной кислоты позволяет провести при
комнатной температуре гидрирование полумикроколичеств циангидрина
холестанона до З-окси-З-аминометилхолестана и циангидрина циклогекса-
нона до Г(аминометил)-циклогексанола. Лардон и Рейхштейн [29] прев-
ратили 250 .ма метилового эфира З-а-ацетокси-12-кетонорхоланатовой кисло-
ты в240лшЗ-а-ацетокси-1Га-оксинорхоланата. Прелогу, Ружичке, Мейстеру
и Виланду [30] удалось осуществить избирательное гидрирование двойной
связи С С в малых количествах производных тестостерона. Реакцию про-
водили в этаноле при комнатной температуре в присутствии двуокиси
платины.
III. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРИ ПОМОЩИ АКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ
И ИОНОВ
Для восстановления связей и групп органических соединений широко
применяются активные металлы, гидриды металлов, алкоголяты и легко
окисляющиеся ионы. Из металлов обычно используют натрий, магний,
алюминий, цинк, железо и олово, а из активных соединений металлов—
литийалюминийгидрид и алкоголят алюминия. Из легко окисляющихся
ионов для восстановления обычно применяют Fe++, Sn'\ S2O;~, S" и J-.
Общих правил, которые позволяли бы сделать выбор наиболее подходящего
реагента для восстановления той или иной группы или связи, не существу-
ет. В микропрепаративной работе одинаково важны пригодность соответ-
ствующего реактива для восстановления данного соединения и величина
потерь, которые происходят при этом. Например, при восстановлении 50 мг
нитросоединения использование цинка или олова и кислот невозможно,
поскольку в большинстве случаев трудно выделить больше, чем несколько
миллиграммов, продукта. В дальнейшем порядок обсуждения соответ-
ствует тем операциям, которые применяются при восстановлении с помощью
активных металлов и ионов.
1. Применение натрия
Платнер, Бухер и Хардеггер [31] применили натрий и этилформиат
в абсолютном спирте для восстановления эфиров карбоновых кислот
до спиртов. Из 400 мг метилового эфира аллопрегнон-21-карбоновой
кислоты они получили 300 мг сырого 21-оксиаллопрегнана. Бахман и Дрей-
динг [32] также успешно провели восстановление 3,5 г диметилового эфи-
ра щ/с-2-метил-2-карбоксициклогексануксусной кислоты до соответствую-
щего гликоля с 95%-ным выходом. Натрий в гидразине [33] был исполь-
зован для восстановления 1—2 г кетонов до соответствующих углеводородов.
Однако, как правило, натрий не следует применять для восстановления
менее чем 100 мг вещества.
III. Восстановление при помощи активных, металлов
207
А. Восстановление днметнлового эфира ЧйС-2-метил-2-карбметоксициклогексануксусной
кислоты [32]
В кипящий раствор 5 г диметилового эфира в 50 мл сухого этанола вво-
дят в течение 15 мин. 5 г натрия, нарезанного маленькими кусочками. Смесь
кипятят с обратным холодильником в течение 3 час. Охлажденную смесь
обрабатывают льдом и водой и продукт экстрагируют эфиром. Эфирную
вытяжку промывают насыщенным раствором хлористого натрия, сушат
сульфатом магния и упаривают. Остаток подвергают испарительной
перегонке при 120—140° и давлении 0,4 мм. В результате получают бес-
цветный стеклообразный продукт, который кристаллизуется при обработке
небольшим количеством эфира. Выход 3,5 г (95%), т. пл. 114—116°.
2. Применение литийалюминийгидрида
Свыше 400 соединений было восстановлено [34—36] литийалюминий-
гидридом за последние несколько лет с того времени, как этот реагент
был впервые использован в качестве селективного восстановителя. Обзор,
охватывающий литературу до 1950 г., был опубликован Брауном [37].
Методики восстановления с помощью литийалюминийгидрида, по-види-
мому, могут быть использованы и для работы с полумикроколичествами.
В некоторых случаях потери при выделении чистого продукта так зна-
чительны, что этот метод неприменим для работы с количествами веществ
порядка миллиграммов. Однако во многих случаях этот гибкий метод
можно использовать для восстановления 10 мг вещества.
В большинстве случаев литийалюминийгидрид не затрагивает ненасы-
щенные связи углерод—углерод и восстанавливает ароматические нитро-
соединения до азосоединений. С другой стороны, этот реагент легко
восстанавливает сложные эфиры, карбонильные соединения, карбоновые
кислоты и другие соединения в самых мягких условиях. Конечные
Продукты восстановления ряда органических соединений приведены
в табл. 17. Ограничения этого метода восстановления для ряда органичес-
ких веществ обсуждены Брауном [37]. Во многих случаях этот реагент
может быть использован для селективного восстановления точно так же,
как изопропилат алюминия, применение которого рассматривается ниже.
Так, например, в вышеприведенном примере восстановления при помощи
натрия диметиловый эфир восстанавливался до двухатомного спирта.
Однако при использовании литийалюминийгидрида можно избирательно
восстановить первичную карбметоксильную группу СН2СО2СН3 в первичную
спиртовую группу СН2СН2ОН, в то время как третичная карбметоксильная
группа СООСН3 при этом не затрагивается [32]. Этот пример приведен
ниже в качестве иллюстрации возможностей применения литийалюминий-
гидрида.
Вообще микровосстановление карбоксильных соединений и производ-
ных карбоновых кислот литийалюминийгидридом идет с хорошими
выходами, если продукт восстановления твердый. Когда продукт восстанов-
ления жидкость, то по причинам, которые подробно обсуждались выше, метод
в большинстве случаев применим лишь для восстановления полумикроколи-
честв. В некоторых случаях, если из жидкого продукта можно получить
твердое производное, этот способ подходит для восстановления миллиграм-
мовых количеств.
206
Г л. V. Восстановление
Таблица 17
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ,
КОТОРЫЕ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ ЛИТИЙАЛЮМИПИЙГИДРИДОМ [39]
Исходное соединение Конечный продукт восстановления Количество LiAIHj, требующееся по теории, моли
Карбоновая кислота Первичный спирт 0,75
Ангидрид То же 1,0
Амид (CONH2) Первичный амин (CH2NH2) 1,0
Замещенный амид Вторичный амин (CHaNH3) 0,75
(CONHR)
Замещенный амид Третичный амин (CH2NR2) 0,5
(CONR2) Альдегид 0,25
Хлорангидрид кислоты Первичный спирт 0,5
Сложный эфир То же 0,5
Лактон Двухатомный спирт 0,5
Нитрил Первичный амин 0,5—0,1
Альдегидимид 0,25
Альдегид Первичный спирт 0,25
Кетон Вторичный спирт 0,25
Хинон Гидрохинон 0,25
Окись двухатомного ра- Спирт 0,25
дикала
Галоидалкил Углеводород 0,25
Ароматическое нитросое- Азосоединение 1
динение
Нитропарафин Амин 1,5
Нитрозосоединение Азосоединение 0,5
Анилин Амин 0,5
Дисульфид Тиоспирт 0,5
Сульфокись Тиоэфир 0,5
Сульфохлорид Тиоспирт 0.5
А. Получение литийалюминийгидрида
Это соединение имеется в продаже [38]. Для микровосстановления
наиболее подходит концентрация реагента 25 мг/мл. Приблизительно 2,5—
2,6 г порошкообразного литийалюминийгидрида быстро переносят из банки
на сухую бумагу, находящуюся на чашке весов, и затем в склянку из стекла
пирекс емкостью 250 мл, содержащую 100 мл сухого эфира. Склянку сразу
закрывают корковой пробкой, обернутой оловянной фольгой; в пробку встав-
лена обычная хлоркальциевая трубка, заполненная гранулированным едким
натром и хлористым кальцием, чтобы в эфирную суспензию не попали влага
и двуокись углерода. Склянку время от времени взбалтывают и слабо нагре-
вают на паровой бане в течение нескольких минут до тех пор, пока не заки-
пит эфир. Полное растворение происходит в течение 15 мин. Через несколь-
ко суток может осесть серая суспензия, однако оказалось, что в большин-
стве случаев для препаративной работы прозрачность раствора не обяза-
тельна.
III. Восстановление при помощи активных металлов
209
Для количественного определения активного водорода [39] рекомен-
дуется 0,177 М раствор реагента в дибутиловом эфире. Растворимость [37]
гидрида в этиловом эфире составляет около 25 г, а в дибутиловом эфире—
лишь 2 г на 100 г эфира. В других органических растворителях гидрид
растворяется плохо; после этилового эфира он лучше всего растворим в тет-
рагидрофуране (13 г на 100 г растворителя). Таким образом, последний
растворитель можно рекомендовать в том случае, если требуется повышенная
температура.
При хранении или при работе с активными гидридами металлов, в осо-
бенности с их эфирными растворами, следует всегда помнить о возможности
воспламенения. В большинстве случаев при работе с микроколичествами
веществ требуется 2—5 мл раствора с концентрацией гидрида 25 мг/мл.
Склянку, снабженную хлоркальциевой трубкой, оставляют стоять на ночь
в холодном месте, затем корковую пробку с хлоркальциевой трубкой выними-
юг и вставляют резиновую пробку, обернутую оловянной фольгой. К склян-
ке должна подходить другая пробка, через которую проходит отградуиро-
ванная трубка, достигающая дна склянки. Это позволяет отбирать опреде-
ленный объем раствора, поддавливая азотом. Для этой цели более подходит
длинная капиллярная пипетка, отградуированная от 0,5 до 1 мл и вставлен-
ная в пробку. Из склянки быстро отбирают нужный объем раствора, выли-
вают его в реакционный сосуд и склянку немедленно закрывают пробкой.
Естественно, что при этой операции некоторое количество влаги попадает
в пипетку. В силу этого через несколько минут после того, как пробка
с пипеткой опять вставлена в склянку с раствором, нужно на мгновение
вынуть пробку, чтобы выпустить образовавшийся водород. При соблюдении
соответствующих предосторожностей этот способ вполне пригоден для рабо-
ты с небольшими объемами раствора. Для больших объемов операции, свя-
занные с перенесением раствора, рекомендуется проводить в атмосфере
инертного газа.
Б. Восстановление коричного альдегида [37]
Пробирку длиной^ 20 см нагревают до полного удаления влаги и затем
закрывают хорошо подогнанной корковой пробкой, снабженной хлоркаль-
циевой трубкой, наполненной гранулированным едким натром и хлористым
кальцием. В пробирку наливают раствор 300 мг коричного альдегида в 2 мл
сухого эфира и погружают в смесь льда с солью. Через 5 мин., вынув на
мгновение пробку, быстро наливают 1 мл раствора литийалюминийгидрида
с концентрацией 25 мг!мл (см. выше, раздел А). Пробирку, опущенную
в смесь льда и соли, встряхивают в течение 2—3 мин. и затем помещают
в стакан емкостью 500—800мл, в который налита водопроводная вода и бро-
шено несколько кусочков льда. Через 5 мин. пробирку вынимают из охлади-
тельной смеси и ставят на подставку для пробирок в вытяжной шкаф на 10—
15 мин. Затем к смеси добавляют 2—3 капли воды, встряхивая пробирку
после введения каждой капли. Когда выделение водорода уменьшится,
добавляют еще 2—3 капли воды. Если при встряхивании больше не происхо-
дит энергичной реакции, то добавляют 1 мл 10%-ной серной кислоты
и смесь осторожно встряхивают. После этого содержимое пробирки перено-
сят в маленькую делительную воронку и отделяют эфирный слой. Далее
эфир испаряют в небольшой чашке. Полученный маслообразный продукт
охлаждают и потирают стеклянной палочкой до тех пор, пока он не затвер-
деет. Сырой продукт перекристаллизовывают из смеси гексан—бензол.
Получают около 200—250 мг чистого коричного спирта.
14 Заказ № 119
210
Г л. V. Восстановление
В. Восстановление антраниловой кислоты
Для синтеза антраниловой кислоты можно использовать либо универ-
сальную установку, изображенную на рис. 182 А, либо пробирку длиной
20 см, снабженную микрохолодильником и маленькой хлоркальциевой
трубкой. В совершенно сухой прибор загружают 4 мл раствора гидрида
(см. выше, раздел А) и раствор 140 мг антраниловой кислоты в 4 мл эфира.
Для загрузки в реакционный сосуд, изображенный на рис. 182 А, на мгно-
вение вынимают хлоркальциевую трубку.
Рис. 182А. Прибор для
кипячения с обратным
холодильником.
Реакционный сосуд осторожно нагревают на микроплитке или водяной
бане в течение примерно 20 мин. так, чтобы эфир кипел. Затем смесь остав-
ляют стоять на 10—15 мин., после чего прибавляют 6 капель воды, как
описано в предыдущем параграфе. После разложения избытка гидрида при-
бавляют 2 мл 10%-ного раствора едкого натра. Сосуд осторожно встряхива-
ют до тех пор, пока не образуются два слоя, не содержащих твердых частиц.
Микрохолодильник вынимают и вместо него в горло реакционного сосуда
вставляют специальную воронкообразную насадку, затем прибор перевора-
чивают, как показано на рис. 182 Б. Содержимое осторожно взбалтывают
так, чтобы не образовалась эмульсия. Водный слой сливают в грушевидную
колбу, аналогичную реакционной. Перевернув прибор, эфирный слой пере-
ливают обратно в реакционный сосуд. Воронкообразную насадку вынимают
из реакционной колбы и вставляют в колбу, содержащую водный слой,
и экстрагируют второй раз 2—3 мл эфира. Объединенные эфирные вытяжки
встряхивают в реакционной колбе с 0,5—0,8 г сульфата натрия и затем при-
близительно через 20 мин. с таким же количеством безводного сульфата
кальция. Колбу закрывают пробкой, оставляют стоять на 0,5—1 час, затем
III. Восстановление при помощи активных металлов
211.
в нее вставляют насадку для фильтрования (см. рис. 123, А и Б) и раствор
фильтруют в небольшую чистую выпарную чашку. Зфир осторожно испа-
ряют на водяной бане или микроплитке до ''тех пор, пока объем раствора не
уменьшится до 1 мл. Затем чашку оставляют. При испарении остатков эфи-
ра выделяются кристаллы о-аминобензилового спирта. Выход составляет
приблизительно 80—90 мг.
Г. Восстановление диметилового эфира дис-2-метил-2-карбметоксициклогексануксусной
кислоты до оксиэфира
К раствору 150 мг литийалюминийгидрида, охлажденному смесью твер-
дой углекислоты и ацетона до —60°, приливают раствор 1,8 г диметилового
эфира ццс-2-метил-2-карбметоксициклогексануксусной кислоты в 10 мл
эфира с такой скоростью, чтобы температура не поднималась выше —40°.
Смесь оставляют стоять при —60° в течение 5 час. Затем температуре дают
подняться от •—15 до —10° и поддерживают эту температуру в течение
20 мин., погружая колбу время от времени на мгновение в охладительную
смесь. Колбу оставляют стоять при комнатной температуре в течение 3 час.,
после чего добавляют небольшое количество 10%-ного раствора едкого
натра. Затем смесь подкисляют соляной кислотой. Эфирный слой промывают
насыщенным раствором хлористого натрия и перегоняют. Получают бесцвет-
ное масло, кипящее в интервале 70—80®; это масло представляет собой
сырой оксиэфир карбметоксициклогексанэтанола.
3. Применение цинка
Цинк можно с успехом применять для восстановления некоторых нитро-
соединений в соответствующие замещенные гидроксиламины [401. При
восстановлении в кислой или щелочной среде рекомендуется исходить из
примерно 200 мг нитросоединения; впрочем, в кислой среде можно легко
восстанавливать ряд нитросоединений в количестве 50—100 мг. Восстанов-
ление в кислом растворе в присутствии спирта может быть исполь-
зовано для введения алкильных групп. Локкеману, Лобенштейну и Ней-
ману [41] при восстановлении 1 г анилида в кислотно-спиртовой среде
удалось получить приблизительно с 65%-ным выходом этиламино-
бензанилид. Восстановление нитрогруппы (до азокси- и гидразогруппы)
в щелочном растворе с помощью цинка проходит с относительно хорошими
выходами лишь для количеств 500 мг или более и непригодно для количеств
менее 100 мг. Ругли и Хёльцле [42] при помощи цинка в спиртовом растворе
аммиака восстановили в мягких условиях 500 мг 2-аминоазобензола и полу-
чили при этом 350 мг 2-аминогидразобензола. Цинк в кислой среде мало
подходит для восстановления кетонов в оксисоединения. Однако модифика-
ция метода восстановления Клемменсена [43] при помощи амальгамы цинка,
предложенной Мартином [44], позволяет применить этот способ для вос-
становления многих карбонильных соединений в полумикроколичествах.
А. Восстановление нитробензола в (3-фенилгидроксиламин
В пробирку длиной 15 см загружают 100 мг нитробензола и добавляют
70 мг хлористого аммония и 3 мл воды. Смесь взбалтывают до полного раство-
рения хлористого аммония. Затем в пробирку медленно, небольшими порция-
ми при помощи микрошпателя добавляют 170 мг цинковой пыли, встряхивая
после каждой добавки. После введения всего цинка смесь оставляют стоять
14*
212
Гл. V. Восстановление
на 5 мин., время от времени встряхивая ее. Затем смесь фильтруют и окись
цинка дважды промывают водой по 0,5 мл. К фильтрату добавляют приблизи-
тельно 0,5 г порошкообразного хлористого натрия, после чего экстрагиру-
ют двумя порциями эфира по 3 мл. Эфирную вытяжку выливают в малень-
кий стакан и бросают туда небольшой кусочек чистого стеклянного капил-
ляра. Стакан помещают в вакуум-эксикатор, который присоединяют
к водоструйному насосу. После испарения всего эфира кристаллы переносят
на кружок фильтровальной бумаги и снова помещают в вакуум-эксикатор.
Выход составляет 70—80 мг.
Б. Восстановление и алкилирование я-ннтробензанилида
В коническую колбу емкостью 125 мл, снабженную обратным микро-
холодильником, загружают 25 мл этанола, 25 мл 20%-ной серной кислоты
и 500 мг н-нитробензанилида. Добавляют небольшими порциями 3 г цинко-
вой пыли и затем в течение 30 мин. приливают раствор 125 мг ацетата
аммония в 10 мл воды. Смесь нагревают в течение 2 час. и затем охлаждают.
Выделившиеся кристаллы 4-этиламинобензанилида отфильтровывают. Вы-
ход составляет 300 мг.
В. Восстановление антрона до антрацена
В коническую колбу емкостью 125 мл загружают 25 г цинковой пыли
и раствор 10 мг сульфата меди в 5 мл воды. Смесь оставляют стоять в тече-
ние нескольких минут, время от времени встряхивая. Раствор сливают,
и в колбу добавляют 40 мл 2 н. раствора едкого натра, 10 мл толуола и 1 г
антрона. В колбу вставляют обратный микрохолодильник и смесь кипятят
в течение 8—10 час. до тех пор, пока оба слоя не станут бесцветными. Смеси
дают немного охладиться, добавляют 10 мл бензола, встряхивают, дают
в течение нескольких минут отстояться и затем жидкость сливают в дели-
тельную воронку. Добавляют в колбу еще около 10 мл бензола и экстраги-
руют повторно. Влажный бензольный слой отделяют, сразу добавляют
0,5 г угля, фильтруют в перегонную колбу и упаривают перегонкой до объема
приблизительно 5 мл. Остаток выливают в стакан и дают ему охладиться.
Антрацен выделяется в виде сильно флуоресцирующих пластинок. Выход
составляет 750—800 мг.
Примечание. Время, необходимое для восстановления 1 г антрахинона
тем же методом, составляет 24—30 час. Выход немного меньше, чем
в случае антрона. Физер и Хершберг [45], используя тот же метод, вос-
становили За 1,2-банз-10-антрона до Г, 2', 3', 4'-тетрагидро-1,2-бензантра-
цена при кипячении реакционной смеси с обратным холодильником в течение
18 час. Выход составил 26%.
4. Применение алкоголятов
Восстановление альдегидов и кетонов до соответствующих спиртов при
помощи алкоголятов алюминия 146 —491 можно проводить с полумикро-
и микроколичествами карбонильных соединений. Для количеств 1—5 г
вполне удовлетворительна методика, описанная Уайльдсом [49], с использо-
ванием микродефлегматора Гана, модифицированного Арндтом [50]. С по-
мощью изопропилата алюминия Кук и Престон [51] из 1 г соответствующего
флуоренона получили 0,8 г 1,2,6,7-дибензфлуоренола. Раствор флуоренона
в сухом толуоле смешивали с раствором изопропилата алюминия в изопро-
паноле и затем медленно перегоняли в течение 6 час., поддерживая постоян-
III. Восстановление при помощи активных металлов
213
ный объем добавлением изопропанола. Метод восстановления количеств
порядка миллиграммов описан Фишером, Миттенцвейем и Хевером [52].
Изопропилат готовят из очень чистого алюминия, не содержащего следов
меди и цинка. Использовав соответствующую микроаппаратуру и регулируя
продолжительность нагревания, указанным авторам удалось восстановить
альдегидную группу производных порфирина, не затронув кетонной группы.
5. Применение других восстановителей
Олово и железо [42] пригодны для восстановления полумикроколичеств
нитросоединений до аминосоединений. Однако в большинстве случаев
этот способ непригоден для количеств веществ менее 1000 мг. В случае если
продукт реакции твердый, то для количеств веществ порядка 200 мг в каче-
стве восстановителя можно применять олово или хлористое олово с соляной
кислотой.
Для восстановления сложных эфиров до третичных спиртов Платнер
и Ронигер [53] использовали магний и йодистый метил. Из 2,5 г этилового
эфира 4,8-диметилазуленкарбоновой-6 кислоты было получено 1,7 г соот-
ветствующего спирта.
Большинство активных ионов, таких, как Fe++, Sh++, S2O~, SO,' ,
J“, S"_, пригодны для восстановления веществ, взятых в полумикроколиче-
ствах. Однако, когда количество восстанавливаемого вещества меньше
100 мг, выход становится неудовлетворительным. При помощи иона сульфида
(в виде сульфида аммония и сероводорода) в спиртовом растворе можно
проводить частичное восстановление нитро- и нйтроазосоединений, и, та-
ким образом, упростить выделение продуктов реакции. Черонис и Стенн [54]
при восстановлении 2,5 мг динитросоединения в спиртовом растворе при
помощи аммиака и сероводорода получили с выходом 60—70% аминонитро-
производные. Ругли и Хёльцле 155] получили 0,95 г 4-нитродифенил-4'-
гидр азобензол а при обработке соответствующего азобензола сероводородом
в спиртово-аммиачной суспензии.
Для малых количеств карбонильных соединений разработан метод
восстановления в виде семикарбазонов, гидразонов и азинов (восстановле-.
ние по Кижнеру—Вольфу) [56—58]. Клемо, Кук и Рейпер [59] получили
хорошие выходы при восстановлении некоторых кетодекагидрохинонов
в количестве 500 мг. С этой целью сначала получали гидразон, который за-
тем нагревали при 170° в течение 18 час. в запаянной трубке со спиртовым
раствором натрия (0,4 г натрия в 2 мл этанола). Использовав тот же метод,
Платнер, Фюрст и Ирасек [60] из 150 мл семикарбазона бициклодеканона-9
получили 85 мг бициклодекана. Этот способ был в дальнейшем упрощен
с целью избежать применения давления при проведении восстановления [61,
62]. Для этого карбонильное соединение превращают сначала в гидразон
обработкой гидразингидратом, а затем восстанавливают кипячением с обрат-
ным холодильником с раствором натрия в диэтиленгликоле в течение 50 час.
По другому видоизмененному методу .[63] смесь 5 ммолей карбонильного
соединения, 1 г едкого кали, 1 мл гидразингидрата (85%-ного) и 1млдиэти-
лен- или триэтиленгликоля кипятят с обратным холодильником в течение
1 часа. Затем удаляют воду, образующуюся при восстановлении, температу-
ру повышают до 190° и продолжают кипячение еще в течение 2—-3 час. Если
продукт летучий, то он переходит в дистиллат. Если же продукт представ-
ляет собой кислоту (как это бывает при восстановлении кетокислот), то
реакционную смесь разбавляют 8 мл воды, медленно выливают в 5 мл раз-
бавленной соляной кислоты и полученную смесь экстрагируют эфиром.
214
Г л. V. Восстановление
ЛИТЕРАТУРА
1. Cheronis, Quartermaster Research on Deposition of Polymers in Leathers,
Part IV, Section C-2.
2. C 1 e m o, S w a n, J. Chem. Soc., 1945, 66.
3. C h e г о n i s, К о e c k, J. Chem. Ed., 20, 488 (1943); Cheronis, Levin,
J. Chem. Ed., 21, 603 (1944); Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualita-
tive Organic Analysis, Crowell, New York, 1947, pp. 164 —171.
4. Berkman, Morrell, E g 1 о f f, Catalysis, Reinhold, New York, 1941.
5. Адамс, Верхи с, Синтезы орг. препаратов, сб. 1, стр. 46, Издатинлит, 1949.
6. Adkins, Covert, J. Am. Chem. Soc., 54, 4116 (1932).
7. Del epine, Horeau, Cornpt. rend., 201, 1311 (1935); 202, 995 (1936).
8. F о r e s t i, Ann. chim. appl., 26, 207 (1936).
9. Rosen m und, Ber., 51, 585 (1918); R os e n m u n d, Ze tzsc lie, Ber., 54, 425
(1921); 54, 2885 (1921); 55, 2774 (1922); Rosenmund, Zetzsche,
H e i s s e, Ber., 54, 638, 2038 (1921).
10. Хершберг, Кейсон, Синтезы органических препаратов, сб. 3, Издатин-
лит, 1952.
II. М о s е t t i g, Mozingo в кн. Adams, ed., Organic Reactions, Vol. IV,
Wiley, 1948, pp. 362’—'277. Есть русский перевод.
12. Ruzicka, Re у, Spillman n, Baumgartner, Helv. Chim. Acta, 26,
1659 (1943).
13. R e i d, J о n e s, J. Biol. Chem., 174, 427 (1948).
14. F i e s e r, H e r s h b e r g, J. Am. Chem. Soc., 62, 49 (1940).
15. M о s e t t i g, v a n de К a m p, J. Am. Chem. Soc., 55, 2995 (1933)-
16. Mozingo и др., J. Arn. Chem. Soc., 65, 1013 (1943).
17. Mozingo, Spencer, Folkers, J. Am. Chem. Soc., 66, 1860 (1944).
18. S n у d e г, С a n n о n, J. Arn. Chem. Soc., 66, 155 (1944).
19. W о 1 f г о m, К a r a b i n о s, J. Am. Chem. Soc., 66, 909 (1944); Bernstein,
Dorfman, J. Am. Chem. Soc., 68, 1152 (1946).
20. Hauptmann, J. Am. Chem. Soc., 69, 562 (1947).
21. P r e 1 о g и др., Helv. Chim. Acta, 29, 360, 684 (1948).
22. Adams, Voorhees, J. Am. Chem. Soc., 44, 1403 (1922).
23. Carothers, Adams, J. Am. Chem. Soc., 45, 1071 (1923).
24. F i e s e r, H e r s h b e r g, J. Am. Chem. Soc., 60, 944 (1938); 59, 250 (1937).
25. Blout, Silverman, J. Am. Chem. Soc., 66, 1442 (1944).
26. Davies, Hodgson, J. Chem. Soc., 1943, 281.
27. С 1 e m o, Swan, J. Chem. Soc., 1945, 603.
28. Goldberg, Kirchensteiner, Helv. Chim. Acta, 26, 288 (1943).
29. Lardon, Reichstein, Helv. Chim Acta, 28, 1420 (1946).
30. Prelog, Ruzicka, Meister, Wieland, Helv. Chim. Acta, 28, 618
(1945).
31. Plattner, Bucher, Hardegger, Helv. Chim. Acta, 27, 1177 (1944).
32. Bachmann, D re i d i ng, J. Am. Chem. Soc., 71, 3223 (1949).
33. Ron, Roe, J. Chem. Soc., 1945, 143; В о 1 d a n e, К о n, J. Chem. Soc., 1942, 544.
34. Fin h alt, Bond, Schlessinger, J. Am. Chem. Soc., 69, 1199 (1947).
35. N у s t г о m, Brown, J. Am. Chem. Soc., 69, 1197, 2548 (1947).
36. Nystrom, Brown, J. Am. Chem. Soc., 70, 3738 (1948).
37. Brown, «Reductions by Lithium Aluminum Hydride» в кн. Adam s, ed., Organic
Reactions, Vol. VI, Wiley, New York, 195; pp. 469—509. Есть русский перевод.
38. Metal Hydrides, 12 Congress St., Beverly, Mass.
39. H о c h s t e i n, J. Am. Chem. Soc., 71, 305 (1949); Zaugg, Horrom, Anal.
Chem., 20, 1026 (1948); К г у n i t s k у и др., J. Am. Chem. Soc., 70, 486 (1948);
Литература
215
Wright, в Organic Analysis, Interscience, New York—London, 1952, vol. I,
p. 176.
40. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942;
Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947.
41. Lockemann, Lobenstein, Neumann, Ber., B75, 1911 (1943).
42. Ruggli, Holzle, Helv. Chim. Acta, 26, 1190 (1943).
43. С 1 e m m e n s e n, Ber., 46, 1838 (1913); 47, 51 (1914).
44. Martin, «The Clemmensen Reduction» в кн. Adams, ed., Organic Reactions,
Vol. I, Wiley, New York, 1942. Есть русский перевод.
45. Fieser, Hershberg, J. Am. Chem. Soc., 60, 945, (1938).
46. V e r 1 e y, Bull. soc. chim., 37, 871 (1925).
47. Meerwein, Schmidt, Ann., 444, 221 (1925).
48. P о n n d о r f, Z. angew. Chem., 39, 138 (1926).
49. Wilds, «Reduction with Aluminum Alkoxides (The Meerwein—Ponndorf—Verley
Reduction), в кн. A d a m s, ed. Organic Reactions, vol. II, Wiley, New York,
1944. Есть русский перевод.
50. Арндт, Синтезы органических препаратов, сб. 3, стр. 151, Издатинлит, 1952.
51. Cook, Preston, J. Chem. Soc., 1944, 553.
52. Fischer, Mittenzwei, Hever, Ann. 545, 154 (1940).
53. Plat tner, R о n i g e r, Helv. Chim. Acta, 26, 905 (1943).
54. Cheronis, Stenn, Unpublished data.
55. Ruggli, Holzle, Helv. Chim. Acta, 26, 814 (1943).
56. Кижнер, ЖРФХО, 43, 582 (1911).
57. Wolff, Ann., 394, 86 (1912).
58. Tod d, «The Wolff—Kishner Reduction» в кн. Adams, ed. Organic Reactions,
Vol. IV, Wiley, New York, 1948. Есть русский перевод.
59. С 1 e m о, С о о k, R а р е г, J. Chem. Soc., 1938, 1183.
60. Plattner, Fiirst, Jirasek, Helv. Chim. Acta, 29, 730 (1946).
61. S о f f e r, S o*f f e r, Sherk, J. Am. Chem. Soc., 67, 1435 (1945).
62. Sherk. Augur, Soffer, J. Am. Chem. Soc., 67, 2239 (1945).
63. H u a n g-M inion, J. Am. Chem. Soc., 68, 2487 (1946).
ГЛАВА
VI
ОКИСЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Иод термином «окисление» в том смысле, как это слово употребляется
в настоящей главе, мы будем понимать реакции органических соединений,
в которых или удаляется водород, или вводится кислород, или, наконец,
рвется связь углерод—углерод. Методы окисления можно классифициро-
вать следующим образом; а) каталитическое дегидрирование; б) окисление
кислородом, воздухом или озоном; в) окисление в жидкой фазе соединениями,
содержащими акцепторы электронов типа Ag! , Cr6+, Cu++, Fe31', Hg+ + , Mn7t,
N5+, Os8+, Pb4+, Se4" и S4+; г) окисление галоидами в водных или неводных
растворителях и д) окисление перекисями и перкислотами.
В большинстве случаев трудно регулировать реакции окисления с целью
получения лишь одного определенного продукта. Так, например, при окис-
лении спирта до кислоты часто получается некоторое количество альдегида
и эфира. Далее, каталитическое окисление микроколичеств веществ возду-
хом или кислородом нельзя проводить такими же способами, как гидриро-
вание. Даже альдегиды не окисляются полностью до карбоновых кислот
при пропускании воздуха или кислорода через раствор альдегида в присут-
ствии катализатора в течение достаточно продолжительного времени. Черо-
нис и Коуджешелл* изучили окисление небольших количеств (100 мг) неко-
торых альдегидов путем барботирования воздуха или кислорода через их
растворы в интервале температур от 40 до 100°. Было испытано несколько
растворителей и целый ряд катализаторов (Pt, Pd, Со, Мп, Ni, Си, Сг и Fe)
[1], но ни в одном случае не было получено достаточного количества чистой
кислоты. Малая скорость реакции, по-видимому, объясняется, с одной сто-
роны, наличием растворителя, а с другой стороны—трудностью активации
молекулярного кислорода. Следует тщательно выбирать условия для окис-
ления веществ, взятых в микро- или полумикроколичествах. Вообще метод,
используемый для окисления макроколичеств веществ в жидкой фазе, может
быть использован для окисления полумикроколичеств этих же соединений
с уменьшением выхода на 15—30%. Однако применение этого метода для
окисления 50 мг или еще меньших количеств должно быть проверено в каж-
дом отдельном случае. По-видимому, для окисления миллиграммовых коли-
честв может быть весьма полезной перекись водорода высокой концентра-
ции, которая в последнее время появилась в продаже [2].
* Неопубликованные данные.
II. Дегидрирование
217
II. ДЕГИДРИРОВАНИЕ
Реакции дегидрирования находят пока основное применение при иссле-
довании строения органических соединений. Дегидрирование может быть
использовано для окисления спиртов до карбонильных соединений и для
превращения циклопарафинов в ароматические соединения—методы,,
которые были с успехом применены для определения строения политерпенов
и стеринов. Кроме того, дегидрирование можно использовать для препара-
тивной работы с циклическими соединениями, а также для идентификации
последних. Поскольку легко дегидрируются с образованием ароматических
углеводородов шестичленные, а не пятичленные циклы, этот метод можно
применить для разделения производных циклопентана и циклогексана.
Каталитическое дегидрирование можно проводить как в паровой фазе
путем нагревания в присутствии платиновых и палладиевых катализаторов
13], так и в жидкой фазе путем нагревания в присутствии серы [4], селена
151 или хлоранила [6]. В большинстве случаев сера и селен являются не-
удовлетворительными катализаторами для дегидрирования полумикроко-
личеств в жидкой фазе, поскольку при этом получаются низкие выходы.
Однако при помощи хлоранила в ксилоле в качестве растворителя можно
дегидрировать 500 мг и меньше вещества при низкой температуре.
Хотя дегидрирование в паровой фазе требует более сложной, установки,
эта аппаратура [7—9] может быть использована также для других парофаз-
ных реакций, например дегидратации и окисления воздухом. На рис. 183
и 184 показаны два типа установок, которые могут быть использованы для
микродегидрирования. На рис. 183 изображена установка Черониса и Са-
войя [9], пригодная как для дегидрирования, так и для дегидратации в при-
сутствии различных катализаторов. Установка Орчина [10] (рис. 184) может
быть использована для дегидрирования твердых соединений. Установка,,
изображенная на рис. 183, состоит из трубки из стекла пирекс длиной 200 мм
и наружным диаметром 25—27 мм. На одном конце трубки имеется боковой
отвод, а на другом конце—четыре наколки для поддерживания катализа-
тора. В верхней части бокового отвода находится трехходовой кран 1, через
который в реактор загружается вещество. Кран имеет две боковые капил-
лярные трубки, одна из которых соединена с бюреткой, а другая служит для
пропускания через реактор водорода или азота. Часть трубки, в которой
происходит реакция, имеет объем около 40 мл и обмотана снаружи 10,7 м
нагревательной проволоки 2, изолированной при помощи асбестового шну-
ра 3. Концы проволоки изолируют зерненым асбестом и прочно закрепляют
в клеммах 4, откуда провода идут к автотрансформатору, которым регули-
руют температуру. Верхнее отверстие реакционной трубки закрывают рези-
новой пробкой, через которую проходит трубка 5 диаметром 6—7 мм. Эта
трубка, достигающая середины реакционной трубки, служит в качестве
кармана для термопары 6 из железа—константана. Нижняя часть реакцион-
ной трубки соединена с градуированной пробиркой (приемником), абоковой
отросток пробирки в свою очередь—с холодильником. Бутыль с соленой водой
присоединяют лишь при дегидрировании, ее можно не применять в том слу-
чае, когда установка используется для дегидратации спиртов. Резиновые
соединения в этой установке можно заменить стеклянными шлифами. В реак-
тор загружают специально приготовленный катализатор, описание которого
приведено ниже, в разделе II, 1.
После того как в реактор загружен катализатор, температуру посте-
пенно повышают до 250° и в течение приблизительно 30 мин. пропускают
водород. Затем подачу водорода прекращают и нижнюю часть реактора
'218
Гл. VI. Окисление
соединяют с системой приемник—холодильник—бутыль с соленой водой.
Выпускное отверстие в бутыли с соленой водой открывают и в реактор вво-
дят 1—3 мл углеводорода со скоростью 0,1 мл в минуту. После введения всего
углеводорода в реактор кран бутыли с соленой водой закрывают и опреде-
ляют количество водорода, образовавшегося при реакции, измеряя объем
вытесненной воды. Затем бутыль с соленой водой отъединяют от установки
Рис. 183. Установка для дегидрирования и дегидратации
малых количеств веществ в паровой фазе [9].
и в течение 30 мин. пропускают через реактор водород с целью удаления
адсорбированного углеводорода и реактивации катализатора.
Аппарат Орчина (рис. 184) состоит из железной трубки длиной около
70с.ц и внутренним диаметром 15 мм. Трубку покрывают слоем асбеста,
на который наматывают 7,3 м нихромовой проволоки № 22. Обмотку покры-
вают слоем асбеста и трубку вставляют для изоляции в стеклянную трубку.
Температуру (потребляемую мощность) регулируют путем изменения внеш-
него сопротивления. Трубку для катализатора из стекла пирекс диаметром
14 мм плотно вставляют в нагреватель. Установку монтируют наклонно
II. Дегидрирование
219
под углом около 20° к плоскости стола. Вещество загружают в делительную
воронку емкостью 60 мл, соединенную отрезком резиновой трубки с верти-
кально расположенным стеклянным капилляром внешним диаметром 12 мм.
Капилляр согнут и впаян на конце в трубку с катализатором на глубину
5 см. Второй отрезок капиллярной трубки припаивают к концу трубки с ка-
тализатором ниже внутреннего спая. Через этот капилляр, минуя предо-
хранительную ловушку, пропускают медленный ток сухого водорода.
Рис. 1184. Установка для дегидрирования малых количеств веществ
в паровой фазе [10].
Водород пропускают в течение всего опыта. Верхнюю часть делительной
воронки резиновой трубкой соединяют с верхним концом пустой, верти-
кально расположенной стеклянной трубки длиной 20 см. Нижний конец
этой трубки соединяют с грушевидным уравнительным сосудом, наполнен-
ным ртутью. Вещество из делительной воронки вводят в трубку с катали-
затором через капилляр давлением воздуха, которое возникает при подни-
мании уравнительного сосуда. Скорость ввода вещества регулируют высотой
уровня ртути и краном делительной воронки. Температуру определяют
путем калибрования термометра, помещенного между железной трубой
и изолирующей стеклянной трубкой, относительно термометра, находяще-
гося внутри пустой стеклянной каталитической трубки.
Если вещество твердое, то его помещают в резервуар 1 (рис. 184) и урав-
нительный сосуд с ртутью опускают так, чтобы ртуть в трубке 2 была немного
выше конца трубки, по которой подводят азот. Сухой водород пропускают,
минуя предохранительную ловушку 3-, через капилляр 4 в слой катализа-
тора 5. Приемник 6 при помощи трубки соединяют со счетчиком пузырьков,
который указывает скорость пропускания водорода. После того как давле-
ние водорода отрегулировано, его не следует изменять уже в течение всего
опыта.
Трубку с катализатором нагревают до желаемой температуры в печи 7,
которая представляет собой железную трубку, обмотанную нихромовой
проволокой. Как только нужная температура достигнута, твердое вещество
в резервуаре 1 расплавляют, включая нагревательную спираль 8, темпера-
220
Гл. VI. Окисление
туру которой регулируют автотрансформатором. Когда вещество станет
жидким, водород, проходя через капилляр 4, начинает пробулькивать также
через резервуар 1. Тогда пускают медленный ток сухого азота и уровень
ртути в трубке 2 поднимают до тех пор, пока не прекратится пробулькивание
водорода через резервуар 1. В этот момент давление на жидкость в резервуа-
ре 1 точно равно давлению в слое катализатора 5. Если теперь уравнитель-
ный сосуд с ртутью немного поднять, то под влиянием увеличившегося дав-
ления расплавленное вещество потечет через капилляр 2 (диаметром 1 мм)
в слой катализатора. Скорость прибавлениия вещества регулируется высотой
ртути в трубке 2.
1. Приготовление катализатора дегидрирования [13, 15]
Из всех катализаторов, описанных в литературе [11—15], автор наиболее
часто использовал катализатор, применявшийся Пайнсом, Ольбергом и
Ипатьевым. 5? платино-(1У)-хлористоводородной кислоты растворяют
в 75 мл воды. Если полученный раствор мутный, то его фильтруют. Затем
добавляют 40 г окиси алюминия (алорко, 10—12 меш) и смесь выпаривают
при помешивании на паровой бане. Сухой катализатор имеет равномерную
оранжево-желтую окраску. Катализатор помещают в вертикальную печь,,
пропуская медленный ток водорода, нагревают сначала 2 часа при 100°,
затем 2 часа при 200° и, наконец, 2 часа при 245°. Восстановленный ката-
лизатор окрашен в серый цвет.
Для приготовления катализатора типа Зелинского 5 г 30%-ного палла-
дированного угля [16] встряхивают с 9 а прокаленного асбеста, затем
к смеси добавляют стеклянные спирали; катализатор помещают в печы
и активируют.
А. Дегидрирование циклогексана [9]
В реактор установки, изображенной на рис. 183, загружают катализа-
тор и, медленно пропуская водород, постепенно повышают температуру
до 250°. Впуск водорода прекращают и соединяют боковую отводную труб-
ку приемника через холодильник с бутылью, наполненной соленой водой,,
чтобы собирать водород, образующийся при гидрировании. В бюретку на-
ливают 2,3 г циклогексана и медленно, в течение 20—30 мин., вводят его
в реактор. После пропускания через реактор всей жидкости измеряют и за-
писывают количество вытесненной воды. Затем через установку пропускают
медленный ток водорода в течение 10—15 мин. Жидкость, собравшуюся
в приемнике, высушивают 0,5 г хлористого кальция, переносят в груше-
образную перегонную колбу и фракционируют. Собирают бензольную фрак-
цию, кипящую при 78—79,5°. Выход 1,8—1,9 г. Показатель преломления
продукта равен 1,507. Объем полученного при дегидрировании водорода
при нормальных условиях составляет 1760—1770 мл.
Примечание. При этом методе получают 0,8 г толуола из 1,1 г метил-
циклогексана и 0,9 г n-цимола из 1,2 а п-ментана.
Б. Дегидрирование 2-метилдифенила
Через трубку (рис. 184) с катализатором в течение 2 час. пропускают
4,9 г 2-метилдифенила. В приемнике получается смесь твердого и масло-
образного веществ. Смесь растворяют в спирте, фильтруют и охлаждают.
Получают приблизительно 1,2—1,4 г твердого вещества, которое после пере-
кристаллизации представляет собой чистый флуорен, плавящийся при
115—116°.
III. Озонолиз
221
2. Дегидрирование в жидкой фазе при помощи хлоранила
Дегидрирование проходит вследствие восстановления хлоранила (те-
трахлорбензохинона) до соответствующего гидрохинона,
СвО2С14 + 2Н -> СеН2О2С14
Гидрохинон, регенерированный после дегидрирования, можно опять окис-
лить азотной кислотой до хлоранила.
Для иллюстрации этого метода в качестве типичного примера можно
привести превращение фенилциклогексена в дифенил [6]. В пробирку дли-
ной 20 см, снабженную обратным холодильником, помещают 1,463 г фенил-
циклогексена, 4,57 г хлоранила, 14 мл ксилола и кусочек пемзы или негла-
зурованного фарфора. Смесь осторожно кипятят в течение 4 час. Затем ее
охлаждают и отфильтровывают хлоранилгидрохинон (2,9 г). Фильтрат раз-
бавляют равным объемом эфира, промывают 4%-ным раствором едкого
кали, сушат и фракционируют. Выход дифенила 0,755 г.
Тот же метод можно использовать для превращения 1,2,3,4-тетрагидро-
фенантрена в фенантрен, 9,10-дигидроантрацена в антрацен и тетралина
в нафталин с выходом 50—60%. Однако не все гидроароматические кольца
можно дегидрировать этим методом. Например, 6-метилциклогексен не де-
гидрируется, а декалин дает сложную смесь. Превращение 2,3-дифенил-
-3,4-дигидронафталина в 2, 3-дифенилнафталин тем же методом (с выходом
70%) описано Крауфордом и Нельсоном [16].
III. ОЗОНОЛИЗ
Альдегиды и кетоны можно получать путем присоединения озона к двой-
ной связи с последующим разложением продукта присоединения цинковой
пылью и ледяной уксусной кислотой [17] или скелетным никелевым ката-
лизатором [18]. Однако если олефина меньше 0,1 моля, то заметные коли-
чества чистого продукта получить не удается. Малые выходы объясняются
прежде всего трудностью выделения карбонильных соединений.
Озонолиз часто оказывается полезным для деструктивного окисления
с целью изучения строения. Ригель, Мейер и Бейсвагнер [19] использовали
озонолиз для расщепления боковой цепи стигмастерина. Для этого через
раствор 3 г метилового эфира изостигмастерина в 200 мл хлороформа в те-
чение 2 час. пропускали приблизительно 6 л кислорода, содержащего 5%
озона. Затем прибавляли 10 мл 30%-ной перекиси водорода и смесь перего-
няли с водяным паром. Выделившийся из дистиллата желтый клейкий про-
дукт растворяли в эфире и затем несколько раз экстрагировали холодным
1 н. раствором едкого натра. Щелочную вытяжку подкисляли и снова экстра-
гировали эфиром. Весь цикл повторяли снова для полного удаления ней-
трального продукта. Раствор сушили безводным сульфатом натрия; после
удаления эфира получили 1,566 г (62%) желтого вязкого сиропа. Сироп
медленно кристаллизовался из смеси этилацетата с петролейными эфирами.
Было получено 0,732 г клейких кристаллов. После нескольких перекри-
сталлизаций выделенное вещество (б-метоксиизо-бис-норхолеиновая кисло-
та) плавилось при 174,8—176,3°.
Выход продукта, получающегося при деструктивном окислении путем
озонолиза, не всегда так хорош, как в вышеописанном примере. При озоноли-
зе неоэргостенилацетата в смеси уксусной кислоты с четыреххлористым
углеродом Якобсен [20] получил кислый продукт реакции с выходом лишь
6—9%. Однако если этот эфир сперва превратить в диоксисоединение с по-
мощью четырехокиси осмия [21,22], а затем окислить йодной кислотой, то
222
Г л. VI. Окисление
выход повышается до 55%. Применение четырехокиси осмия опасно, и при
работе с ней следует принять соответствующие меры предосторожности.
Другой метод озонолиза высокомолекулярных этиленовых соединений
описан Азингером [23J. Озонид, образующийся в хлороформе при •—5°,,
по каплям прибавляли к щелочной суспензии окиси серебра при 90—95°.
По утверждению автора, выход карбоновых кислот превышал 90%.
IV. ОКИСЛЕНИЕ ХРОМОВОЙ кислотой
Окисление микроколичеств органических соединений хромовым анги-
дридом и уксусной кислотой уже давно применяется при исследовании сте-
ринов [24]. При действии бихромата в кислой среде спирты могут окисляться
в карбонильные соединения или карбоновые кислоты. При более энергичном
окислении этими реагентами из углеводородов получаются альдегиды, кето-
ны и хиноны. В литературе описано 125] получение малых количеств ацето-
на, бутанона, пропаналя, п-нитробензойиой и 3,4-динитробензойной кислот
окислением хромовой кислотой. Окисление 3,4-динитротолуола до 3,5-ди-
нитробензальдегида, которое для макроколичеств идет с выходом, равным
приблизительно 36%, может быть использовано для микроколичеств; выход,
при этом составляет 20%. В большинстве случаев хромовая кислота при-
годна для окисления веществ, взятых в количестве более 50 мг.
1. Получение бутанона [25]
Установка изображена на рис. 185. В перегонную колбу емкостью 25 мл-
наливают раствор 2 г бихромата натрия в 8 мл воды, медленно добавляют
Р и с. 185. Установка для оки-
3 мл концентрированной серной кислоты
и бросают небольшой кусочек неглазуро-
ванного фарфора или пемзы. В горло кол-
бы вставляют резиновую пробку, через ко-
торую проходит градуированная микропи-
петка, содержащая 1 мл бутанола-2. Пере-
гонную колбу нагревают до тех пор, пока
кислый раствор бихромата не начнет ки-
петь. Горелку отставляют и приблизитель-
но через 30 сек., осторожно покачивая
колбу, добавляют 5 капель спирта со ско-
ростью 1 капля в 2 сек. Затем колбу на-
гревают до начала отгонки и добавляют
остаток спирта. Перегонку продолжают
до тех пор, пока объем дистиллята не до-
стигнет приблизительно 6 мл. Полученную'
жидкость фракционируют (гл. II, раз-
дел I, 3), собирают фракцию с т. кип.
75—85°, которую затем вновь перегоняют..
Получают около 500 мг бутанона. 2
2. и-Нитробензойная кислота
сления спиртов [25]. В пробирку длиной 20 см, снабженную1
обратным микрохолодильником, помещают
700 мг бихромата натрия, 2 мл воды и 1,5 мл концентрированной сер-
ной кислоты. В пробирку добавляют около 100 мг ц-нитротолуола и два
V. Окисление перманганатом
22S-
кусочка неглазурованного фарфора или пемзы, после чего смесь кипятят
в течение 30 мин. Содержимое пробирки разбавляют 2 мл воды и охлаждают.
Твердое вещество отфильтровывают и промывают несколькими порциями,
воды по 1 мл. Вещество очищают, растворяя его в 2—3 мл горячего метанола,
или этанола. Горячий раствор фильтруют и к фильтрату добавляют по кап-
лям воду до тех пор, пока он не помутнеет. Затем раствор нагревают, пока,
он не станет прозрачным, и охлаждают. Выпавшие кристаллы отфильтро-
вывают и высушивают на воздухе. Выход составляет 90—ПО мг.
3. Получение антрахинона
В пробирку длиной 15 см, снабженную обратным холодильником, поме-
щают 200 мг хромового ангидрида (осторожно), 0,5 мл воды и 0,5 мл уксус-
ной кислоты. Смесь нагревают в течение 1 мин. для растворения большей-
части хромового ангидрида и затем добавляют 2,5 мл ледяной уксусной кисло-
ты. Нагревание продолжают до полного растворения хромового ангидрида,
после чего смесь охлаждают до 50° и помещают в баню с этой же температу-
рой. В течение 3—4 мин. добавляют небольшими порциями 100 мг антрацена.
В пробирку вводят два кусочка неглазурованного фарфора или пемзы
и смесь осторожно кипятят в течение 10—15 мин. Содержимое разбавляют
5 мл воды и охлаждают. Выпавшие кристаллы отфильтровывают, промы-
вают и сушат. Выход составляет 80—90 мг.
4. Окисление изоборнеола до камфоры [26]
Раствор 154 мг (1 ммоль) изоборнеола (т. пл. 211—212°) в 0,5 мл ледя-
ной уксусной кислоты помещают в пробирку длиной 15 см и охлаждают,.
погружая в баню со льдом. Из капиллярной пипетки в пробирку добавляют
по каплям в течение 5 мин. раствор 64 мг трехокиси хрома в смеси 0,2 мл
воды и 0,3 мл ледяной уксусной кислоты. После добавления каждой порции
пробирку встряхивают. Затем пробирку погружают на 10 мин. в стакан
с водой, имеющей температуру 20—25°. Содержимое пробирки разбавляют
3 мл воды и полученный зеленый раствор экстрагируют тремя порциями
эфира по 2 мл. Эфирную вытяжку трижды промывают насыщенным раство-
ром бикарбоната натрия по 1 мл и затем встряхивают с 0,5 г твердого безвод-
ного карбоната натрия до тех пор, пока не исчезнет зеленый цвет, присущий
трехвалентному хрому. Далее раствор переливают в сухую пробирку
и медленно испаряют, пропуская сухой воздух. Получают приблизительно
100—120 мг камфоры с температурой плавления 176—178°.
5. Получение 21-бензальпрегнандиона [27]
Раствор 100 мг 21-бензальпрегнанол-3(а)-она-20 в 20 мл ледяной уксус-
ной кислоты обрабатывают при 25° в течение 1 часа 100 мг хромового анги-
дрида, растворенного в 10 мл 90%-ной уксусной кислоты. Раствор разбав-
ляют водой и продукт экстрагируют эфиром. Эфирную вытяжку хорошо
промывают сначала водой, затем разбавленным раствором карбоната калия
и испаряют досуха. При перекристаллизации из ацетона или спирта полу-
чают 70 мг кристаллов, плавящихся при 212—214°.
V. ОКИСЛЕНИЕ ПЕРМАНГАНАТОМ
При окислении перманганатом малых количеств спиртов, карбонильных
соединений или ароматических соединений с боковыми цепями до карбоновых
224
Гл. VI. Окисление
кислот следует учитывать растворимость получающихся соединений. Так,
например, из спиртов нельзя получать карбоновые кислоты с 3—6 угле-
родными атомами, если количества веществ, взятых для окисления меньше
500 мг. Но даже при выполнении этого условия количества продуктов реак-
ции достаточны лишь для тех случаев, когда их превращают в соответствую-
щие производные. Однако при окислении 50 мг такого ароматического соеди-
нения, как о-ксилол, получается 30—40 мг дикарбоновой кислоты. Окисле-
ние двойных связей в мягких условиях не дает удовлетворительных резуль-
татов, в то время как разрыв этих связей лучше всего идет при комнатной
или еще более низких температурах. Окисление малых количеств карбо-
нильных соединений до карбоновых кислот или спиртов до карбонильных
соединений можно проводить при комнатной температуре путем встряхива-
ния растворов этих соединений с перманганатом калия в таком инертном
растворителе, как, например, бензол.
1. Окисление боковых цепей ароматических соединений
Нижеописываемый метод используют для окисления н-хлортолуола
и о-, м- и n-нитротолуолов до соответствующих замещенных бензойных кис-
лот и о-, м- и п-ксилолов до дикарбоновых кислот. В пробирку длиной 20 см,
снабженную микрохолодильником, помещают 5 мл воды, 0,1 мл (2 капли)
6 н. раствора едкого натра и 300 мг перманганата калия. После растворения
перманганата калия в раствор добавляют 80—100 мг углеводорода и поме-
щают два кусочка неглазурованного фарфора или пемзы. Смесь нагревают
(не менее 1 часа) до тех пор, пока не исчезнет пурпурный цвет перманганата,
затем охлаждают, подкисляют разбавленной серной кислотой и нагревают
до кипения. Если получается значительное количество двуокиси марганца,
то ее растворяют, добавляя небольшое количество твердого бисульфита
натрия. Раствор охлаждают и фильтруют. Кислоту промывают тремя пор-
циями воды по 0,5 мл и перекристаллизовывают из 1—1,5 мл горячего мета-
нола, добавляя в полученный раствор по каплям воду, пока не появится
неисчезающее помутнение. Раствор нагревают, пока он не станет прозрач-
ным, и затем охлаждают. Кислоту отфильтровывают и высушивают. Выход
составляет 60—90 мг.
VI. ОКИСЛЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ
Азотная кислота применяется для избирательного окисления. Окисле-
ние многоатомных спиртов до соответствующих альдоз и кетоз разбавленной
азотной кислотой [28] идет с выходами, которые слишком низки для работы
с малыми количествами веществ. Однако азотная кислота может быть с успе-
хом использована для окисления микроколичеств альдоз и кетоз до
соответствующих дикарбоновых кислот. При превращении 2,3,4-триметил-
маннозы в 2,3,5-триметилсахарат Хеслоп и Смит [29] поступали следующим
образом. 620мг триметилманнозы были окислены бромом (6 дней при ком-
натной температуре) в 2,3,5-триметил-у-маннолактон. Затем 300 мг лактона
в течение 6 час. нагревали с азотной кислотой сначала при 50° и затем при
85—90°. Продукт обрабатывали метанолом и хлористым водородом. Выход
диметилового эфира 2,3,5-триметилманносахарной кислоты составил 200 мг.
Разбавленную азотную кислоту можно применять для окисления трех
изомерных ксилолов и н-кумола до соответствующих толуиловых кислот.
Однако получающиеся выходы слишком малы для микропрепаративной
работы, и этот способ можно использовать лишь для приготовления про-
VII. Окисление тетраацетатом свинца 225
изводных толуиловых кислот. Энергичное окисление азотной кислотой цик-
логексана и его производных до адипиновой кислоты и замещенных адипи-
новых кислот используется при идентификации соединений. В нижесле-
дующих примерах иногда получают удовлетворительные выходы с 10—20 мг
исходного вещества. (Внимание! Необходимо строго следовать указаниям.
При работе с большими количествами имеется опасность взрыва.)
1. Окисление циклогексана до адипиновой кислоты [30]
В пробирку, помещенную под тягой, наливают 1 мл концентрированной
азотной кислоты и бросают маленький кусочек неглазурованного фарфора
или пемзы. Содержимое пробирки нагревают на микропламени до начала
кипения, после чего нагревание прекращают. Из микропипетки добавляют
1 каплю циклогексана, пробирку встряхивают и, после того как бурная
реакция несколько утихнет, содержимое пробирки вновь нагревают на ми-
кропламени. Затем в течение 5 мин. снова добавляют циклогексан до тех
пор, пока не будет введено 0,1 мл (4—5 капель). Смесь осторожно кипятят
в течение 1 мин. и охлаждают. Далее пробирку погружают на 10 мин. в
охлаждающую смесь, раствор фильтруют и кристаллы промывают двумя
порциями воды по 0,2 мл. Сырую кислоту перекристаллизовывают в микро-
пробирке длиной 7,5 см из 1—1,5 мл кипящей воды. Выход кристаллического
вещества с т. пл. 152;—153° составляет 30—40 мг. При испарении получен-
ных фильтратов можно выделить еще 10—20 мг неочищенной кислоты.
Примечание. Тот же метод может быть использован для окисле-
ния циклогексанола и циклогексанона до адипиновой кислоты. (Циклогек-
сен окисляется в адипиновую кислоту щелочным раствором перманганата.)
Азотную кислоту нагревают до 50—60° и каждые 10 сек. добавляют
1 каплю спирта или кетона. Очередную каплю добавляют лишь после того,
как предыдущая порция полностью прореагировала. Затем смесь кипятят
и охлаждают. В другом варианте берут 50%-ную концентрированную азот-
ную кислоту (d 1,42), разбавленную 0,7 мг воды, и5.к ванадата аммония.
Смесь нагревают приблизительно до 60° и постепенно добавляют циклогек-
санол или циклогексанон. Нагревание при 60—65° продолжают в течение
15 мин. Далее раствор испаряют в маленькой чашке примерно до объема
1 мл и охлаждают. При окислении циклопентанона тем же способом полу-
чается глутаровая кислота.
VII. ОКИСЛЕНИЕ ТЕТРААЦЕТАТОМ СВИНЦА [31]
При окислении углеводородов до оксисоединений при помощи тетра-
ацетата свинца в уксусной кислоте образующаяся гидроксильная группа
сразу этерифицируется и таким образом защищается. Поэтому несмотря
на то, что этот метод иногда требует много времени, следует рассмотреть воз-
можность его применения для окисления малых количеств веществ. Димрот
и Швейцер [31], разработавшие этот метод, применили его для ацетоксили-
рования нескольких ароматических углеводородов. Фиэер и Путнам [32]
изучили возможность применения этого метода к полициклическим соеди-
нениям. Так, например, из 1-аценафтена был получен аценафтенилацетат,
который при гидролизе дал аценафтол-7 [33]. Окисление по этому способу
можно проводить также при помощи окиси свинца (красной) и ледяной уксус-
ной кислоты. Метод применим также для мягкого окисления веществ, как
это было показано на примере окисления «формазанов» в соли тризамещен-
ного тетразола [34].
15 Заказ № 1 19
226
Гл. VI. Окисление
1. Окисление толуола до бензилацетата [31]
В пробирку длиной 20 см, снабженную обратным холодильником, по-
мещают 2 г толуола, 6 г тетраацетата свинца, 10 мл ледяной уксусной кислоты
и кусочек неглазурованного фарфора или пемзы. Смесь кипятят в течение
3 час. После этого холодильник устанавливают в положение для перегонки
(рис. 45, гл. II) и содержимое пробирки нагревают, пока не соберут 10 мл
дистиллата. Остаток растворяют в 5 мл эфира и встряхивают с 2 мл 2%-ного
раствора едкого натра. Эфирную вытяжку сушат и эфир отгоняют.Остаток
(около 800—900 мг) представляет собой сырой бензилацетат.
VIII. ОКИСЛЕНИЕ ДВУОКИСЬЮ СЕЛЕНА
Окисление активированных метильных и метиленовых групп в карбо-
нильные соединения при помощи двуокиси селена имеет особое значение
для получения дикарбонильных соединений. Так, например, ацетофенон
[35], ацетальдегид [36 [ и бутаналь 1361 легко превращаются в соответствую-
щие глиоксали; подобно этому, кетоны дают глиоксали или дикетоны. Обзор,
посвященный этой реакции, опубликован Рабджоном [37]. Этот метод при-
годен для окисления полумикроколичеств веществ, поскольку продукты
окисления легко выделяются из реакционной смеси. Селен легко отделяется
от органических растворителей, и в противоположность большинству дру-
гих случаев окисления в жидкой фазе в этом случае отсутствует вода.
Двуокись селена имеется в продаже или может быть приготовлена окисле-
нием селена азотной кислотой [38].
1. Получение Дй,с’-Л515-холестендиола-3,4[39]
В конической колбе емкостью 250 мл, снабженной обратным микро-
холодильником, растворяют 5 г холестерина в 25 мл бензола, нагревая реак-
ционную смесь на паровой бане. Отдельно приготовляют раствор 2,5 г
двуокиси селена в 1 мл воды и 50 мл уксусной кислоты, который также
нагревают. Температуру бани, в которой находятся оба раствора, доводят
до 80' н уксуснокислый раствор выливают в бензольный раствор холесте-
рина. Смесь кипятят в течение 1 часа; при этом цвет раствора изменяется
от желтого к красному. Затем добавляют 10 г твердого ацетата натрия и смесь
снова кипятят в течение 5 мин. Выделившийся черный осадок селена отфиль-
тровывают и фильтрат выливают в 100 мл 10%-ного раствора хлористого
натрия. Бензольный слой отделяют, промывают 10 мл воды и сушат сульфа-
том натрия, после чего растворитель испаряют при пониженном давлении.
Остаток растворяют в 50 мл низкокипящего петролейного эфира и охлажда-
ют. Сырой продукт отфильтровывают, промывают небольшими порциями
растворителя и перекристаллизовывают сначала из ацетона, а затем из
этанола. Выход гщс-диола с т. пл. 176—177’ составляет 2 г.
IX. ОКИСЛЕНИЕ СОЕДИНЕНИЯМИ ЖЕЛЕЗА И СЕРЕБРА
Окись серебра, сульфат железа (III) и железистосинеродистый калий
могут быть применимы в качестве мягких окислителей. Использование окиси
серебра для превращения альдегидов в карбоновые кислоты хорошо извест-
но, однако эта реакция непригодна для малых количеств веществ, за исклю-
чением соединений с большим молекулярным весом 140, 411 . Окисление
двухатомных фенолов в хиноны может быть проиллюстрировано на примере
окисления пирокатехина [42].
X. Окисление перекисями и надкислотами
227
Мягкое окисление фенолов и аминофенолов в хиноны при помощи суль-
фата железа (III) или железоаммиачных квасцов идет с удовлетворитель-
ными выходами, поскольку продукты реакции представляют собой трудно-
растворимые твердые вещества и легко выделяются. Хиноны могут быть по-
лучены путем сочетания с диазотированной сульфаниловой кислотой с по-
следующим расщеплением диазосвязи с образованием аминофенола, который
затем окисляется солями трехвалентного железа [43]. Холодный щелочной
раствор феррицианида применяется для окисления аминосоединений в азо-
и азоксисоединения [44].
1. Окисление пирокатехина [42]
Небольшой избыток раствора едкого натра (7 мл, 1 н.) приливают к рас-
твору 1,15 г нитрата серебра в пробирке длиной 20 см и получают около
1,5 г окиси серебра. Выпавший осадок промывают (декантацией); 10 раз во-
дой, 5 раз ацетоном и 5 раз абсолютным эфиром, после чего добавляют 5 мл
абсолютного эфира и 1,5 г прокаленного сульфата натрия. К полученной
суспензии прибавляют раствор 80 мг пирокатехина в 3 мл абсолютного эфи-
ра, смесь встряхивают в течение 15 сек. и быстро фильтруют в сухую про-
бирку. Фильтрат смешивают с равным объемом петролейного эфира. Вскоре
о-хинон выделяется в виде бесцветных кристаллов. Бесцветные кристаллы
отфильтровывают, промывают петролейным эфиром и сушат в вакуум-экси-
каторе.
2. Окисление 1-аминонафтола-2 до 0-нафтохинона [45]
В пробирке длиной 20 см готовят раствор 100 мг солянокислого 1-ами-
нонафтола-2 в 1 мл воды. Раствор нагревают до 30—35° и затем к нему
в один прием добавляют профильтрованный раствор 600 мг железоаммиач-
ных квасцов (гексагидрат) в 3 мл воды и 0,1 мл концентрированной соляной
кислоты. Реакционную смесь встряхивают в течение 1 мин., затем охлаждают
в течение 10 мин. и фильтруют. Твердый продукт промывают 3 раза водой
и высушивают. Выход составляет 60—70 мг.
X. ОКИСЛЕНИЕ ПЕРЕКИСЯМИ И НАДКИСЛОТАМИ
Разбавленная перекись водорода и сульфат железа (II) [46], которые
применяются для окисления в мягких условиях многоатомных спиртов
до оксиальдегидов, с малыми количествами веществ дают низкие выходы.
Попытки получить фенилгидразон маннозы путем окисления 500 мг маннита
не дали заметного количества чистого фенилгидразона*. Однако окисление
высококонцентрированной перекисью водорода весьма выгодно, поскольку
в большинстве случаев, кроме желаемого продукта, получается лишь вода,
которую легко удалить. Перекись водорода (30%-ная) была применена для
превращения азо- в азоксисоединения [47] и амино- в нитросоединения
[48], а также для замещения атома водорода гидроксильной группой [49].
Для микропрепаративной работы, по-видимому, может представлять инте-
рес 90%-ная перекись водорода, которая в последнее время появилась
в продаже,
В некоторых случаях для окисления могут быть использованы такие
надкислоты, как надуксусная, надбензойная и надфталевая. Надбензойная
* Черонис и Ковиц, неопубликованные данные.
15*
228 Гл. VI. Окисление
кислота в хлороформе была применена для окисления стероидов [50] и для
получения сульфоксидов [51], дисульфонов [52], аминоспиртов [53] и диок-
сисоединений [54]. Надфталевая кислота в эфире была использована для
получения из олефиновых соединений эпоксипроизводных. Так, например,
из линалоола был получен эпоксилиналоол [54], а из [3-ионона—2,3-эпо-
кись р-ионона 155].
Избирательное окисление йодной кислотой соединений с двумя гидрок-
сильными группами или амино- и гидроксильной группами, расположен-
ными у соседних углеродных атомов [56, 57], нашло широкое применение
в практике микрохимического анализа. Однако в микропрепаративной работе
этот метод имеет лишь ограниченное значение; он применяется для получе-
ния тех соединений, которые не могут быть приготовлены другими способами,
как, например, производные сахаров [58, 59]. Обзор, в котором подробно
рассмотрены условия проведения реакции, конечные продукты и выходы
при окислении йодной кислотой, опубликован Джексоном [60].
1. Окисление аллопрегнантриола-3,17,20 йодной кислотой [61]
50 мг аллоирегнантриола-3,16,20 растворяют в 8 мл метанола. К полу-
ченному раствору прибавляют раствор 75 мг кристаллической йодной кисло-
ты в 2 мл воды. Смесь оставляют стоять в течение 24 час. при комнатной тем-
пературе, после чего добавляют воды и смесь экстрагируют эфиром и этил-
ацетатом. Соединенные вместе вытяжки промывают сначала раствором кар-
боната натрия, затем водой, после чего раствор выпаривают досуха. Ней-
тральный остаток весит 33 мг. Его перекристаллизовывают несколько раз
из смеси эфира с пентаном. Чистый изоандростерон плавится при 169°.
2, Окисление аминобензолсульфамида до 4,4'-дисульфамидоазобензола
перекисью водорода [62]
Раствор 1 г аминобензолсульфамида в 6 мл 30%-ной перекиси водорода
и 25 мл ледяной уксусной кислоты нагревают при 100° в течение 30 мин.
Смесь охлаждают, выпавшие кристаллы отфильтровывают, промывают не-
сколькими порциями воды по 0,5,юг и сушат. Азоксисоединсние перекристал-
лизовывают из 30%-ного пиридина. Выход составляет около 600—700 мг.
ЛИТЕРАТУРА
I. Пат. США 1982160 (1935); 1985750 (1935); 2027377 (1935); англ. пат. 308937 (1928);
405719 (1934); гер. пат. 539867 (1926); 601069 (1934).
2. Вессо Sales Corparation, Buffalo 7, N. Y. S h a n 1 e y, G reensp a n, Ind. Eng.
Chem.. 39, 1536 (1947).
3. Ruzicka и др., Helv. Chim. Acta, 4, 505 (1921); 5, 345, 369, 923 (1922).
•4. Diels, Ber., A69, 195 (1936).
.5. 3 e л инск и й., Ber., B44, 3121 (1911).
6. A г и о 1 d, С о 1 1 i n s, J. Am. Chem., 61, 1407 (1939).
7. LcVi tz, В о g e r t, .J. Am. Chem. Soc., 64, 1719 (1942).
-8. О r c li i n, Woolfolk, J. Am. Chem. Soc., 67, 122 (1945); О rc h i n, J. Am.
Chem. Soc., 67, 490 (1945).
:.9. C h e г о n i s, S a v о y, Symposium on Hydrocarbon Chemistry, American Chemical
Society meeting, April, 1949.
10. Orcbi n, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 17, 673 (1945).
11. Linstead, Michaelis, Thomas, J. Chem. Soc., 1940, 1139.
Литература
229
12. 3 е л и н с к и й, Левина, Ann., 476, 60 (1929).
13. Зелинский, Туров а-П о л я к, Вег., 58, 1295 (1925).
14. Sabatier, G a n d i о n,' Compt. rend., 168, 670 (1910).
15. Pines, О I b е г g, Ipatieff, J. Am. Chem. Soc., 70, 537 (1948).
16. Crawford, Nelson, J. Am. Chem. Soc., 68, 135 (1946).
17. Cook, Whitmore, J. Am. Chem. Soc., 63, 3540 (1941).
18. Lardon, Reichstein, Helv. Chim. Acta, 29, 821 (1944).
19. Riegel, Meyer, Beiswanger, J. Am. Chem. Soc., 65, 326 (1943)-
20. J а с о b s e n, J. Am. Chem. Soc., 65, 1789 (1943).
21. С r i e g e e, Ann., 522, 75 (1936); 550, 99 (1942).
22. Milas, Sussman, J. Am. Chem. Soc., 58, 1302 (1936); 59, 2345 (1937).
23. As in ger, Ber., 75, 656 (1942).
24. Marker и др., J. Am. Chem. Soc., 61, 1331 (1939); 62, 225, 527, 646, 901, 2621,
3003, 3006, 3349, 3351 (1940); R u z i c k a et al., Helv. Chim. Acta, 21, 1760
(1938); 22, 626 (1939), 23, 364 (1940); R e i c h s t e i n, 21, 1185 (1938), 23, 1491
(1940).
25. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942,
p. 183; Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis,
Crowell, New York, 1947, pp. 172—176.
26. Mosher, L a n g e r a k, J. Am. Chem. Soc., 73, 1302 (1951).
27. Marker, W i t t 1 e, J. Am. Chem. Soc., 61, 1330 (1939).
28. Fisher, Hirschberger, Ber., 22, 365 (1889).
29. H e s 1 о p, Smith, J. Chem. Soc., 1944 , 574.
30. C h e г о n i s, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 313.
31. Dimroth, Sweitzer, Ber., 53, 485 (1920); 56, 1375—1384 (1923).
32. Fieser, Putnam, J. Am. Chem. Soc., 69, 1039 (1947).
33. К e й з о н, Синтезы орг. препаратов, сб. 3, стр. 79, Издатинлит, 1952.
34. Kuhn, Jerchel, Ber., B74, 941 (1941).
35. Райли, Грей, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 507, Издатинлит, 1949 г.
36. R i 1 е у, Morley, Friend, J. Chem. Soc., 1932, 1875.
37. R a b j о h n, «Selenium Dioxide Oxidation» в кн. Adams, ed., Organic Reac-
tions, Vol. V, Wiley, New York, 1949. Есть русский перевод.
38. Baker, Maxson в кн. В о о t h, ed. Inorganic Syntheses, Vol. I, McGraw-Hill,
New York, 1939, p. 119.
39. R о s e n h e i m, S t a r 1 i n g, J. Chem. Soc., Г937, 377.
40. Del ep i ne, Bull. soc. chim., 5, 879 (1909).
41. A s i n g e r, Ber., 75, 656 (1942).
42. Wills tatter, Pfannenstiel, Ber., 37, 4744 (1904);W illstatter,
Muller, Ber., 41, 2581 (1908).
43. ’S m i t h, Austin, J. Am. Chem. Soc., 64, 528 (1942).
44. S e i k e 1, J. Am. Chem. Soc., 62, 1215 (1940).
45. C h e г о n i s, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 176.
46. Fenton, Jackson, J. Chem. Soc., 75, 1, (1899).
47. R u g g 1 i, В a r t u s c h, Helv. Chim. Acta, 27, 1371 (1944).
48. Hartman, J. Am. Chem. Soc., 73, 494 (1951).
49. Heyman, T г о w b r i d g e, J. Am. Chem. Soc., 72, 84 (1950).
50. R e i c h s t e i n и др., Helv. Chim. Acta, 25, 1434 (1942).
51. Bretschneider, Klotzer, Monatsch., 81, 589 (1950).
52. McDonald, F i s c h e r, J. Am. Chem. Soc., 74, 2087 (1952).
53. К e r m a c k, T e b г о c h, J. Chem. Soc., 28, 173 (1945).
54. Naves, Bachmann, Helv. Chim. Acta, 28, 1227 (1945).
230
Г л. VI. Окисление
55. К а г г е г, S t ii г z i n g e r, Helv. Chim. Acta, 29, 1829 (1946).
56. Malaprade, Bull. soc. chim., [4], 43, 683 (1928); Corript. rend., 186, 382 (1928).
57. Fleury и др., Compt. rend., 195, 1395 (1932); 196, 1416 (1933); 209, 219 (1939).
58. Jackson, Hudson, J. Am. Chem. Soc., 58, 378 (1936); 61, 1530 (1939).
59. Karrcr, Pfaehler, Helv. Chim. Acta, 17, 766 (1934).
60. J ac kson, «Periodic Acid Oxidation» в кн. Adam s, ed. Organic Reactions,
Vol. II, Wiley, New York, 1944. Есть русский перевод.
61. S t a v e 1 у, J., Am. Chem. Soc., 63, 3130 (1941).
62. S e i k e 1, J. Am. Chem. Soc., 62, 1214 (1940).
ГЛАВА
VII
ГАЛОИДИРОВАНИЕ
I. ВВЕДЕНИЕ
Важнейшие методы галоидирования следующие: а) обработка молеку-
лярными галоидами; б) реакция с галоидными соединениями фосфора и серы;
в) реакция с галоидоводородными кислотами в присутствии катализаторов
и окислителей; г) обработка соединениями, содержащими атомы галоидов
с положительными зарядами, например N-галоидаминами, N-галоидамидами
[1, 2], пербромидами [3, 4] и межгалоидными соединениями; д) замещение
аминогруппы. Обычно при реакциях галоидирования замещаются атомы
водорода, соединенные с атомом углерода, гидроксильные группы спиртов,
карбоновых кислот и сульфокислот; реже замещаются атом кислорода кар-
бонильной группы и диазогруппа — N2X. Следующий раздел посвящен
главным образом хлорированию и бромированию, поскольку эти реакции
пригодны для работы с малыми количествами веществ. При работе с полу-
микроколичествами веществ можно применить большое число других мето-
дов, таких, например, как расщепление простых эфиров, использование ме-
таллорганических соединений и серебряных солей кислот. Однако во всех
случаях выделение и очистка малых количеств жидких галоидных соедине-
ний представляет серьезные затруднения.
И. МИКРОХЛОРИРОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫМ ХЛОРОМ [5]
В этом случае используют прибор для микрогидрирования (рис. 180
и 181, гл. V, раздел II, 1). При отсутствии баллона с хлором в колбу объе-
мом 250—500 мл (рис. 180) загружают 25—50 г технической двуокиси мар-
ганца и затем добавляют несколькими порциями из делительной воронки
приблизительно 50 мл соляной кислоты. Колбу нагревают малым пламенем,
пока не будет получен постоянный ток хлора. Ток хлора регулируют в соот-
ветствии с количеством хлорируемого вещества. В промывную склянку
наливают 250—300 мл концентрированной серной кислоты. Превышение
уровня серной кислоты в предохранительной трубке выше 35 см указывает
на засорение диспергатора. В этом случае резиновую трубку, соединяющую
диспергатор с источником хлора, отключают и колбе дают охладиться.
Для очистки диспергатора его нагревают в пробирке с 5 мл царской водки
и затем просасывают через диспергатор (при помощи водяного насоса) сна-
чала воду, содержащую несколько капель б .н. раствора едкого натра, затем
5 мл спирта и наконец эфир.
В качестве реакционного сосуда применяют либо колбочку от прибора,
изображенного на рис. 181 (гл. V, раздел II, 1), либо обычную пробирку
232
Гл. VII. Галоидирование
длиной 20 см. Колбочку (или пробирку) закрывают пробкой с тремя отвер-
стиями, куда вставляют микрохолодильник, микропористый диспергатор
и трубку для отвода газов. Газы отводят либо в водосток, либо поглощают
щелочным раствором.
Для хлорирования миллиграммовых количеств веществ следует прежде
всего испытать способ с использованием перекиси водорода и соляной кисло-
ты (раздел V, 1). При необходимости хлорировать молекулярным хлором
вещество растворяют в 6—8 мл четыреххлористого углерода, как описано,
в следующем разделе на примере синтеза гексахлорбензола. Ледяную уксус-
ную кислоту можно применять в качестве растворителя лишь при низких
температурах и в отсутствие катализаторов. При хлорировании при темпе-
ратурах выше 100° в качестве растворителя иногда можно использовать
нитробензол.
1. Получение гексахлорбензола [5]
В реакционный сосуд загружают 6—7 мл сухого четыреххлористого
углерода так, чтобы пористая часть микродиспергатора была полностью
погружена. Затем в сосуд прибавляют около 440 мг (0,5 мл) бензола и '20 мг
перекиси бензоила. Смесь нагревают почти до кипения и затем через нее
в течение 10—15 мин. пропускают хлор. Содержимое сосуда переносят
в выпарную чашку и раствор испаряют на водяной бане до объема прибли-
зительно 1 мл. Выпавшие кристаллы отфильтровывают, промывают несколь-
кими порциями метанола по 0,2 мл и сушат. Гексахлорбензол, который со-
стоит главным образом из а-изомера со значительной примесью трех других
изомеров, плавится при 145—150”. В зависимости от скорости хлорирования
выход колеблется от 150 до 400 мг. Гексахлорбензол можно перекристалли-
зовать, растворив в минимальном количестве бензола и добавив затем трех-
кратный объем спирта. После двух перекристаллизаций получают а-изомер
ст. пл. 156—157°. По имеющимся данным 16], различные изомеры гексахлор-
бензола имеют следующие температуры плавления: а-форма 157°, р-форма
297 и 310°, а у- и 6-формы соответственно 112—113 и 129—132°. Если при
проведении реакции не добавлять перекиси бензоила, а реакционный сосуд
освещать лампой в 60 вт (с расстояния 20 мм), то получающаяся смесь изо-
меров плавится при 130—132°. При хлорировании больших количеств бен-
зола реакцию ведут без растворителя. При хлорировании 10 мл бензола
в течение 30—50 мин. получают 2,5—3,0 г сырого гексахлорбензола.
2. Хлорирование толуола и циклогексана [5]
С целью получения хлористого бензила 6—8 мл толуола хлорируют
в присутствии 200 мг перекиси бензоила в течение 30—45 мин. при темпе-
ратуре, близкой к кипению. Смесь фракционируют на полумикроколонке.
Получают приблизительно 4—4,5 г фракции, кипящей при 175—185е,
из которой выделяют 3 г хлористого бензила.
Для введения хлора в ароматическое ядро 100 мг железа и 100 мг серы
смешивают с толуолом и смесь нагревают до начала реакции. Из 6—8 г
толуола получают 5—6 г смеси хлортолуолов, кипящей при 155—165°.
Циклогексан легко хлорируется при 50—60°. С целью идентификации
0,1 мл циклогексана хлорируют в течение 10 мин. в четыреххлористом угле-
роде и затем непосредственно получают пикрат S-циклогексилтиомочевины
(гл. XIV, раздел XII, 3). При препаративной работе смесь 5—6 мл цикло-
ексана и 50 мг перекиси бензоила хлорируют при температуре, равной.
J11. Микрохлорирование галоидными соединениями фосфора и серы 233
приблизительно 50°, в течение 20 мин. и затем перегоняют. Фракция, кипя-
щая при 140—145°, представляет собой хлорциклогексан. При использо-
вании 200 мг катализатора и проведении хлорирования в течение 45 мин.
продукт реакции является главным образом смесью дихлорциклогексанов..
3. Получение а-хлоркислот*
Для приготовления а-хлорзамещенных карбоновых кислот предельного
ряда смешивают 1—5 г кислоты и 0,1—0,25 г фосфора или 0,1—0,2 мл трех-
хлористого фосфора. Смесь нагревают почти до температуры кипения кисло-
ты и затем хлорируют в течение 1—2 час. в зависимости от количества исход-
ной кислоты. За ходом реакции следят, взвешивая реакционный сосуд до
начала хлорирования и затем каждые 30 мин. Привес смеси в случае 5 г
исходной кислоты составляет приблизительно 1,5—2 г. Некоторые потери
конечных продуктов обусловлены увлечением паров более низкокипящих
хлорангидридов кислот газами, выходящими из реакционного сосуда. Смесь
перегоняют. Выход а-хлоркислот составляет 60—80% от теоретического.
Уксусная, пропионовая, масляная, валериановая и капроновая кислоты
при хлорировании дали хорошие выходы а-хлорзамещенных кислот.
4. Получение 2-хлорциклогексанона [7]
Смесь 5 г циклогексанона и 10 мл воды помещают в реакционную про-
бирку, погруженнуюв баню с холодной водой (10—20°). Перед пропусканием
хлора и затем через каждые 2 мин. содержимое пробирки встряхивают.
Хлор пропускают в течение 15 мин. Смесь переносят в маленькую делитель-
ную воронку. Реакционный сосуд споласкивают 5 мл эфира, затем этот эфир
используют для первой экстракции продукта реакции. После этого смесь
экстрагируют еще двумя порциями эфира по 5 мл. Соединенные эфирные
вытяжки промывают сначала 4 мл воды, затем 4 мл насыщенного раствора
хлористого натрия и сушат безводным сульфатом натрия. Эфир отгоняют,
и сырой продукт осторожно фракционируют при давлении 15—20 мм. Соби-
рают фракцию, кипящую при 90—100° (90—9Г/15 мм). Выход 2-хлорцикло-
гексанона составляет 3,5—4 г.
Дихлорацетофенон получают хлорированием ацетофенона [8] в ледя-
ной уксусной кислоте. Сырой продукт может быть использован для приго-
товления миндальной кислоты.
III. МИКРОХЛОРИРОВАНИЕ ГАЛОИДНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
ФОСФОРА И СЕРЫ
Треххлористый фосфор, хлорокись фосфора, пятихлористый фосфор,
хлористый сульфурил и хлористый тионил являются хорошо известными
хлорирующими агентами. Для хлорирования углеводородов из упомянутых
соединений можно использовать хлористый сульфурил, остальные реагенты
в основном применяют для замены гидроксильной группы на галоид в окси-
соединениях, карбоновых кислотах и сульфокислотах. В микропрепара-
тивной работе рекомендуется прибегать к треххлористому фосфору лишь
в самом крайнем случае. Хлористый тионил является наилучшим хло-
рирующим агентом, поскольку в результате реакции образуются газы
и в большинстве случаев избыток хлористого тионила может быть удален
* Черонис и Кобурн, неопубликованные данные.
234
Гл. VII. Галоидирование
при нагревании реакционного сосуда. Для более энергичного хлорирова-
ния следует выбрать пятихлористый фосфор или хлорокись фосфора, причем
последняя является более мягким хлорирующим агентом. При нагревании
этилового эфира 2-оксихинолинкарбоновой-З кислоты при НО—120° в те-
чение 10 мин. с хлорокисью фосфора [9] было получено 2-хлорпроизводиое
с 90%-ным выходом. При нагревании этилового эфира 2-бензилмеркапто-
6-оксипиримидинкарбоновой-5 кислоты с избытком хлорокиси фосфора
при 130—135J получается 6-хлорпроизводное. Хлорокись фосфора может
иногда быть использована для замены спиртовой гидроксильной группы на
хлор, причем гидроксил карбоксильной группы при этом не затрагивается.
1. Микрохлорирование хлористым сульфурилом [11, 12]
Хлористый сульфурил является удобным хлорирующим агентом в при-
сутствии катализаторов. С перекисными катализаторами, такими, например,
как перекись бензоила и лаурила, алифатические углеводороды хлориру-
ются в боковую цепь, в то время как в присутствии хлористого алюминия
и однохлористой серы хлорирование идет в ядро. Так, например, если кипя-
тить с обратным холодильником смесь 5 мл толуола, 4 мл хлористого суль-
фурила (приблизительно по 50 ммолей каждого вещества) и 50 мг перекиси
бензоила в течение 35—40 мин., то при фракционировании получается около
3 г хлористого бензила с т. кип. 178—182°.
Этот метод пригоден для хлорирования алифатических углеводородов
и их галоидопроизводных. Хотя полумикрохлорирование углеводородов
с открытой цепью вообще не имеет практического значения из-за трудности
разгонки малого количества смеси изомеров, однако описываемый метод
может быть использован для получения полигалоидпых соединений из гало-
идных алкилов. Активность хлористого сульфурила была показана на при-
мере его реакции с З-мстилбутаноном-2 с образованием З-метил-З-хлорбута-
нона-2 [13].
2. Получение трифенилхлорметана (тритилхлорида) [11]
В пробирку длиной 15 см помещают 500 мг трифенилметана, 800 мг
хлористого сульфурила и 5 мг перекиси лаурила или 10 мг перекиси бен-
зоила. В пробирку неплотно вставляют обратный микрохолодильник. Смесь
нагревают (под тягой) в течение 15—20 мин. Затем холодильник снимают,
избыток хлористого сульфурила удаляют при нагревании и остаток экстра-
гируют приблизительно 4 мл пстролейного эфира (90—100е). Получают око-
ло 250—300 мг трифенилхлорметана ст. пл. 111 —112°.
3. Получение хлорангидридов при помощи обменных реакций
Получение миллиграммовых количеств хлорангидридов взаимодей-
ствием карбоновых кислот с хлористым тиоиилом описано в гл. XVI, раз-
дел IX, а получение арилсульфохлорида приведено в гл. XVI, раздел XVI.
Настоящий раздел посвящен получению более летучих хлорангидридов
карбоновых кислот в результате реакций обмена с высококипящими хлор-
ангидридами ароматических кислот, фталилхлорида [14, 15], бензоилхло-
ридаи хлорангидрида щавелевой кислоты [16, 171. Хлорангидрид щавелевой
кислоты может быть использован для превращения натриевых солей карбо-
новых кислот в хлораигидриды и поэтому является подходящим реагентом
для работы с микроколичествами веществ.
HI. Микрохлорирование галоидными соединениями фосфора и серы
235
А. Получение пропионилхлорида [14]
Этот пример иллюстрирует использование фталилхлорида для приго-
товления хлор ангидридов других кислот. В перегонную колбу, изображен-
ную на рис. 48, емкостью 25 мл загружают 11,2г (55 ммолей) фталилхлорида.
В маленьком стаканчике, закрытом часовым стеклом, отвешивают 3,7 г
(50 ммолей) пропионовой кислоты и около 1 мл этой кислоты помещают
в микропипетку. Фталилхлорид нагревают до 135—140° и к нему по каплям
добавляют кислоту. Во время этого процесса часть пропионилхлорида
отгоняется. Микропипетку снова наполняют кислотой и добавляют ее по
каплям к фталилхлориду в течение 10 мин. После прибавления всей кислоты
к фталилхлориду содержимое перегонной колбы нагревают в течение 10 мин.
для завершения отгонки пропионилхлорида. Дистиллат переносят в пере-
гонную колбу и фракционируют. Собирают фракцию, кипящую при 79-
81°. Выход составляет 3,7—4,0 г (80—85%).
Тем же способом из масляной кислоты получают ее хлорангидрид.
Хлорангидрид фумаровой кислоты получают при нагревании 11,5 г
фталилхлорида, 5 г малеинового ангидрида и 50 мг безводного хлорида цинка
при 140° в течение 5—6 час. Смесь фракционируют в вакууме до тех пор,
пока не будет получено 7 г дистиллата. Дистиллат охлаждают и выделивший-
ся малеиновый ангидрид (около 1 г) отфильтровывают. Выход составляет
5,8—6 г.
Примечание. Для приготовления хлорангидридов жирных кислот
вместо фталилхлорида можно применять бензоилхлорид (который более до-
ступен). В грушевидную колбу емкостью 25 мл, соединенную с полуми-
кроколонкой, помещают около 50 ммолей кислоты и 75 ммолей бензоил-
хлорида. Смесь нагревают до начала кипения, при этом отгоняется хлоран-
гидрид. Дистиллат собирают, пока его температура не будет на несколько
градусов выше температуры кипения хлорангидрида. Полученный продукт
содержит некоторое количество растворенного хлористого водорода, однако
в большинстве случаев он может быть использован без дальнейшего фрак-
ционирования.
4. Получение хлорангидрида 3,5-динитробензойной кислоты [18]
Аппаратура изображена на рис. 186. Перегонную колбу объемом 10
или 25 мл при помощи бокового отвода соединяют с пробиркой—приемником,
частично наполненной водой. Короткая отводная трубка почти достигает
поверхности воды. Прибор помещают под тягой (работающий должен надеть
защитные очки). В колбу загружают 1 г 3,5-динитробензойной кислоты и
1,3 г пятихлористого фосфора, затем в нее вставляют пробку, через которую
проходит микрохолодильник, колбу нагревают на микрогорелке до начала
бурной реакции. Нагревание прерывают до тех пор, пока реакция не утих-
нет, и затем нагревают так, чтобы жидкость медленно кипела в течение 15 мин.
После этого горелку отставляют, вставляют вместо микрохолодильника тер-
мометр и нагревание возобновляют. Хлорокись отгоняют в воду, с которой
она реагирует, или собирают в сухую пробирку. Пламя то подводят к колбе,
то отстраняют от нее до полной отгонки хлорокиси. Затем колбе дают охла-
диться до 50° и -добавляют 5 мл сухого четыреххлористого углерода. Если
остаток сразу не растворяется, то колбу нагревают непродолжительное
время, послелчего горячий раствор хлорангидрида фильтруют и затем охлаж-
дают в течение 10 мин. в бане со льдом и солью. Выделившиеся кристаллы
отфильтровывают с отсасыванием и промывают двумя порциями раствори-
236
Гл. VII Г алоидирование
теля по 0,5 мл. Фильтраты переносят в колбу для перегонки и упаривают до-
объема 2 мл. Колбу охлаждают, выпавшие кристаллы отфильтровывают и
промывают. Первая порция кристаллов (600—700 мг) плавится при 67—
69°. Эти кристаллы перекристаллизовывают из 2 мл растворителя', при этом
получают 400 мг хлорангидрида, плавящегося при 72—73°. Вторая порция
кристаллов (около 350—400 мг) представляет
собой чистый хлорангидрид 3,5-динитробензой-
ной кислоты, плавящийся при 74°. Обе порции
кристаллов можно использовать для приготовле-
ния 3,5-динитробензоатов (гл. XIV, раздел 11,2).
Кристаллы следует сохранять в хорошо закупо-
ренной склянке без доступа воздуха.
Р и с. 186. Установка для
полу чен и я х л opa 11 гидр идов
кислот.
IV. МИКРОБРОМИРОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫМ
БРОМОМ
для полумикро-
бромом в отсутст-
методики, исполь-
При переходе к
В большинстве случаев
бромирования молекулярным
вие растворителя применимы
зуемые для макроколичеств,
миллиграммовым количествам веществ необхо-
димо применять растворители. Такими раство-
рителями являются уксусная кислота, этиловый,
изопропиловый и дибутиловый эфиры, пиридин
и вода. Если в качестве растворителя применяют
уксусную кислоту или эфир, то получающееся
бромпроизводное может нс выделиться полно-
стью. Это затруднение устраняют пропусканием
воздуха через раствор. При этом удаляется боль-
шая часть бромистого водорода и некоторая
часть растворителя, а бромпроизводное выпа-
дает в осадок.
В некоторых случаях, когда необходимо,
чтобы пары брома проходили очень медленно
помещают в реакционную колбу, снабженную
через раствор, вещество
микрохолодильником (рис. 181). Бром загружают в склянку 3 этой уста-
новки (рис. 180) или в какую-нибудь другую маленькую промывную
склянку. Как для растворения вещества, так и для растворения брома
используют один и тот же растворитель. Отводную трубку реакционного
сосуда соединяют с водоструйным насосом и воздух просасывают через рас-
твор брома и реакционный сосуд.
Избыток брома, который создается обычно в конце бромирования,уда-
ляют или током воздуха, или, если присутствуют соединения, чувствитель-
ные к кислороду, пропусканием двуокиси углерода или азота. В том случае,
когда бромирование проводят в присутствии изопропилового или дибути-
лового эфира, избыток брома можно удалить промыванием разбавленным
раствором бисульфита.
При проведении бромирования в водной среде применяют или раствор
брома в водном растворе бромистого натрия или калия, или получают бром
действием серной кислоты на смесь бромата с бромидом (молярное отноше-
ние 1:5). Видоизмененный метод состоит в медленном добавлении бромата
к раствору или суспензии соединения в 40%- или 48%-ной бромистоводо-
родной кислоте.
IV. Микробромирование молекулярным бромом
237
Следует учитывать влияние растворителя на процесс бромирования.
В ледяной уксусной кислоте избыток брома окисляет фенолы до хиноидных
соединений [19]. Так, например, n-фторфенол при бромировании в уксус-
ной кислоте дает 2,6-дибром-4-фторфенол [20], однако при избытке брома
получается тетрабромхинон. Влияние природы растворителя на продукты
бромирования может быть проиллюстрировано на примере бромирования
лг-фторфенола. В воде наряду с трибромфенолом образуется также фенол-
бромид. Бромирование в ледяной уксусной кислоте приводит к аналогич-
ным продуктам даже в тех условиях, при которых п- и о-фторфенолы окис-
ляются. В четыреххлористом углероде получается лишь дибромпроизводное,
однако если к реакционной смеси добавить твердый бикарбонат натрия, то
образуется 3-фтор-2,4,6-трибромфенолбромид. В этих же условиях фенол
дает трибромфенолбромид [21, 22]. В некоторых случаях бромирование
можно проводить при 0° в присутствии четыреххлористого углерода
и железа в качестве катализатора.
1. Бромирование анетола [23]
Раствор 50 мг анетола в 1 мл изопропилового эфира помещают в про-
бирку длиной 15 см. Содержимое пробирки охлаждают водопроводной водой
или в бане со льдом. Затем к раствору в течение 5 мин. добавляют по кап-
лям раствор 120 мг брома (около 2 капель) в 1 мл эфира. Реакционную смесь
оставляют стоять на 5 мин. и затем фильтруют. Осадок растворяют в 4—5 мл
петролейного эфира, полученный раствор фильтруют и охлаждают. Выпав-
шее бромпроизводное отфильтровывают и сушат. Кристаллы плавятся
при 107°. Выход составляет 60—80 мг.
Примечание. Аналогичный метод применяют для приготовления моно-
бромизосафролдибромида из изосафрола. Из 60 мг изосафрола и 120 мг
брома получается 45 мг монобромизосафролдибромида с т. пл. 109°.
2. Бромирование фенолсульфофталеина [24]
В пробирке длиной 20 см приготовляют суспензию 1 г фенолсульфо-
фталеина в 5 мл ледяной уксусной кислоты. К суспензии добавляют раствор
7 мл брома в 2 мл ледяной уксусной кислоты и полученную смесь осторожно
взбалтывают. При этом температура повышается приблизительно до 50—
60°. Если повышения температуры не происходит, то пробирку помещают
в водяную баню, имеющую температуру около 50°. Содержимое пробирки
в течение 5 мин. изредка встряхивают, затем неплотно закрывают пробкой
и оставляют стоять под тягой на 40 мин. После этого в пробирку вставляют
пробку с двумя отверстиями, через которые проходят длинная и короткая
трубки диаметром 5—6 мм, служащие для пропускания воздуха через рас-
твор. Воздух пропускают в течение 1 часа, после чего выпавшие кристаллы
отфильтровывают, промывают двумя порциями уксусной кислоты по 0,5 мл
и двумя порциями сухого бензола по 1 мл. Кристаллы переносят на кружок
фильтровальной бумаги и сушат сначала 30 мин. на воздухе (под тягой),
а затем в течение ночи в эксикаторе над твердым едким натром. Выход тетра-
бромфенолсульфофталеина (бромфенол голубой) составляет 1,3—1,6 г.
3. Бромирование анилина [25]
В микропробирку длиной 7,5 см помещают 0,5 мл ледяной уксусной ки-
слоты и затем градуированной микропипеткой добавляют 0,05 мл брома.
238
VII. Галоидирование
К полученному раствору прибавляют 0,03 мл анилина, содержимое пробир-
ки встряхивают и оставляют стоять на 5 мин. Смесь разбавляют 0,3 мл
воды, охлаждают в течение 5 мин. и центрифугируют. Твердый продукт
промывают двумя порциями 50%-ного метанола по 0,2 мл. Затем добавляют
приблизительно 0,5 мл метанола и содержимое пробирки осторожно нагре-
вают до тех пор, пока не закипит метанол. Тогда вновь добавляют метанол
с таким расчетом, чтобы все твердое вещество растворилось при температуре
Р и с. 187. Установка для получения бромзамещенных кислот.
кипения этого растворителя. Горячий раствор центрифугируют и быстро
переносят микропипеткой (гл. I, раздел III, 1) в другую пробирку. К горя-
чему раствору добавляют воду до тех нор, пока он не помутнеет. После этого
раствор нагревают, пока он не станет прозрачным, и оставляют охлаждаться.
Твердый продукт центрифугируют, промывают 40—50%-ным метанолом
и сушат. Выход 2,4,6-триброманилина, плавящегося при 119’, составляет
45—50 мг.
4. Бромирование пропионовой кислоты*
Установка изображена на рис. 187 (при отсутствии колбы Клайзена со
стеклянными шлифами можно пользоваться колбой с резиновыми пробками,
предварительно специально обработанными). Можно использовать сосуд для
гидрирования (рис. 181, гл. V), поскольку он имеет стеклянные шлифы.
В колбу загружают 3,7 г пропионовой кислоты и 2,7 мл брома. На мгновение
Ч е р о н н с и Кобурн, неопубликованные данные.
V. Ввёдение галоидов при помощи галоидсводородных кислот
239
вынимают холодильник и прибавляют 5 капель треххлористого фосфора.
Затем колбу нагревают в течение 30 мин. на водяной бане при 45—50° или,,
точнее, до тех пор, пока в колбе не исчезнут пары брома. Микрохолодильник
вынимают и вместо него вставляют пробку, через которую проходит термо-
метр. Смесь перегоняют при атмосферном давлении до тех пор, пока темпе-
ратура не достигнет 160°. В этот момент Меняют приемную пробирку и пере-
гонку продолжают в вакууме. Фракция, кипящая при 95—100° (10 мм),
представляет собой а-бромпропионовую кислоту. Выход составляет 4—5 г.
Примечание. Резиновые пробки, используемые при бромировании,
следует два раза покрыть силикатом натрия и затем поверх, влажного слоя
силиката натрия обмотать тонким асбестом.
Тем же способом получают а-броммасляную, а-бромвалериановую,
а-бромизовалериановую и а-бромкапроновую кислоты.
V. ВВЕДЕНИЕ ГАЛОИДОВ ПРИ ПОМОЩИ ГАЛОИДОВОДОРОДНЫХ КИСЛОТ
Галоидоводородные кислоты могут быть использованы лишь а) для
реакций обмена с соединениями, содержащими гидроксильные группы,
или б) в присутствии окислителей для образования атомарного или молеку-
лярного галоида. Примером первого типа реакций является образование
галоидных алкилов при действии галоидоводородных кислот на спирты,
а примером второго типа—получение дихлораминобензолсульфамида при
обработке амида соляной кислотой и перекисью водорода.
Обмен гидроксильной группы спиртов при их нагревании с галоидо-
водородными кислотами в присутствии таких катализаторов, как хлористый
цинк или серная кислота, достаточно хорошо известен и поэтому не требует
подробного описания. Этот общий метод получения первичных и вторичных
хлористых и бромистых алкилов применим лишь к количествам спирта 2 г
и более, поскольку при меньших загрузках количество получаемого галоид-
ного алкила становится недостаточным для фракционирования. Вследствие
этого для количеств спирта менее 2 г следует обсудить возможность замеще-
ния гидроксильной группы хлористым тионилом. Исходное соединение рас-
творяют в йиридине и затем к полученному раствору при комнатной темпе-
ратуре и перемешивании прибавляют хлористый тионил [26—281; в другом
варианте смесь оксисоединения и хлористого тионила кипятят с обратным
холодильником в течение 1—3 час.
Замещение гидроксильной группы на бром при действии газообразного
бромистого водорода [29—31 ] приобретает особое значение, если количество
оксисоединения менее 2 а. В этом случае в качестве растворителя использу-
ют четыреххлористый углерод, толуол или уксусную кислоту, а бромистый
водород пропускают при помощи микродиспергатора (гл. V, раздел II, 1).
Замещение гидроксильной группы на йод можно проводить путем обработки
оксисоединения 57%-ной йодистоводородной кислотой или при нагревании
с фосфором и йодом [32, 331.
Хлорирование и бромирование галоидоводородными кислотами в при-
сутствии окислителей [34, 35] имеет больший интерес для работы с микро-
колйчествами, чем с макроколичествами веществ. Возможности этого метода,
особенно для галоидирования миллиграммовых количеств веществ, еще не
исследованы до конца. Для бромирования или хлорирования какого-либо
соединения последнее растворяют в четыреххлористом углероде, а галоид
получают в водной среде при помощи соляной или бромистоводородной кис-
лот и 80—90%-ной перекиси водорода. С галоидоводородными кислотами
можно употреблять и другие окислители, например хлораты и броматы.
240
Г л. VII. Галоидирование
1. Хлорирование соляной кислотой и перекисью водорода [36]
430 мг сульфаниламида (2,5 ммоля) растворяют в 15 мл 6 н. соляной кис-
лоты и полученный раствор обрабатывают при комнатной температуре
2 мл 30%-ной перекиси водорода (20 ммолей). Через 30—35 мин. после того,
как смесь принимает желтый оттенок, ее фильтруют. Осадок 3,5-дихлор-
4-аминобензолсульфамида промывают водой и перекристаллизовывают или
из большого количества воды (200—300 мл на 1 а), или из смеси спирта
с водой. Кристаллы плавятся при 205—205,5°.
Примечание. Бромирование можно провести тем же способом, используя
перекись водорода и бромистоводородную кислоту.
2. Хлорирование соляной кислотой и хлоратом [37]
Установка изображена на рис. 187. В колбу помещают 500 мг калиевой
соли антрахинон-1-сульфокислоты, 13>ил воды и 2,5 мл концентрированной
соляной кислоты. Смесь нагревают до кипения и прибавляют по каплям
из микропипетки в течение 15 мин. раствор 500 мг хлората натрия в 2,5 мл
воды. После этого смесь нагревают еще 10 мин. Раствор охлаждают и филь-
труют. Осадок промывают тремя порциями теплой воды по 0,5 мл и сушат
в вакууме при 100°. Выход а-хлорантрахинона с т. пл. 150—160°составляет
300—-350 мг.
VI. ГАЛОИДИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯМИ, СОДЕРЖАЩИМИ АКТИВНЫЙ ГАЛОИД
Органические соединения, содержащие положительно заряженные
атомы галоидов, как, например, N-галоидамины и N-галоидамиды (RNHX
и RCONHX) и пербромиды, в соответствующих условиях можно исполь-
зовать в качестве реагентов для галоидирования. К числу этих реагентов
принадлежат хлористый и треххлористый йод и другие межгалоидные соеди-
нения.
Дихлорамин-Т в ледяной уксусной кислоте является хлорирующим
агентом. Этот реагент был использован для приготовления малых количеств
З-хлор-2-метил- [лщзоЗ-бензантрона [38]. Более подробно был изучен N-бром-
сукцинимид [39], поскольку при его помощи можно производить избира-
тельное бромирование многих этиленовых соединений, причем реакция при-
соединения в этих условиях не идет. Так, например, метиловый эфир крото-
новой кислоты дает преимущественно метиловый эфир у-бромкротоновой
кислоты, а из циклогексена получается около 87% 1-бромциклогексена.
Путем добавления перекисей Карреру и Шмидту [40] удалось распростра-
нить метод Циглера (где используется бромсукцинимид) на соединения, ко-
торые обычно считались нереакционноспособными. Так, например, толуол
был пробромирован до бромистого бензила, а карбазол—до 3-бромкарба-
зола. В ароматических соединениях при отсутствии перекисей бромирование
идет преимущественно в кольцо, а при их наличии—бронируется боковая
цепь. Далее, при помощи этого метода легко бронируются углеродные
атомы, соседние с карбонильными группами. Соединение смешивают с че-
тыреххлористым углеродом и бромсукцинимидом и полученную смесь кипя-
тят с обратным холодильником до тех пор, пока тяжелые частицы не всплы-
вут на поверхность раствора и не исчезнет активный бром. После охлажде-
ния бромсукцинимид отфильтровывают и для выделения сырого продукта
испаряют четыреххлористый углерод. Обзор литературы до 1948 г., посвя-
щенный этому методу, опубликован Дьерасси [41 ]. В дальнейшем появились
VI. Галоидирование соединениями с активным галоидом
241
статьи, касающиеся применения этой реакции к ненасыщенным соедине-
ниям [42—45], производным тиофеца [46, 47] и пиридина [48]. Имеются
сообщения о приготовлении полностью-фторированного N-бромсукцинимида
[49] и галоидированных N-бромацетамидов [50] с целью использования их
для реакций бромирования.
Бромгидрат пербромида пиридина может быть использован для броми-
рования малых количеств веществ только в том случае, если применяют
растворитель, в котором этот бромирующий агент растворим, а получаю-
щееся бромпроизводное плохо растворимо. Это, конечно, в равной мере
относится и к N-бромсукцинимиду. Если данный фактор не имеет существен-
ного значения при работе с макро- и полумикроколичествами веществ, то
при бромировании менее 50 мг вещества он приобретает решающее значение.
Наиболее простой метод йодирования заключается в использовании
монохлорида йода [52]. Поскольку последний растворим в органических
растворителях, этот способ может применяться при работе с малыми ко-
личествами веществ. Метод использован для получения микроколичеств
п-йодацетанилида, 5-йодантраниловой кислоты [53], дийодсалициловой
кислоты [54], 2,6-дийод-п-нитроанилина [55], 2,6-дийодсульфаниловой
кислоты [56] и дийодтирозина [57].
1. Бромирование N-бромсукцинимидом [40]
В пробирку длиной 20 см, снабженную микрохолодильником, помещают
500 мг карбазола, 8 мл сухого четыреххлористого углерода, 1 г N-бром-
сукцинимида и 30 мг перекиси бензоила. Смесь медленно нагревают на водя-
ной бане до тех пор, пока растворитель не начнет кипеть. Через 30 мин.
горячий раствор фильтруют, затем фильтрат упаривают на водяной бане
до объема 4 мл и охлаждают. Выпавшие кристаллы отфильтровывают. Выход
3-бромкарбазола составляет приблизительно 300 мг.
2. Бромирование бромгидратом пербромида пиридина [51]
В пробирке длиной 15 см растворяют 100 мг ацетанилида в 1 мл ледяной
уксусной кислоты. В другой пробирке длиной 7,5 см растворяют 600 мг
пербромида в 1 мл горячей ледяной уксусной кислоты. Раствор пербромида
прибавляют к раствору ацетанилида и полученную смесь оставляют стоять
на 30 мин. Затем к реакционной смеси добавляют 0,5 мл воды, содержащей
5 капель насыщенного раствора бисульфита натрия, и раствор охлаждают.
Выпавшие кристаллы отфильтровывают и перекристаллизовывают из мета-
нола или смеси этанола с водой. Препарат получается в виде кристаллов
с т. пл. 168°. Выход составляет 200 мг.
Примечание. При бромировании соединений, растворяющихся в эфи-
рах (изопропиловом и т. п.), пербромид растворяют в минимальном коли-
честве метанола. При бромировании углеводородов раствор пербромида
в метаноле добавляют небольшими порциями к углеводороду при одновре-
менном нагревании раствора для облегчения начала реакции.
3. Дийодсалициловая кислота [53]
В пробирке длиной 7,5 см приготовляют раствор 50 мг салициловой ки-
слоты в 0,5 мл ледяной уксусной кислоты. Отдельно готовят раствор 125 мг
монохлорида йода в 0,3 мл ледяной уксусной кислоты. К раствору сали-
циловой кислоты медленно прибавляют капиллярной пипеткой раствор
16 Заказ № 11 9
242
Гл. VII. Галоидирование
монохлорида йода. После добавления каждой порции содержимое пробирки
встряхивают. Пробирку, в которой находился раствор монохлорида йода,
споласкивают двумя порциями уксусной кислоты и промывную жидкость
присоединяют к реакционной смеси. Через 2—3 мин. добавляют 1,5лыводы
и пробирку нагревают на водяной бане в течение 20 мин., после чего ее остав-
ляют стоять на 10—15 мин. Содержимое пробирки центрифугируют, жид-
кость удаляют капиллярной пипеткой (гл. I, раздел III, 1), а твердый оста-
ток, не выгружая из пробирки, промывают один раз 0,1 мл уксусной кис-
лоты и тремя порциями воды по 0,1—0,2 мл. После этого добавляют 0,3 мл
ацетона и пробирку нагревают до тех пор, пока не начнет кипеть раство-
ритель. Содержимое пробирки центрифугируют в течение нескольких
секунд и прозрачный раствор быстро переносят в другую пробирку. При
этом следует применять приемы работы, описанные в гл. I, раздел III, 1.
К ацетоновому раствору при помешивании добавляют 0,8—1,0 мл воды.
Содержимое пробирки охлаждают в течение нескольких минут и затем
центрифугируют. Дийодсалициловую кислоту дважды промывают водой и
затем сушат, не выгружая из пробирки. Выход составляет 80—100 мг. Полу-
ченное соединение плавится при 235—236°.
VII. ЗАМЕЩЕНИЕ АМИНОГРУППЫ НА ГАЛОИД
Обычный способ замещения аминогруппы (превращение амина в соль
диазония с последующим элиминированием азота в присутствии соответ-
ствующего галоидного соединения) применим к полумикроколичествам
веществ. Однако применение этого метода к количествам веществ менее
50—100 мг уже связано с трудностями. Это особенно имеет место в том слу-
чае, если галоидное соединение является жидкостью или если для выделения
продукта реакции необходима перегонка с водяным паром. При выборе соот-
ветствующего метода необходимо руководствоваться общим правилом работы
с микроколичествами веществ, а именно—по возможности избегать переноса
вещества из одного сосуда в другой. Введение фтора при помощи борфтори-
дов диазония обсуждается в гл. X, раздел II, 2, Д.
1. Получение о-хлорбензойной кислоты [58]
В микропробирку длиной 7,5 см помещают 510 мг антраниловой кисло-
ты (30 ммолей), 1 мл воды и 0,6 мл концентрированной соляной кислоты.
Пробирку погружают в смесь льда с солью. При температуре от —5 до 0е
в пробирку добавляют по каплям раствор 220 мг нитрита натрия в 1 мл
воды. Тем временем в другой пробирке длиной 15 см приготовляют раствор
хлористой меди (I). Для этой цели растворяют 750 мг сульфата меди (CuSO4
5Н2О) и 200 мг хлористого натрия в 2 мл горячей воды и к полученному рас-
твору добавляют 200 мг бисульфита натрия, растворенного в 0,4 мл 6 н.
едкого натра и 0,6 мл воды. Смесь охлаждают до 20°, оставляют на несколько
минут стоять и затем центрифугируют. Жидкость отбирают капиллярной
пипеткой, а оставшееся твердое вещество промывают двумя порциями воды
по 0,5 мл путем центрифугирования. После второго промывания добав-
ляют 0,9 мл концентрированной соляной кислоты и смесь перемешивают
тонкой стеклянной палочкой. Для уничтожения избытка азотистой кислоты
раствор соли диазония обрабатывают 10 мг мочевины и затем в один прием
добавляют раствор хлористой меди. Смесь оставляют стоять в течение 3—
5 мин. и затем постепенно нагревают до 50—60°. После разложения диазо-
ниевого комплекса пробирку охлаждают в течение 10 мин. и затем центри-
VII. Замещение аминогруппы на галоид
243
фугируют. Сырой продукт путем центрифугирования промывают двумя
порциями воды по 0,2 мл (гл. I, раздел III,1). После этого добавляют сна-
чала 2 мл горячей воды, а затем по каплям при помешивании 6 н. раствор
едкого натра до растворения твердого вещества. Содержимое пробирки цен-
трифугируют, прозрачную жидкость капиллярной пипеткой переносят
в другую пробирку и затем подкисляют, добавляя по каплям 6 н. соляную
кислоту. Раствор охлаждают и центрифугируют. Выделившиеся кристаллы
промывают тремя порциями воды по 0,2 мл и сушат в пробирке или на бумаж-
ном кружке. Выход составляет 200—220 мг.
Примечание. Тем же способом получают малые количества о-хлор-
и м-хлортолуола [58] и 4-хлор-1,8-динитронафталина [59, 60].
2. Получение йодбензола [61] и лг-йодбензойной кислоты [62]
Раствор 1,4 мл анилина вб.к.-г воды и’6 мл концентрированной соляной
кислоты диазотируют при 0° раствором 1,1г нитрита натрия в 10 мл воды.
К раствору соли диазония добавляют (под тягой) раствор 3 г йодида калия
в 20 мл воды и полученную смесь оставляют стоять в течение 30—60 мин.
Затем добавляют 1 мл концентрированной соляной кислоты и смесь нагре-
вают при 50—60° до прекращения выделения азота. Смесь оставляют стоять
на 10 мин; верхний слой отбрасывают, а нижний, содержащий некоторое
количество воды, подщелачивают, добавляя 6 н. раствор едкого натра.
Жидкость перегоняют с паром (рис. 64—66) до тех пор, пока не соберут 10 мл
дистиллата. Дистиллат экстрагируют двумя порциями эфира по 5 мл. Эфир-
ную вытяжку промывают 2 мл раствора едкого натра (5%-ного) и 3 мл воды,
а затем сушат над 0,2—0,4 г хлорида кальция. Высушенный эфирный экс-
тракт помещают в перегонную колбу и после отгонки эфира собирают фрак-
цию, кипящую при 186—190°. Выход йодбензола составляет 1—1,5 г.
Для приготовления л«-йодбензойной кислоты 100 мг антраниловой кис-
лоты обрабатывают 150 мг монохлорида йода, как описано при получении
дийодсалициловой кислоты.
В микропробирку объемом 3 мл помещают 150 мг полученной сырой
5-йодантраниловой кислоты, 0,5 мл воды, 40 мг нитрита натрия и 0,1 мл
6 н. раствора едкого натра. Смесь перемешивают и охлаждают, затем к со-
держимому пробирки при температуре не выше 20° при перемешивании мед-
ленно добавляют 0,25 мл концентрированной соляной кислоты. Через 5 мин.
содержимое пробирки центрифугируют и капиллярной пипеткой удаляют
большую часть жидкости, покрывающей желтое диазониевое соединение.
Смесь перемешивают и при помощи пипетки ее медленно переносят (чтобы
предотвратить бурное выделение азота) в пробирку объемом 3 мл, содержа-
щую смесь 1 мл 95%-ного этанола и 5 мг тонкоизмельченного судьфата меди,
нагретую до 70°. После того как вся соль диазония добавлена, пробирку
и пипетку споласкивают 0,2—0,4 мл этанола и промывную жидкость присое-
диняют к реакционной смеси. Смесь охлаждают, центрифугируют, осадок
промывают 0,2 мл холодной воды и сушат на воздухе. Выход сырой .и-йод бен-
зойной кислоты составляет 85—100 мг. Неочищенный продукт взбалтывают
с 1 мл горячей воды и1 затем к полученной суспензии добавляют по каплям
водный раствор аммиака до полного растворения кислоты. К полученному
раствору добавляют 5 мг угля и смесь перемешивают в течение 5 мин.
Затем прибавляют небольшое количество промытого асбестового волокна.
Пробирку нагревают и ее.содержимое центрифугируют. Капиллярной пи-
петкой раствор быстро переносят в чистую пробирку и осаждают, прибавляя
по каплям соляную кислоту до pH 2—5 или до изменения цвета конго.Смесь
16*
244
Гл. VII. Галоидирование
охлаждают, центрифугируют, твердое вещество промывают холодной водой
и сушат при 90—100°. Выход составляет 60—80 мг. Температура плавления
чистой лцйодбензойной кислоты 187—188°.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ziegler и др., Ann., 551, 80 (1942).
2. D jerassi, Chem. Revs., 43, 271 (1948).
3. R о s e m и n d и др., Ber., 56, 1262, 2042 (1933).
4. M e r k e г, V о n a, J. Chem. Ed., 26, 613 (1950).
5. Cheronis, J. Chem. Ed., 20, 611 (1943).
6. Linden, Ber., 45, 231 (1912).
7. Ньюман, Фарбан, Хипшер, Синтезы орг. препаратов, сб. 3, стр. 483,
Издатинлит, 1952.
8. Астон, Ньюкирк, Дженкинс, Дорский, Синтезы орг. препаратов,
сб. 3, стр. 322, Издатинлит, 1952.
9. Go we n 1 ос k, Newbold, Spring, J. Chem. Soc., 1945, 622.
10. В a 1 1 a r d, J о h n s о n, J. Am. Chem. Soc., 64, 795 (1942).
11. К h a r a s c h, Brown, J. Am. Chem. Soc., 61, 2142 (1939).
12'. Cutter, Brown, J. Chem. Ed., 21, 443 (1944).
13. D e 1 p a e r e, Bull. soc. chim, Belg., 51, 1 (1942).
14. Kyrides, J. Am. Chern. Soc., 59, 207 (1937).
15. V a n Dorp, Rec. trav. chim., 25, 96 (1906).
16. Ada m s, Ulich, J. Am. Chem. Soc., 42, 599 (1920).
17. Wilds, S h u n k, J. Am. Chem. Soc., 70, 2427 (1948).
18. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 178.
19. A u w e r s, В u t t n e r, Ann., 302, 142 (1898).
20. Raiford, L e Rosen, J. Am. Chem. Soc., 66, 2080 (1944); Hodgson,
Walker, N ixon, J. Chem. Soc., 1933, 1053.
21. Benedict, Ann., 199, 127 (1879).
22. Thiele, E i c h w e d e, Ber., 33, 673 (1900).
23. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 241.
24. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Croweli, New York, 1942,
p. 341.
25. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 179.
26. Cornfort h, Robinson, J. Chem. Soc., 1942, 684.
27. W о о 1 m a n, J. Chem. Soc., 1943, 99.
28. H г о m a t к a, Engel, Ber., 76, 712 (1943).
29. Ruzicka, Stoll, Sehin z, Helv. Chim. Acta, 11, 685 (1928).
30. Рид и др., Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 113, Издатинлит. 1949.
.31. Мак-Юэн, Синтезы орг. препаратов, сб. 3, стр. 111, Издатинлит, 1952.
32. D о г с h е г 1, N a h m, Ber., 76, 635 (1943).
33. Vogel, J. Chem. Soc., 1943, 636.
.34. L e u 1 i e r. Bull. soc. chim. France, 35, 1325 (1925).
.35. Z i n к e, Ber., 58, 330 (1925).
,36. S e i к e 1, J. Am. Chem. Soc.., 62, 1215 (1940).
37. Скотт, Аллеи, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 58, Издатинлит, 1949.
38. Неу, Nicholls, Pritchett, J. Chem. Soc., 1944, 97.
39. Ziegler и др., Ann., 551, 80 (1942).
40. К a г г e г, Schmidt, Helv. Chim. Acta, 29, 573, 1144 (1946).
Литература
245
41. D j е г a s s i, Chem. Revs., 43, 271 (1948).
42. Cope, Fenton, J. Am. Chem. Soc., 73, 668 (1951).
43. Southwick и др., J. Am. Chem. Soc., 72, 1601 (1950).
44. Southwick, Christman, J. Am. Chem. Soc., 74, 1886 (1952).
45. Brjude, W a i g h t, J. Chem. Soc., 1952, 1116.
46. Campaign e, Le Suer, J. Am. Chem. Soc., 70, 1555 (1948).
47. Dittmer и др., J. Am. Chem. Soc., 71, 1201 (1949).
48. M a r i e 1 1 a, Belcher, J. Am. Chem. Soc., 74, 1916 (1952).
49. H e n n e, Zimmer, J. Am. Chem. Soc., 73, 1103 (1951).
50. P а г к и др., J. Am. Chem. Soc., 74, 2189 (1952).
51. Meeker, Vona, J. Chem. Ed., 26, 613 (1949).
52. Michael, Norton, Ber., 11, 108 (1878).
53. Уоллингфорд, Крюге p, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 273, Издатин-
лит, 1949.
54. Вуллетт, Джонсон, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 392, Издатинлит,
1949.
55. Санди н, Дрейк, Леджер, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 198,
Издатинлит, 1949.
56. G о 1 d b е г g, J. Chem. Soc., 1942, 713.
57. Block, Powell, J. Am. Chem. Soc., 65, 1430 (1943).
58. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942,
p. 278.
59. Hodgson, H a t t w a y, J. Chem. Soc., 1945, 543.
60. Hodgson, Walker, J. Chem. Soc., 1933, 1620.
61. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942
p. 275.
62. Уоллингфорд, Крюгер, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 276, Издат-
инлит, 1949.
ГЛАВА
VIII
АЦИЛИРОВАНИЕ, ЭТЕРИФИКАЦИЯ И ГИДРОЛИЗ
I. АЦИЛИРОВАНИЕ
1. Введение
Этот раздел посвящен главным образом способам введения ацетильной,
бензоильной, бензолсульфонильной и n-толуолсульфонильной групп в
оксисоединения с целью изменения растворимости последних. В разделах,
где рассматриваются способы получения производных, имеются подробные
указания по приготовлению главным образом кристаллических ацильных
производных аминов, но не по ацилированию оксисоединений. Приготовле-
ние микроколичеств ацетильных, бензоильных, бензолсульфонильных и п-то-
луолсульфонильных производных аминов и аминокислот описано в гл. XVI,
разделы VI,2—4 и VI 1,3; получение анилидов и и-толуидидов карбо-
новых кислот путем ацилирования описано в гл. XVI, раздел XI,2. Более
подробное рассмотрение реакции ацилирования, включая способы введения
групп RCO в ароматические соединения по реакции Фриделя—Крафтса
и путем этерификации, выходит за рамки этой книги.
Ацилирование микроколичсств веществ почти полностью основано на
использовании хлорангидридов и ангидридов кислот. Так, например, фури-
ловый спирт можно ацилировать уксусной кислотой и ацетатом натрия
в бензоле [11, однако при работе с микроколичествами спирта выход повы-
шается, если применить уксусный ангидрид и ацетат натрия 12]. Вообще
ацилирование микроколичеств веществ проводится путем нагревания с хлор-
ангидридом или ангидридом кислоты в безводных растворителях, как,
например, изопропиловом эфире, четыреххлористом углероде или бензоле.
Наряду с другими растворителями широкое использование в качестве рас-
творителя и акцептора протонов имеет пиридин, за исключением тех слу-
чаев, когда присутствие основания вызывает нежелательные побочные реак-
ции. Так, например, Зейкель [3] показал, что 3,5-дихлорсульфаниламид
в основной среде ацилируется прежде всего по группе SO2NH2 (положение
N(), в то время как при добавке к уксусному ангидриду небольших количеств
серной кислоты ацилирование проходит в первую очередь по аминогруппе
(положение N4). При более высокой концентрации серной кислоты ацили-
рование проходит по обеим группам. Согласно Зинти [4], при действии аро-
матических сульфохлоридов и хлорангидридов карбоновых кислот на4,5-ди-
гидроимидазол в присутствии водной щелочи происходит размыкание коль-
ца; для проведения ацилирования необходимо взять эквивалентное коли-
чество щелочи и вести процесс при 0—КУЙ Таким образом, при ацилирова-
нии соединений с неустойчивыми структурами следует учитывать влияние
I. Ацилирование
247
избытка щелочи, применяемой при бензоилировании, и избытка пиридина,
используемого при ацилировании. При ацилировании енолов енолят натрия
или серебра вводят в реакцию с хлорангидридами в изопропиловом эфире
15, 6].
В качестве катализаторов при ацилировании используются концентри-
рованная серная кислота, безводный хлористый цинк, ацетат натрия и трех-
фтористый бор. Последний был использован для ацилирования микроколи-
честв веществ, содержащих трудно ацилируемые гидроксильные группы
[7]. Хлорная кислота была применена для ускорения ацилирования гидрок-
сильной группы и для одновременного подавления реакции по «-амино-
группе оксиаминокислот [8]. Ацилирование полиоксисоединений, особенно
углеводов, требует специальных условий. Хотя детальное описание послед-
них выходит за рамки настоящей книги, однако некоторые общие приемы,
такие, например, как защита первичной гидроксильной группы путем три-
фенилметилирования, будут рассмотрены ниже.
При ацилировании а-аминокислот с целью их идентификации (гл. XVI,
раздел VII) следует обратить внимание на возможность рацемизации опти-
чески активных аминокислот при действии ацилирующих агентов, что было
доказано в ряде работ [8, 9]. Для препаративной работы весьма желательно
проводить ацилирование в условиях, при которых рацемизация не имела бы
места [10—12], поскольку ацилированные аминокислоты часто используются
при синтезе пептидов. Ацилирование И,Ь-форм приобрело важное значе-
ние, поскольку недавно был разработан асимметрический энзимный гидро-
лиз ацильных производных. В результате стали доступными заметные коли-
чества синтетических D- и L-аминокислот [13].
Различные синтезы пептидов при помощи реакций N-замещенных ами-
нокислот легко применить и для полумикроколичеств. Это особенно важно
для работ, в которых исследуются различные пути подхода к синтезу отдель-
ных пептидов. Использование при синтезе пептидов ацилалкилкарбонатов
в качестве ацилирующих агентов [14, 15], по-видимому, пригодно и для
малых количеств, поскольку реакцию проводят в толуоле или хлороформе
и продукты легко выделяются.
2. Ацилирование аминокислот
Способ А предназначен в основном для количеств больше 100 мг, а спо-
соб А—для количеств 1—10 мг. В зависимости от природы аминокислоты
и ее растворимости может возникнуть необходимость некоторых изменений
этих методов.
А. Способ А [16]
Добавление ангидрида и щелочи двумя порциями, регулирование pH
и температуры, как описано ниже, необходимы для предотвращения раце-
мизации [12]. В микропробирке объемом 3 мл, снабженной резиновой проб-
кой, приготовляют суспензию 1 ммоля аминокислоты (около 100 мг) в 1 мл
воды. Пробирку охлаждают приблизительно до 10° и к ее содержимому
в течение 5 мин. двумя порциями добавляют 2,5 ммоля уксусного ангидрида.
После каждой порции уксусного ангидрида сейчас же добавляют 1 мл
0 н. раствора едкого натра. После добавления каждой порции пробирку
энергично встряхивают; температуру поддерживают в интервале от 10 до
15°, а значение pH—между 8,0 и 10,0. Перед внесением реагентов к раствору
прибавляют 1 каплю универсального индикатора. Общее количество добав-
248 Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз
ленной щелочи должно быть равно 6 ммолям. Смесь часто встряхивают во
время введения реагентов и еще несколько минут после окончания загрузки.
Далее содержимое пробирки подкисляют 6 н. соляной кислотой до значе-
ния pH 3—4 и помещают на 4—5 час. в холодную баню или на ночь в холо-
дильник. Затем реакционную смесь центрифугируют и жидкость переносят
в другую пробирку. Кристаллы промывают дважды по 0,2 мл ледяной воды
и промывные воды соединяют с жидкостью, полученной при центрифугиро-
вании. Кристаллы сушат при 100°, а оставшуюся жидкость выпаривают
досуха, пропуская над ней теплый воздух. Остаток экстрагируют
0,5—1 мл горячей воды и по охлаждении получают еще некоторое коли-
чество ацетильного производного. Общий выход составляет приблизительно
0,8—0,9 ммоля.
В видоизмененном методе применяют натриевую соль аминокислоты
и 5—6 ммолей щелочи.
Б. Способ Б
В пробирке длиной 7,5 мл, снабженной резиновой пробкой, приготов-
ляют суспензию 0,1 ммоля серебряной соли аминокислоты в 3 мл сухого
изопропилового эфира, добавляют 0,11 ммоля ацетилхлорида и полученную
смесь несколько раз встряхивают в течение 15 мин. (после каждого встря-
хивания пробирку на мгновение приоткрывают, осторожно вынимая пробку).
Пробирку оставляют стоять на 1 час, время от времени встряхивая ее содер-
жимое. После этого испаряют эфир досуха. Остаток нагревают с 1 л/л воды,
центрифугируют и полученную жидкость удаляют капиллярной пипеткой.
Остаток снова экстрагируют 1 мл горячей воды и оставляют для получения
дополнительного количества продукта. Соединенные порции жидкости,
полученные при центрифугировании, выпаривают до тех пор, пока не начнет-
ся кристаллизация. Затем раствор охлаждают и центрифугируют. Кристал-
лы промывают 0,2 мл ледяной воды и высушивают при 100°. Соединенные
порции жидкости, полученные при центрифугировании, и промывные воды,
используют для дополнительной экстракции продукта из твердого остатка.
Выход составляет приблизительно 0,07—0,09 ммоля.
В. Гиппуровая кислота
В^пробирку длиной 7,5 см (снабженную пробкой из красной резины
или, еще лучше, стеклянной пришлифованной пробкой) помещают 10 мг
глицина, 0,6 мл раствора едкого натра и 0,02 мл бензоилхлорида. Пробирку
закрывают пробкой и встряхивают в течение приблизительно 1 мин., затем
встряхивание продолжают с интервалами еще 5 мин. После каждого встря-
хивания пробирку охлаждают, погружая в водопроводную воду, и затем
осторожно вынимают пробку под тягой. Смесь оставляют стоять в течение
10 мин., после чего осторожно подкисляют до pH 5 (по лакмусовой бумажке
или добавляя к раствору 1 каплю универсального индикатора), прибавляя
по каплям разбавленную кислоту. Далее пробирку охлаждают, ее содержи-
мое центрифугируют, удаляют жидкость, а кристаллы промывают дважды
несколькими каплями воды. В пробирку добавляют около 0,1 мл воды и по-
лученную смесь нагревают на микропламени почти до кипения. Поддержи-
вая температуру около 100°, добавляют порциями воду по 1—2 капли до
тех пор, пока твердое вещество не растворится. Затем в пробирку прибав-
ляют около 1 мл этанола, горячий раствор центрифугируют в течение несколь-
ких секунд и капиллярной пипеткой быстро переносят в чистую пробирку.
I. Ацилирование
249
Чтобы избежать кристаллизации раствора при перенесении из одной про-
бирки в другую, капиллярную пипетку предварительно нагревают или
промывают спиртом. Далее пробирку помещают на деревянную подставку
и дают медленно охладиться. Через 1 час центрифугированием отделяют
кристаллы, промывают их 0,05 мл холодной воды и затем сушат в пробирке.
Выход составляет около 10—12 мг. Температура плавления полученного
продукта 186—187°.
Примечание. При использовании полумикроколичеств соотношение
компонентов остается тем же; однако количество бензоилхлорида увели-
чивается на 10—12%. Сырой продукт отфильтровывают, экстрагируют
1—2 мл кипящего четыреххлористого углерода для удаления адсорбирован-,
ного бензоилхлорида, сушат на воздухе и перекристаллизовывают из воды.
3. Ацетоминдальная кислота
В маленькую перегонную пробирку (рис. 46) загружают 1,5 мл ацетил-
хлорида и 1 г миндальной кислоты. Пробирку нагревают в течение 10 мин.
при 40°, затем температуру водяной бани постепенно повышают до 60°
с целью полной отгонки избытка ацетилхлорида. После этого в пробирку
прибавляют 3 мл бензола,,смесь нагревают до кипения и добавляют еще бен-
зола до полного растворения осадка. Затем пробирку охлаждают, закры-
вают пробкой и оставляют стоять на 24—28 час. Перед фильтрованием
смесь охлаждают в течение 1 часа при 0°. Выход составляет около 1 г;
т. пл. 78—79°.
При ацилировании менее 500 мг лучше всего с самого начала в качестве
растворителя использовать бензол. Смесь 100,игминдальной кислоты, 0,15 мл
ацетилхлорида и 5 мл сухого бензола кипятят в течение 20—30 мин. в ма-
ленькой Перегонной пробирке, снабженной обратным холодильником вместо
термометра. Затем холодильник убирают и отгоняют 3 мл бензола. Остав-
шуюся смесь оставляют стоять на 24 часа. Если кристаллы при этом не вы-
падают, то отгоняют еще 1 мл бензола.
4. Ацилирование холестерина
Ацилирование проводят путем нагревания [17] 1г холестерина с 1,5 мл
уксусного ангидрида в течение 1 часа. Затем реакционную смесь охлаждают
и выпавшие кристаллы промывают холодным метанолом. Выход составляет
приблизительно 1 г. Температура плавления продукта 114—115°.
n-Толуолсульфохолестерин приготовляют путем нагревания смеси
500 мг холестерина, 250 мг n-толуолсульфохлорида и 3 мл чистого сухого-
пиридина до полного растворения холестерина. Раствор оставляют стоять,
на ночь и затем разбавляют 5 мл воды. Твердое вещество отфильтровывают,,
промывают сначала 2 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты, затем дважды по-
2 мл 0,1 н. раствора едкого натра и наконец сушат. Выход составляет 500—
550 мг. Для тозилирования нескольких миллиграммов смесь эквимолеку-
лярных количеств холестерина и п-толуолсульфохлорида, 2 мл сухого бен-
зола или четыреххлористого углерода и нескольких капель пиридина кипя-
тят с обратным холодильником в течение 1 часа. Затем отгоняют раствори-
тель и остаток растворяют в 4 мл изопропилового эфира. Эфирную вытяжку
промывают сначала 1 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты, а затем двумя
порциями по 1 мл 0,1 н. раствора едкого натра. После этого отгоняют рас-
творитель. Те же операции используют и при бензоилировании.
250
Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз
5. Избирательное ацилирование сахаров
А. Тетраацетил-б-трифенилметилф-С-глюкоза [18—20]
В пробирку длиной 20 см помещают 1 г безводной глюкозы, 1,61 г
трифенилхлорметана и 4,5 мл чистого пиридина (высушен над окисью ба-
рия). Пробирку закрывают резиновой пробкой, через которую проходит
хлоркальциевая трубка. Полученную смесь нагревают на паровой бане
или в металлическом нагревательном блоке (рис. 115, гл. III). После того
как растворение закончено, добавляют 3 мл уксусного ангидрида и про-
бирку оставляют стоять в течение 12 час. Затем смесь при помощи капил-
лярной пипетки по каплям вводят к 85 мл ледяной воды, содержащей 4,5 мл
уксусной кислоты. После добавления каждой капли смесь энергично пере-
мешивают. Раствор оставляют стоять в ледяной бане на 1 час, время от вре-
мени перемешивая. Твердое вещество отфильтровывают, тотчас же смеши-
вают с 80 мл ледяной воды и высушивают на кружке из фильтровальной
бумаги. Высушенное вещество обрабатывают 5 мл эфира. Нерастворивший-
ся остаток растворяют приблизительно в 25 мл горячего 95%-ного этанола
и обрабатывают 50 мг угля. Горячий раствор фильтруют с отсасыванием.
Прозрачный раствор охлаждают в течение 30 мин. и затем фильтруют. Выход
составляет 120—140 мг. Продукт можно использовать непосредственно для
следующего синтеза. При перекристаллизации из этанола получают кри-
сталлы с т. пл. 166—166,5°.
Б. 1,2,3-Тетраацетил-р-Ц-глюкоза [19, 20]
В пробирке длиной 20 см приготовляют раствор 1,2,3,4-тетраацетил-
6-трифенилметил-Р-П-глюкозы в4,5ш уксусной кислоты путем нагревания
на водяной бане. Затем раствор охлаждают до 10° и к нему добавляют 0,4 мл
насыщенного раствора бромистого водорода в уксусной кислоте. Пробирку
закрывают пробкой и ее содержимое встряхивают в течение 45 сек. Раствор
фильтруют для удаления осадка трифенилбромметана. Фильтрат выливают
в 20 мл холодной воды и затем экстрагируют двумя порциями хлороформа
по 3 или 4 мл. Вытяжку промывают тремя порциями ледяной воды по 2 мл,
сушат над безводным сульфатом натрия и фильтруют. Пробирку споласки-
вают 2 мл сухого хлороформа. Раствор помещают в перегонную колбу для
дистиллации и перегоняют в вакууме при комнатной температуре. Остаток
в колбе смешивают с 2,5 мл эфира. При потирании стеклянной палочкой
о стенки колбы сиропообразный остаток кристаллизуется. Эфир сливают
и в колбу по каплям приливают хлороформ до тех пор, пока осадок полностью
не растворится. К прозрачному раствору медленно добавляют эфир до начала
кристаллизации. В этот момент смесь охлаждают, продукт отфильтровывают,
промывают небольшим количеством эфира и сушат. Выход составляет при-
близительно 300 мг. Кристаллический продукт плавится при 1.28—129°.
Примечание. Общий метод ацилирования вторичных гидроксильных
групп, предложенный Хельферихом [19], основан на защите первичной
гидроксильной группы путем введения трифенилметильной группы с после-
дующим ее удалением. Этот метод лучше всего иллюстрировать на примере
получения 2-п-нитробензоата глицерина и других моноглицеридов. Для
приготовления бне-трифенилметилглицерина в пробирке длиной 20 см,
снабженной хлоркальциевой трубкой, нагревают при 90—100° в течение
1 часа 2 г трифенилхлорметана и 3,4 г глицерина в 4,5 мл пиридина. Охлаж-
денную смесь прибавляют к 25 мл ледяной воды и перемешивают до тех пор,
пока маслообразный продукт не затвердеет. Получается около 1,4 г бис-три.
I. Ацилирование
251
фенилметильного производного. Полученное соединение сушат на воздухе,
растворяют в 5 мл сухого пиридина и по каплям добавляют при перемеши-
вании к раствору 65 мг n-нитробензоилхлорида в 4 мл пиридина при темпе-
ратуре 0—5°. Реакционную смесь оставляют стоять при комнатной темпера-
туре в течение 48 час., затем охлаждают до 0° и обрабатывают 2 мл ледяной
воды для разложения хлорангидрида. Далее смесь экстрагируют двумя пор-
циями эфира по 5 мл. Эфирные вытяжки промывают сначала 2 мл насыщен-
ного раствора бисульфата натрия, затем 2 мл раствора бикарбоната натрия
и наконец высушивают над сульфатом натрия. Эфир отгоняют, остаток рас-
творяют в 3 мл хлороформа и полученный раствор разбавляют 14 мл петро-
лейного эфира. При этом выпадает около 1 г кристаллов 2-п-нитробензоиль-
ного производного. В пробирке длиной 20 см приготовляют суспензию 1 г
тонкоизмельченного n-нитробензоилпроизводного в 3 мл ледяной уксусной
кислоты. Затем суспензию обрабатывают 0,5 мл насыщенного раствора бро-
мистого водорода в уксусной кислоте. Время от времени в течение 15 мин.
смесь энергично встряхивают. Выпавший трифенилбромметан отфильтро-
вывают и к фильтрату добавляют 20 мл ледяной воды. Смесь экстрагируют
двумя порциями хлороформа по 5 мл. Хлороформный раствор промывают
сначала водой, затем 2 мл раствора бикарбоната натрия и высушивают над
сульфатом натрия. Растворитель отгоняют и остаток растворяют в 2—Змл
этилацетата. При добавлении петролейного эфира выделяется 2-п-нитро-
’бензоат глицерина. Выход составляет около 50 мг.
6. Исчерпывающее ацилирование сахаров
А. Пентаацетил-а-В-глюкоза [21]
В пробирку длиной 15 см, снабженную обратным холодильником,
загружают 2,5 мл уксусного ангидрида и 100 мг порошкообразного плавле-
ного хлористого цинка. Пробирку нагревают на паровой бане. Через 5 мин.
к содержимому пробирки при осторожном покачивании добавляют неболь-
тпими порциями 500 мг глюкозы. Смесь нагревают в течение 1 часа на паровой
бане и затем выливают в 2,5 мл холодной воды. Выделившееся масло при
охлаждении и помешивании затвердевает. Зернистую массу отфильтровы-
вают, промывают водой и перекристаллизовывают из метанола. Получают
около 700—750 мг кристаллов с т. пл. 100—111°.
Б. Пентаацетилф-В-глюкоза [21]
(Поступают как и в предыдущем синтезе, только вместо хлористого цинка
берут ацетат натрия (250 мг). Получают приблизительно 800 мг кристаллов
с т. пл. 132°.
В. Фенилозазон тетраацетил-В-галактозы [81
В пробирку длиной 20 см, снабженную резиновой пробкой, помещают
смесь 500 мг фенилозазона D-галактозы, 1 мл уксусного ангидрида и 3 мл
пиридина. Смесь встряхивают с интервалами в течение 15 мин. и оставляют
стоять на ночь, после чего красно-коричневый раствор выливают в 70 мл
ледяной воды. Твердое вещество отфильтровывают. Сырой продукт перекри-
сталлизовывают из горячего абсолютного этанола. Получают 400—450 мг
кристаллов, плавящихся при 178—179° с разложением. Выход составляет
400—450 мг.
252
Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз
7. Получение ацилированных сульфаниламидов
А. М4-Ацетилсульфаниламид (к-ацетаминобензолсульфамид) [22]
Это соединение получают путем введения хлорсульфонильной группы?
в ацетанилид, в результате чего образуется п-ацетаминобензолсульфо-
хлорид, который при аммонолизе превращается в л-ацетаминобензолсуль-
фамид или М4-ацетилсульфаниламид. Синтез проводят в перегонной колбе
емкостью 10 мл, снабженной корковой пробкой и соединенной с пробиркой,,
наполненной водой для поглощения хлористого водорода (рис. 186). 1 г сухо-
го ацетанилида осторожно расплавляют в перегонной колбе на микропла-
мени. Колбу вращают так, чтобы расплавленный ацетанилид при затверде-
вании равномерно покрыл дно колбы. Затем прибавляют 2,5 мг хлорсульфо-
новой кислоты и колбу немедленно закрывают пробкой. Для предотвращения
бурной реакции колбу опускают в стакан с холодной водой. После раство-
рения большей части ацетанилида под колбу подставляют небольшую водя-
ную баню и смесь нагревают в течение 15 мин. при 80—90°. Затем содержи-
мое колбы охлаждают и выливают при энергичном перемешивании в стакан,
содержащий 10 г льда и 10 мл воды. В колбу вводят 5 г льда и встряхивают ее
вращательным движением. Образовавшийся твердый продукт размельчают
длинной палочкой и переносят в стакан. Через 10 мин. массу фильтруют и
промывают тремя порциями воды по 2 мл. Влажный осадок отжимают, пере-
носят в пробирку, содержащую 3 мл концентрированного водного раствора
аммиака, и хорошо перемешивают с интервалами приблизительно 5 мин.
После этого смесь нагревают в течение 15 мин. при 50—60° и затем охлажда-
ют. Амид отфильтровывают, промывают холодной водой и сушат на кружке
фильтровальной бумаги. Продукт перекристаллизовывают из смеси спирта
и воды. Выход составляет приблизительно 650—750 мл. Полученные кристал-
лы плавятся при 214°.
КЧ-Ацетилсульфаниламид более легко получается [23] моноацетили-
рованием продажного сульфаниламида. Около 100 мг сульфаниламида осто-
рожно кипятят с 0,05 мл уксусного ангидрида на микропламени в течение
2—3 мин. Затем реакционную смесь разбавляют водой, фильтруют и полу-
ченный продукт перекристаллизовывают из водно-спиртовой смеси. Выход
составляет 80—90 мг.
Б. N1-Д о деканои л-ЬН-ацетилсульфани ламид
(я-ацетаминобензолсульфамидододеканоил) [24]
В пробирку длиной 15 см, снабженную термометром, доходящим до
дна, помещают смесь 250 мг тонкоизмельченного №-ацетилсульфаниламида
и 1 мл пиридина. Реакционную смесь нагревают до 90°, после чего длинной
капиллярной пипеткой, конец которой почти достигает поверхности жидко-
сти в пробирке, добавляют 0,2 г додеканоилхлорида. После этого, поддер-
живая температуру в пределах 100—110°, добавляют еще 250 мг ацетил-
сульфаниламида и затем 0,25 г додеканоилхлорида. Температуру в течение
10 мин. поддерживают в пределах 100—110°, после чего реакционную смесь
разбавляют 3 мл воды, содержащей 0,5 мл концентрированной соляной кис-
лоты. Пробирку охлаждают, зернистое твердое вещество отфильтровывают
и промывают водой. Суспензию полученного продукта в 5 мл воды нагре-
вают и добавляют к ней по каплям при перемешивании 10%-ный раствор
едкого натра до растворения твердого вещества. К раствору добавляют около
20 мг угля, затем его фильтруют и подкисляют. Выпавший продукт отфиль-
I. Ацилирование
253
тровывают и перекристаллизовывают из смеси спирта и воды. Выход состав-
ляет 400—450 мг. ' '
Примечание. Тот же метод использовался для приготовления некоторых
диацетилсульфаниламидов. ЬР-Ацетилсульфаниламиды получаются при
осторожном гидролизе диацетильных производных. АЧ.АЕ-Диацетильные
производные образуются при нагревании АЕ-производных с уксусным анги-
дридом.
Образование моноацетил- и диацетилпроизводных было использовано
для идентификации сульфаниламида. Для этой цели на предметное стекло
микроскопа помещают несколько кристаллов (1—2 мг) сульфаниламида
и каплю ангидрида кислоты. Через 5 мин. избыток ангидрида удаляют при
комнатной температуре, ацетильное производное промывают каплей эфира
и определяют температуру плавления (214°). Если взять 2 капли уксусного
ангидрида и смесь прокипятить над микропламенем, то при охлаждении
получают кристаллы диацетилсульфаниламида. Продукт, промытый эфи-
ром, плавится при 240—242°.
В. Ацетилхлорсульфаниламиды [24]
А14-Ацетил-3,5-дихлорсульфаниламид получают путем добавления 500 мг
3,5-дихлорсульфаниламида (гл. VII, раздел V, 1) к 0,5 мл уксусного ангид-
рида, содержащего 1 X концентрированной серной кислоты при комнатной
температуре. Смесь хорошо перемешивают стеклянной палочкой до превра-
щения ее в кристаллическую массу, после чего оставляют стоять на 30—
45 мин., добавляют приблизительно 5 мл насыщенного раствора бикарбо-
ната натрия и затем твердого бикарбоната натрия до тех пор, пока смесь
не будет показывать щелочной реакции. Твердый продукт отфильтровывают
и промывают водой. Выход составляет 400—470 мг. Неочищенный продукт
плавится при 230—240'.
АР-Ацетильное производное получают при нагревании 250 мг 3,5-ди-
хлорсульфаниламида с 0,12 мл уксусного ангидрида и 0,35 мл пиридина
на паровой бане в течение 15 мин. Затем смесь разбавляют 2 мл воды и 1 мл
концентрированной соляной кислоты, перемешивают, охлаждают, филь-
труют и промывают водой. Выход АР-ацетильного производного, плавяще-
гося при 209,5—210,5°, составляет около 280 мг. При перекристаллизации
из 25%-ного спирта получают чистый продукт с т. пл. 196—197°.
Диацетильное производное получают при кипячении 1 ммоля 3,5-ди-
хлорсульфаниламида с 3,2 ммолями уксусного ангидрида, содержащего
10 X концентрированной серной кислоты на каждые 0,5 мл ангидрида. Про-
дукт плавится при 198,5—200°.
Г. 9-Ацетилантрацен
Реакцию ацилирования вшрисутствии катализатора—хлористого^алю-
миния можно проиллюстрировать на примере получения 9-ацетилантрацена
[25]. Ацилирование тиофена [26] в присутствии четыреххлористого олова
является другим примером реакции ацилирования, идущей через образова-
ние промежуточного соединения.
В сухую пробирку длиной 15 или 20 см, снабженную корковой пробкой
с хлоркальциевой трубкой, загружают 100 мг очищенного антрацена, 1 мл
безводного бензола и 0,25 мл очищенного ацетилхлорида. Пробирку погру1-
жают в смесь льда с солью. Затем в совершенно сухой пробирке длиной
7,5 мл, снабженной пробкой, быстро отвешивают 150 мг безводного хлори-
254
Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролин
стого алюминия. Хлористый алюминий вносят в пробирку двумя порциями,
приподнимая на момент пробку с хлоркальциевой трубкой. После добавле-
ния каждой порции содержимое пробирки встряхивают приблизительно
в течение 1 мин. В последующие 10 мин. пробирку время от времени
встряхивают и затем погружают в стакан с ледяной водой и дают нагреться
приблизительно до 10°. Красное комплексное соединение фильтруют через
фильтровальную воронку, изображенную на рис. 14, или через воронки,
изображенные на рис. 12 или 13, в которые вкладываются или кружок
из фильтровальной бумаги, или стеклянная ткань. Красный комплекс про-
мывают двумя порциями сухого бензола по 1 мл и затем быстро перемеши-
вают в стакане емкостью 50 мл со смесью 2 мл ледяной воды и 2 мл концен-
трированной соляной кислоты. Смесь оставляют стоять в течение 20 мин.
и затем фильтруют. Кружок фильтровальной бумаги с сырым продуктом
переносят в микропробирку длиной 7,5 мл и осадок осторожно кипятят
с 2 мл 95%-ного этанола. Кружок фильтровальной бумаги удаляют, а со-
держимое пробирки центрифугируют. Жидкость капиллярной пипеткой
(см. гл. I, раздел 111,1) быстро переносят в другую микропробирку, кото-
рую затем охлаждают. Содержимое микропробирки центрифугируют,
жидкость отбрасывают, а к оставшимся кристаллам добавляют по каплям
кипящий этанол до полного растворения. Затем добавляют одну каплю воды,
пробирку закрывают пробкой и оставляют на ночь на льду. Жидкость уда-
ляют, а выпавшие кристаллы промывают несколькими каплями 50%-ного
этанола и сушат в той же пробирке. Выход составляет 45—55 мг. Про-
дукт плавится при 74—75°.
II. ЭТЕРИФИКАЦИЯ
Введение
Хорошо известные макрометоды получения сложных эфиров взаимодей-
ствием кислот со спиртами пригодны для полумикроколичеств. Размеры
специальной аппаратуры, сконструированной для этой цели, могут быть
уменьшены [27—30]. Для приготовления 2—5 г сложного эфира можно поль-
зоваться также простыми приборами для работы с полумикроколичествами
веществ. Сложные эфиры, которые при комнатной температуре представ-
ляют собой твердые тела, могут быть с успехом получены при загрузке ис-
ходных веществ 50—100 мг и даже меньше*. Однако при получении боль-
шинства жидких сложных эфиров встречаются трудности вследствие потерь
при фракционировании веществ в количествах меньше 2 г. Эти потери могут
быть часто уменьшены применением аппаратуры для микросублимации.
Ввиду этих затруднений для приготовления миллиграммовых количеств
жидких сложных эфиров применяют следующие специальные методы:
а) реакции между хлорангидридами или ангидридами кислот, с одной сто-
роны, и спиртами или алкоголятами—с другой; б) реакции между солями
кислот и алкил-, арилалкилгалоидными соединениями или алкилсульфа-
тами; в) реакции между кислотами и диазометаном или другими диазопро-
изводными углеводородов. Во всех этих методах применение инертных рас-
творителей и легкость выделения продуктов реакции позволяют снизить,
потери до минимума.
Реакция спиртов с ангидридами ограничена немногими ангидридами,
которые могут быть куплены или легко получены в лаборатории. С другой
* Подробное описание получения многих твердых сложных эфиров дается ниже,,
в гл. XVI, разделы II, 2, III, 2А, VII, 2 и IX, 3.
II. Этерификация
255-
СТОрОНЫ, поскольку приготовление микроколичеств хлорангидридов менее
сложно, чем ангидридов, в первую очередь следует обсудить возможность
использования алкоголиза хлорангидридов кислот в инертных растворите-
лях. Если взять эквимолекулярные количества «чистых веществ», то обычно-
после испарения растворителя и сушки продукта в эксикаторе над едким
натром (для удаления следов хлористого водорода) получают сложный
эфир в сравнительно чистом виде. Выбор растворителя зависит от темпера-
туры кипения эфира. При испарении растворителя всегда неизбежны потери,
которые в случае эфиров, обладающих заметным давлением паров, могут
достигать 50%, если количество эфира меньше 500 мг. Хотя при этерифика-
ции можно использовать большое количество различных инертных раство-
рителей, однако в большинстве случаев для этой цели наиболее подходят
изопропиловый эфир, бензол и четыреххлористый углерод. Для низкоки-
пящих сложных эфиров можно использовать диэтиловый эфир, а для высо-
кокипящих сложных эфиров—толуол или ксилол.
Большей частью в случае соединений, обладающих низким давлением
паров, реакцию между хлорангидридом и спиртом проводят без раствори-
теля. В этом случае для завершения реакции требуется больше времени,
чем в случае использования растворителей; однако этот метод применим
для низкокипящих и неустойчивых соединений.
Реакция между хлорангидридом и спиртом неприменима, если в этих
соединениях присутствуют другие реакционноспособные, функциональные
группы. Так, например, Ружичка и сотрудники [311 установили, что реак-
ция между хлорангидридом и р-диалкиламиноэтанолами непригодна для
получения диалкиламиноэтиловых эфиров желчных кислот, поскольку гид-
роксильные группы желчных кислот перед этерификацией необходимо защи-
тить формилированием, а при деформилировании происходит частичный
гидролиз сложных эфиров. Поэтому этот тип эфиров лучше получать реакци-
ей p-диалкиламиноэтилхлоридов с солями щелочных металлов. Так, напри-
мер, натриевая соль Д5-3-р-оксихоленовой кислоты (3,75 г), получающаяся
при испарении раствора этой кислоты с этилатом натрия, реагирует с Р-ди-
этиламиноэтилхлоридом с образованием Р-диэтиламиноэтилового эфира
Д5-3-р-оксихоленовой кислоты. Кроме солей щелочных металлов, можно
использовать серебряные соли, особенно если в качестве галоидного соеди-
нения применяют йодид [32]. В этом случае вместо приготовления серебря-
ной соли свободную кислоту обрабатывают йодидом и окисью серебра [33].
Использование диалкилсульфатов для этерификации ограничено немногими
доступными представителями этой группы соединений. Однако даже они
могут быть использованы только для этерификации полумикроколичеств.
Этерификация при помощи диазометана [34—36] и диазоэтана с успехом
применена для получения микроколичеств метиловых и этиловых эфиров,
которые трудно получить другими методами. Поскольку реакция протекает
при комнатной или более низкой температуре, ее можно использовать для
этерификации неустойчивых соединений. Раствор вещества в эфире или дру-
гом инертном растворителе обрабатывают титрованным эфирным раствором
диазометана, титр которого устанавливают добавлением к определен-
ному объему раствора точно взвешенного количества бензойной кислоты
и последующего титрования избытка непрореагировавшей бензойной кисло-
ты титрованным раствором щелочи. Работа с диазометаном и его гомологами
требует внимания и осторожности. Диазосоединения в высшей степени ток-
сичны (даже небольшие количества приводят к нарушению чувствительно-
сти). Следует приготовлять растворы диазосоединений в эфире и хранить
их в холодильнике. В течение нескольких недель эфирные растворы диазо-
256
Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз
соединений вполне стабильны, после чего начинается медленное разложе-
ние. Несмотря на указанные ограничения, этот метод в руках опытного
работника превосходно оправдывает себя при препаративной работе с ми-
кроколичествами веществ. Получение диазометана* из нитрозометилмоче-
вины описано Арндтом в «Синтезах органических препаратов» [36], а из
N-нитрозо-р-метиламиноизобутилметилкетона и изопропилата натрия или
натриевого производного циклогексанола—Редеманом, Райсом, Робертсом
и Уордом [37]. Второй метод следует предпочесть первому, поскольку нитро-
зоаминокетон, по-видимому, более устойчив, чем нитрозометилмочевина.
Последнее соединение следует хранить при температуре ниже 20°. Оказа-
лось выгодным готовить 2,5 г нитрозоаминокетона [37] взаимодействием
2 мл 30%-ного водного метиламина с 1,5 г окиси метизила и затем неочищен-
ный продукт действием изопропилата натрия сразу превращать в диазоме-
тан. Этим способом получают эфирный раствор,
Рис. 188. Установка
для получения сложных
эфиров в микроколиче-
ствах.
содержащий 300—350 мг диазометана, который
используют немедленно.
Способы получения микроколичеств п-нитро-
бензоатов, 3,5-динитробензоатов и 2-нитрофтала-
тов как характерных производных спиртов будут
разобраны в гл. XVI, раздел II. Получение п-ни-
тробензиловых, фенациловых и аналогичных твер-
дых сложных эфиров реакцией между солями ще-
лочных металлов и солями галоидоводородных
кислот описано в гл. XVI, раздел 1Х,3.
2. Получение миллиграммовых количеств сложных
эфиров [36]
Реакция между хлорангидридами кислот и
оксисоединениями пригодна для получения 5—
500 мг многих сложных эфиров. Галоидангидриды
обычно представляют собой едкие жидкости, по-
этому в реакционную камеру прибора, изображен-
ного на рис. 188, вносят капиллярной пипеткой
приблизительно необходимое количество очищен-
ного хлорангидрида, а затем закрывают кран и
производят точное взвешивание прибора с наве-
ской хлорангидрида. Эквимолекулярное коли-
чество твердого оксисоединения отвешивают на
вощеной бумаге и добавляют к галоидангидриду так, чтобы частички
оксисоединения не попадали на стенки сосуда. Жидкое оксисоединение вно-
сят при помощи калиброванной микропипетки, которую предварительно
проверяют, взвешивая вычисленный объем жидкости в тарированном сосуде.
Таким образом удается внести требуемое эквимолекулярное количество
оксисоединения (ошибка ничтожно мала). После этого кран поворачивают
так, чтобы реакционная камера была соединена с осушительной камерой,
содержащей твердый едкий натр или едкое кали, и всю систему оставляют
стоять в течение 24—48 час. В случае твердых соединений реакционный со-
суд осторожно нагревают микрогорелкой до расплавления вещества. Если
реакционная смесь затвердевает, то реакционную камеру осторожно откры-
вают, содержимое измельчают в порошок и время от времени перемешивают.
* О новом изящном методе получения диазометана см. [38J.
II. Этерификация
257
В случае жидких сложных эфиров реакционный сосуд, слегка наклонив,
вращают так, чтобы распределить жидкость по всей нижней части реакцион-
ной камеры. Получающийся продукт не требует никакой очистки, за исклю-
чением достаточно полного удаления хлористого водорода, следы которого
иногда остаются даже после продолжительного высушивания. Однако,
как показывает определение показателя преломления, последнее обстоя-
тельство, по-видимому, не влияет заметным образом на чистоту сложного
эфира. Твердые эфиры очищают перекристаллизацией.
А. Фенилбензоат
В сосуд загружают 50 мг свежеперегнанного бензоилхлорида и 33,4 мг
фенола. Сосуд нагревают в течение нескольких минут и затем оставляют
стоять 2—3 часа, после чего твердый продукт разбивают микрошпателем
на куски и оставляют на ночь. На следующий день около 5 мг твердого ве-
щества перекристаллизовывают на часовом стекле. Температура плавления
перекристаллизованного продукта 69,5—70,5°, а неперекристаллизован-
ного—68—69°. Выход составляет 60 мг.
Примечание. Выход чистого эфира из 5 мг бензилхлорида и 3,34 мг
фенола составляет приблизительно 4—4,5 мг.
Б. Этилпропионат
В реакционный сосуд загружают 92,5 мг свежеперегнанного пропио-
нилхлорида и 46 мг абсолютного этанола. Смесь оставляют стоять при 20°
в течение 48 час. Выход составляет 85 мг. Температура плавления продукта
90—91°, пЪ° 1,3845.
В. Дифенилфтал ат
В сосуд загружают 5,8 мг фталилхлорида и 2,4 мг фенола. Опыт про-
водили так же, как описано в разделе А. Выход эфира с т. пл. 75—76° со-
ставляет 5 мг.
Примечание. Тем же способом готовят следующие эфиры: дифениловый
эфир янтарной кислоты, а-нафтилбензоат, изобутил бутир ат и этил-а-бром-
бутират.
3. Получение более чем миллиграммовых количеств
А. Метиллаурат*
В перегонную колбу длиной 15 см, снабженную обратным холодиль-
ником и боковым отводом, соединенным с пробиркой, наполненной водой,
помещают 550 мг (2,5 ммоля) лауроилхлорида, 130 мг (4 ммоля) абсолют-
ного этанола и 5 мл сухого изопропилового эфира. Смесь кипятят с обратным
холодильником в течение 30 мин., затем обратный холодильник убирают
и отгоняют изопропиловый эфир и избыток этанола. После окончания пере-
гонки температуру водяной бани, в которую погружена перегонная колбщ
поддерживают в течение 5 мин. при 90—100°. Остаток выгружают при помощи
длинной капиллярной пипетки. Выход составляет приблизительно 450 мг.
Температура кипения, определенная микрометодом, составляет 263—264°.
’Черонис и В а в у л и с, неопубликованные данные.
17 Заказ № 119
258
Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз
Тот же метод применяют для получения этилового эфира глутаровой
кислоты, метилового и этилового эфиров янтарной и адипиновой кислот.
На 1 ммоль хлорангидрида берут 3,5 ммоля спирта.
Б. Фенил-2-(л-метоксибензоил)бензоат [39]
В колбе, снабженной обратным холодильником, охлаждают смесь 1,2 а
2-(п-оксибензоил)бензойной кислоты и 4 мл 10%-кого раствора едкого на-
тра. К содержимому колбы при помощи капиллярной пипетки осторожно
добавляют 1 мл диметилсульфата (соединение ядовито!). Полученную смесь
осторожно встряхивают и нагревают на паровой бане приблизительно в те-
чение 30—45 мин. При этом образуется метиловый эфир 2-(н-метоксибензо-
ил)бензойной кислоты. К содержимому колбы добавляют 0,4—0,5 а твер-
дого едкого натра и полученную смесь нагревают в течение 2 час. на паро-
вой бане, чтобы гидролизовать группу СООСН3; при этом /2-метоксигруппа
не затрагивается. Смесь охлаждают, подкисляют, 2-(п-метоксибензоил)бен-
зойную кислоту отфильтровывают, промывают и перекристаллизовывают
из смеси спирта с водой. Температура плавления 2-(п-метоксибензоил)бен-
зойной кислоты 146—147°. Полученные кристаллы (около 800 мг) измель-
чают в порошок, помещают в маленькую перегонную колбочку, обрабаты-
вают 750 мг хлористого тионила и оставляют стоять при комнатной темпе-
ратуре в течение 12 час. Боковой отвод колбы присоединяют к водоструй-
ному насосу и удаляют избыток хлористого тионила. Затем добавляют около
5 мл изопропилового эфира и отгоняют его для устранения следов хлористого
тионила. В колбе остается хлорангидрид в виде вязкого масла. Полученный
продукт обрабатывают раствором фенолята калия, приготовленного раство-
рением 300 мг фенола в 10 мл сухого изопропилового эфира с последующим
добавлением 120 мг металлического калия, нарезанного маленькими кусоч-
ками (даже небольшие количества металлического калия необходимо наре-
зать под слоем сухого ксилола, а обрезки уничтожать обработкой в малень-
ком стаканчике небольшими порциями третичного бутилового спирта).
Смесь кипятят с обратным холодильником в течение 40 мин. и затем отго-
няют эфир. После этого к раствору добавляют 3—4 мл спирта и воды до по-
мутнения. Смесь охлаждают, твердый продукт отфильтровывают, промы-
вают несколько раз водой и, наконец, перекристаллизовывают из смеси спир-
та с водой. Выход составляет приблизительно 600 мг. Кристаллы плавятся
при 144—145°.
ВСДезоксикортикостеронацетат из З-кетс-Д ’-этиохолеког ой кислоты [40]
Превращение 3-кето-Д4-этиохоленовой кислоты в 2 Бди азопрогестерон
проводят в две стадии: а) получение хлорангидрида (с использованием хлор-
ангидрида щавелевой кислоты при температуре ниже 10°) и б) обработка
хлорангидрида диазометаном с образованием диазокетона. Последний при
обработке кипящей уксусной кислотой дает дезоксикортикостерон.
Раствор 506мг 3-кето-Д4-этиохоленовой кислоты в 19 мл 0,091 н. рас-
твора едкого натра замораживают и испаряю!' в вакууме досуха (лиофили-
зуют). Остаток высушивают при 110° (0,1 лыг) в течение 8 час. После охлаж-
дения в колбу добавляют 10 .ил сухого свободного от тиофена бензола и три
капли пиридина. Соль соскребают со стенок колбы, полученную смесь хоро-
шо перемешивают, охлаждают в бане со льдом и затем добавляют 2 мл пере-
гнанного хлорангидрида щавелевой кислоты (т. кип. 60—60,5°). Немедленно
начинается выделение газа, которое прекращается через несколько секунд
III. Гидролиз
259
Затем смеси дают в течение 4 мин. нагреться до 15°. Если в дальнейшем не
происходит выделения газа, то растворитель испаряют в вакууме. После этого*
в колбу впускают сухой воздух и три раза добавляют и испаряют по 1,5 мЛ
бензола, при этом температуру поддерживают все время ниже 10°. Наконец,
хлорангидрид растворяют в 5 мл бензола, полученный раствор фильтруют
через сухую воронку с плотным стеклянным фильтром в охлажденный прием-
ник и фильтрат разбавляют равным объемом эфира. Хлорангидрид медленно
добавляют к охлажденному (—15°) эфирному раствору диазометана (приго-
товлен из 6 г нитрозометилмочевины*), выдерживают смесь в течение 0,5 часа
при—1,5° и 0,5 часа при 0°, после чего растворитель испаряют в вакууме. При
растирании маслообразного остатка с ацетоном получают всего 439 мг
(81%) светло-желтого порошкообразного диазокетона, разлагающегося при
177—178°.
К 10 мл кипящей, очищенной уксусной кислоты** медленно добав-
ляют 163 мг 21-диазопрогестерона. Немедленно начинает выделяться азот,
и раствор приобретает светло-желтую окраску. После кипячения в течение
3 мин. уксусную кислоту испаряют в вакууме и оставшееся масло растворя-
ют в ацетоне. При охлаждении получают длинные иглы, которые после высу-
шивания при комнатной температуре превращаются в порошок. Выход про-
дукта, плавящегося при 155—157°, составляет 109 мг. При молекулярной
перегонке фильтрата при 160° (0,001 мм) получают вторую порцию кристал-
лов (14 мг, т. пл. 153—155°) и затем еще 8 мг (т. пл. 146—154°). Таким обра-
зом, общий выход дезоксикортикостеронацетата составляет 73%. При пере-
кристаллизации из ацетона температура продукта повышается до 158—159°.
При гидролизе ацетата получают дезоксикортикостерон. После моле-
кулярной перегонки при 150° (0,001 мм) и двух перекристаллизаций из
смеси ацетона с эфиром соединение плавится при 140—142°.
III. ГИДРОЛИЗ
1. Введение
Методы гидролиза ацеталей, простых и сложных эфиров, амидов,
замещенных амидов и нитрилов в полумикроколичествах сходны с макро-
методами, которые лишь несколько видоизменяют с целью уменьшения
числа операций, во время которых реакционная масса переносится из
одного сосуда в другой, и предпочитают проводить экстракцию продукта
из водной фазы. Хлористый и бромистый алюминий [41] в бензоле, толуоле
или хлорбензоле [42] можно использовать для расщепления связи Аг—О
эфиров фенолов, взятых в количестве до 25 мг. Гидролиз менее чем 100—
200 мг эфиров фенолов путем нагревания с 46—48%-ной бромистоводород-
ной кислотой [43] можно использовать лишь в том случае, если проводить
экстракцию водной фазы после высаливания. С другой стороны, имеются
случаи, когда применение бромистоводородной кислоты существенно важно;
например при необходимости гидролиза метоксильных групп без затраги-
вания сульфогрупп [44]. Расщепление эфиров с целью идентификации
рассмотрено в гл. XVI, раздел XI.
* Раствор диазометана перед употреблением перегоняют, сушат в течение 2 час.,
над гранулированным едким кали и затем в течение 1 часа над металлическим натрием;,
диазометан может быть приготовлен при помощи нитрозоаминокетона (стр. 250).
** Уксусную кислоту кипятят с обратным холодильником в течение 6 час. с пер-
манганатом калия в количестве 5% от веса уксусной кислоты, затем перегоняют и полу-
ченный дистиллат фракционируют. Собирают последнюю фракцию, кипящую при 117°;
17*
260
Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз
О
Хорошо известно, что гидролиз связей СН3СО—R, R—О—R и RC—OR
в большой степени зависит от типов радикалов, входящих в эти соединения.
Как тип, так и эффективность реагентов, использованных, судя по литера-
турным данным, для гидролиза сложных эфиров, весьма разнообразны.
Так, например, серная кислота применялась в концентрациях от 1 до 6 н.,
соляная кислота—от 0,5 до 6 н., а едкий натр и едкое кали—от 1 до 6 н.
Замещенные производные ацетоуксусного эфира благодаря неустойчивости
этих соединений можно гидролизовать 5%-ным раствором едкого натра,
в то время как для гидролиза ароматических нитроэфиров применяют
25—30%-ный раствор щелочи [45]. Для гидролиза малых количеств слож-
ных эфиров можно использовать также раствор едкого кали в спирте или
диоксане при комнатной температуре. Эйв и Рейхштейн [46] получили
95 мг 21-диазо-3-окси-5-прегнсн-11,20-диона из 150 мг соответствующего
ацетоксипроизводного после обработки последнего спиртовым раствором
едкого кали в течение 4,5 часа при 17°. Даже в случае ацильных групп,
которые удаляются с трудом, иногда лучше проводить гидролиз более
длительное время при комнатной температуре, чем понести потери вещества
вследствие нагревания. С другой стороны, имеются такие сложные эфиры,
гидролиз которых проходит при нагревании с концентрированными раство-
рами щелочей. При гидролизе полумикроколичеств нитрилов смесь фосфор-
ной и серной кислот в большинстве случаев приводит к лучшим результатам,
чем серная кислота или 12 н. раствор соляной кислоты. В случае диэтилен-
гликоля или глицерина гидролиз лучше всего проводить в щелочной среде
[47, 48]. Описание этого метода имеется на стр. 471.
2. Гидролиз микроколичеств
При гидролизе менее чем 100 мг вещества возникают большие труд-
ности, в особенности если продукты расщепления жидкие. В некоторых
случаях можно воспользоваться приемами, описанными при гидролизе
10 мг ацетанилида (гл. XVI, раздел V, 2). Установка в этом случае состоит
из маленькой реакционной камеры, снабженной микрохолодильником
с чашечкой на конце. Во многих случаях, как, например, при гидролизе
замещенных амидов и некоторых сложных эфиров, один из компонентов
более летуч и поэтому при конденсации может собираться в чашечке; затем
его переводят в соответствующее производное.
3. Гидролиз ароматических эфиров [32, 49]
В пробирку длиной 20 см помещают кусок алюминиевой стружки
весом 25—30 мг и затем под тягой по стенкам пробирки наливают 0,15 мл
брома. Реакция может начаться мгновенно; после затихания реакции для
удаления избытка брома пробирку с одной стороны нагревают. Бромистый
алюминий при помощи длинной стеклянной палочки превращают в порошок,
ссыпают в сухую пробирку и закрывают пробкой.
В сухую перегонную колбу емкостью 10 мл, снабженную обратным
холодильником, помещают 3 мл сухого бензола и 20 мг бромистого алюми-
ния. Колбу нагревают в течение нескольких минут, затем добавляют 25 г
анисовой кислоты и полученную смесь осторожно кипятят в течение 2 час.
Микрохолодильник заменяют пробкой и обгоняют бензол. Остаток обраба-
тывают 1 мл 6 н. раствора соляной кислоты и 4 мл изопропилового эфира
III. Гидролиз
261
и полученную смесь хорошо перемешивают. Смесь переносят в делительную
воронку, колбу ополаскивают 1 мл этилового или изопропилового эфира
и промывную жидкость добавляют к содержимому делительной воронки.
Смесь встряхивают, водный слой отделяют и снова экстрагируют 1 мл
эфира. Эфирный слой хорошо встряхивают с 1 мл 10%-ного раствора едкого
натра и щелочную вытяжку помещают в пробирку. Эфирный слой промы-
вают дополнительно двумя порциями воды по 0,5 мл и промывные воды
соединяют с щелочной вытяжкой. Раствор подкисляют 6 н. соляной кисло-
той и экстрагируют тремя порциями эфира по 2 мл. Эфирную вытяжку
помещают в маленькую перегонную колбу и отгоняют эфир. Остаток дважды
обрабатывают по 0,5 мл спирта и полученный раствор капиллярной пипет-
кой переносят в микропробирку емкостью 3 мл. Спиртовой раствор концент-
рируют до объема 0,1 мл и затем добавляют 0,2 мл воды. Пробирку охла-
ждают и ее содержимое центрифугируют. Полученные кристаллы промы-
вают двумя каплями воды и сушат; т. пл. 207—208° (по литературным дан-
ным, 210°). Выход составляет 15—18 мг. Соединение можно ацилировать
в той же пробирке. Для этого добавляют 0,1 мл уксусного ангидрида и одну
каплю серной кислоты..Смесь осторожно нагревают 3—4 мин. и затем дают
охладиться. После этого добавляют приблизительно 0,5—0,7 мл воды и
полученную маслообразную смесь растирают до затвердевания. Пробирку
охлаждают и ее содержимое центрифугируют. Полученные кристаллы
отделяют и очищают перекристаллизацией из смеси спирта с водой. -Темпе-
ратура .плавления n-ацетоксибензойной кислоты 190—191° (по литератур-
ным данным, 191—192°). Выход составляет 15—16 мг.
4. Гидролиз бензилсалицилата
Аппаратура изображена на рис. 1, гл. I. В реакционную колбу, снаб-
женную холодильником, через который пропускают быстрый ток воды,
загружают 25 мг бензилсалицилата и 0,2 мл 40%-ного раствора едкого кали
в равных частях метанола и воды. Пробирку нагревают при 40—50° в течение
30 мин., затем температуру постепенно повышают до 90—100°. В чашечке
холодильника собирается конденсат, который затем капиллярной пипеткой
переносят в микропррбирку длиной. 7,5 см. К сухому остатку в реакционной
колбе добавляют воду порциями по 0,1 мл до тех пор, пока конденсат
в чашечке холодильника остается прозрачным. Затем остаток в реакционной
колбе растворяют в 0,4 мл воды и переносят в микропробирку .длиной
7,5 мл. Реакционный сосуд ополаскивают двумя порциями воды по 0,1 мл
и промывные воды присоединяются к раствору в микропробирке. К содер-
жимому пробирки добавляют 2—3 капли концентрированной соляной
кислоты, охлаждают и центрифугируют. Полученные кристаллы промы-
вают 2—3 каплями воды и сушат. Выход салициловой кислоты составляет
10 мг.
Жидкость, собранную в чашечке холодильника (содержащую метанол,
воду и бензиловый спирт), экстрагируют тремя порциями эфира по 1 мл.
Для разделения несмешивающихся слоев используют капиллярную пипетку.
Эфирную вытяжку сушат над несколькими гранулами безводного сульфата
кальция и затем эфир и метанол удаляют, пропуская над раствором струю
сухого воздуха. В пробирке остается 6—8 мл бензилового спирта. Это коли-
чество достаточно для микроопределения точки кипения и для получения
3,5-динитробензоильных производных.
Примечание. В случае сложных эфиров, при гидролизе которых обра-
зуются спирты, кипящие ниже 180°, используют водный раствор едкого
262
Гл. VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз
кали без добавки метанола. Выделение спирта из конденсата становится все
более трудным по мере уменьшения молекулярного веса и увеличения рас-
творимости. Так, например, из водного конденсата, собранного в чашечке
холодильника, метанол и этанол можно выделить лишь в виде соответст-
вующих производных, а не в чистом виде. Это справедливо также для кар-
боновых кислот, содержащих менее шести атомов углерода. Эти кислоты,
находящиеся в остатке в реакционной колбе в виде солей щелочных метал-
лов, можно легко перевести в соответствующие производные. Для этой
цели содержимое колбы нейтрализуют и затем получают п-нитробензило-
вый эфир (см. стр. 451—454).
ЛИТЕРАТУРА
1. Синтезы орг. препаратов, сб. 1, стр. 453, Издатинлит, 1949.
2. Z a n е t t i, J. Am. Chem. Soc., 47, 535 (1925).
3. S e i k e 1, J. Am. Chem. Soc., 70, 3344 (1948).
4. Zienty, J. Am. Chem. Soc., 67, 1138 (1945).
5. Fuson, McBurney, Holland, J. Am. Chem. Soc., 61, 3246 (1939).
6. Lutz, Terry, J. Am. Chem. Soc., 64, 1375 (1942).
7. S о r k i n, Reichs tcin, Helv. Chim. Acta, 28, 875 (1945).
8. Bergmann, Zervas, Z. physiol. Chem., 203, 280 (1928).
9. Cahill, Burton, J. Biol. Chim., 132, 161 (1940).
10. du Vigneaud, Meyer, J. Biol. Chem., 98, 295 (1932); 99. 143 (1932).
11. De Witt, Ingersoll, J. Am. Chem. Soc., 73, 3359 (1951).
12. W о 1 f f, В e r g e r, J. Am. Chem. Soc., 73, 3533 (1951).
13. Greenstein и др., J. Biol. Chem., 182, 451 (1950).
14. В a u g h a n, J. Am. Chem. Soc., 73, 3547 (1951).
15. В о i s s о n n a s, Helv. Chim. Acta, 34, 874 (1951).
16. S a k a m i, Toennies, J. Biol. Chem., 144, 203 (1942).
17. Брюс, Ролле, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 195, Издатинлит, 1949.
18. Wolf гот и др., J. Am. Chem. Soc., 58, 491 (1936).
19. Helferich, Moog, lunger, Ber., 58, 877 (1925); Helferich, Sie-
ber, Z. physiol. Chem., 170, 31 (1927); 175, 311 (1928).
20. Reynolds, E v a n s, J. Aim Chem. Soc., 60, 2560 (1938); Синтезы орг. пре-
паратов, сб. 3, стр. 399, Издатинлит, 1952.
21. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942,
p. 255.
22. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, p. 323.
23. S c u d i, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 347 (1938); J. Am. Chem., 59, 1480 (1937).
24. Crossley, N о t h e у, H u 1 t q u i s t, J. Am. Chem. Soc., 61, 2950 (1939).
25. Мерритт, Браун, Синтезы орг. препаратов, сб. 4, стр. 71, Издатинлит,
1953.
26. Джонсон, Мей, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 76, Издатинлит, 1949.
27. Докс, Синтезы орг. препаратов, сб. 1, стр. 550, Издатинлит, 1949.
28. Корсон, Адамс, Скот т, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 601, Издат-
инлит, 1949.
29. Т h i е 1 е р а р е, Вег., 66, 1454 (1933).
30. Blick е, Weinkauff, J. Am. Chem. Soc., 54, 330 (1932).
31. Ruzicka, Plattner. Engel, Helv. Chim. Acta. 27, 1553 (1944).
32. Jones, J. Chem. Soc., 1945, 116.
33. Mercanton, Goldstein, Helv. Chim. Acta, 28. 533 (1945).
34. E i s t e r t, Z. angew. Chem., 54, 99 (1941).
35. Smith, Chem. Revs,, 23, 193 (1938).
Литература
263
36. Арндт, Синтезы орг. препаратов, сб., 2 стр. 174, Издатинлит, 1951.
37. Редема н, Райс, Робертс, Уорд, Синтезы орг. препаратов, сб. 3, стр. 155,
Издатинлит, 1952.
38. de Boer, Backer, Rec. trav. chim., 73, 229 (1934).
39. Vaughan, J.Am. Chem. Soc., 73, 3547 (1951).
40. Wilds, Shunk, J. Am. Chem. Soc., 70, 2427 (1948).
41. Pfeiffer, Loewe, J. prakt. Chem., 147, 293 (1936).
42. Shapiro, Smith, J.' Chem. Soc.. 1946, 143.
43. Кларк, Тейлор, Синтезы орг. препаратов, сб. 1. стр. 347, Издатинлит, 1949.
44. Burton, Hoggarth, J. Chem. Soc., 1945, 14.
45. Синтезы орг. препаратов, сб. 1, Издатинлит, 1949.
46. Euw, Reichstein, Helv. Chim. Acta, 29, 1913 (1946).
47. R о v i r a, P a 1 f r a y, G?mpt. rend, 211, 396 (1940).
48. Snyder, Adams, Me Intosh.J. Am. Chem. Soc., 63, 3281 (1941).
49. Weygand, Organic Preparations, Interscience, New York — London, 1945, p. 1S6.
ГЛ АВА
IX
НИТРОВАНИЕ И СУЛЬФИРОВАНИЕ
1. НИТРОВАНИЕ
1. Введение
Нитрование ароматических соединений даже в милиграммовых коли-
чествах идет с хорошими выходами, поскольку большинство нитросоедине-
ний является твердыми веществами и плохо растворимо в обычных раство-
рителях. Для нитрования используют обычные реагенты лишь с неболь-
шими изменениями. Однако следует обратить особое внимание на выбор
условий, которые должны обеспечить получение лишь минимальных коли-
честв нежелательных нитросоединений. Например, при нитровании 10 г
углеводорода, несмотря на образование около 20% динитропроизводного,
выход мононитросоединения даже после 4—5 перекристаллизаций соста-
вляет более 5 г. Однако при нитровании в тех же условиях 10 мг углеводо-
рода большая часть мононитропроизводного теряется в процессе его очистки.
Оптимальные условия лучше всего можно определить проведением
нескольких опытов, в которых варьируют нитрующие смеси, температура
и продолжительность контрактирования реагирующих веществ Ill*. Влия-
ние этих факторов на образование твердых нитросоединений, получающихся
при нитровании некоторых алкилбензолов, приведено в табл. 17. Анализ
данных показывает, что для приготовления заметного количества желае-
мого нитропроизводного приходится изменять условия нитрования для
каждого углеводорода. Так, например, условия, использованные для
групп А и Г (табл. 17), наиболее подходят для получения 2,4,6-тринитро-дг-
ксилола (т. пл. 183,5°), в то время как динитропроизводное (т. пл. 83°),
вероятно, лучше всего получать в условиях, использованных в группе В.
Динитропроизводноео-ксилола в условиях, приведенных втабл. 17, неможет
быть получено. Масло, получающееся во всех опытах, плавится при 8—12°
и представляет собой смесь З-нитро-1,2-диметилбензола (т. пл. 15°) и 4-нитро-
1,2-диметилбензола (т. пл. 30°). 4,5-Динитропроизводное (т.пл. 118°) может
быть получено в смеси с 3,5- (т. пл. 76°) и 3,6-динитропроизводными (т. пл.
90°) при нагревании о-ксилола с избытком дымящей азотной кислоты. Однако
при количествах исходного о-ксилола 300—500 мг 4,5-динитропроизводное
трудно отделить от двух других изомеров. Подобным образом тринитро-
производные изопропилбензола в условиях, аналогичных вышеприведен-
ным, можно получить лишь с трудом. Кроме того, необходимо учитывать
тенденцию замены изопропильной группы на нитрогруппу [2—6]. По-
видимому, получение твердых нитросоедипений о-ксилола и изопропил-
* Черонис и Лозин, неопубликованные данные.
I. Нитрование
265
НИТРОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ АЛКИЛБЕНЗОЛОВ
Таблица 17
Серияа Углеводород Желаемый продукт нитрования т. пл. продукта, °C Количество полученного продукта, мг
положение нитрогрупп т. пл., °C
Аб Толуол 2,4 70 69—70 120
0- Кси лол 4,5 118 33—40 140
м-Ксилол 2,4,6 183,5 176 150
п-Ксилол 2,3,5 137 74 120
Изопропилбензол 2,4,6 109 Масло —
Бв О-КсИЛОЛ 4,5 118 —
л-Ксилол 2,4 83 58 70
П-Ксилол 2,3,5 137 88 110
Изопропилбензол 2,4,6 109 Масло —
Вг о-Ксилол 4,5 118 » —-
л-Ксилол 2,4 83 72 116
п-Ксилол 2,3,5 137 78 75
Изопропилбензол 2,4,6 109 Масло —
Гж о-Ксилол 4,5 118 » —
л-Ксилол 2,4,6 183,5 176 135
п-Ксилол 2,3,5 137 136 85
Изопропилбензол 2,4,6 109 Масло —
де о-Ксилол 4,5 118 46-50 105
Изопропилбензол 2,4,6 109 Масло —
а Во всех опытах 2 00 мг углеводорода помещают в пробирку длиной 2 0 см, обрабатывают
нитрующей смесью в условиях, специально подобранных для каждой серии. Далее реакционную
смесь выливают в 10 г льда и выделившийся кристаллический продукт отфильтровывают. Получен-
ные кристаллы дважды кристаллизуют из метанола, после чего определяют точку плавления.
6 Нитрующая смесь: 1,5 мл концентрированной H2SO4, 1,5 мл дымящей HNO3; смесь нагре-
вают 15 мин. при 60°.
в Нитрующая смесь: 1,5 мл концентрированной H2SO4 и 1,5 мл концентрированной HNOg. Смесь
встряхивают в течение 5 мин. В результате реакции смесь разогревается. Специально смесь не на-
гревают.
г Нитрующая смесь: 3 мл концентрированной HaSOj и 1,5 мл концентрированной HNO3. Смесь
встряхивают в течение 5 мин. В результате реакции смесь разогревается. Специально смесь не на-
гревают.
Д Нитрующая смесь: 3 мл концентрированной H2SO4 и 1,5 мл дымящей HNOg. После добавле-
ния углеводорода смесь встряхивают в течение 2 мин., затем нагревают иа водяной бане при 70—80°
в течение 15 мин.
е Аналогично Д , за исключением того, что смесь нагревают в течение 45 мин.
бензола невозможно с малыми количествами этих углеводородов. Однако
для идентификации алкилбензолов можно получать мононитропроизводные
и затем превращать их без выделения в соответствующие 4-ацетаминопроиз-
водные*.
, 1 *5 Относительно получения мононитропроизводных алкилбензолов и прямого
превращения последних в 4-ац.етаминопроизводные см. гл. XVI, раздел XIII, 3.
266
Гл. IX. Нитрование и сульфирование
Обычными нитрующими агентами являются: а) обыкновенная азотная
кислота (плотность 1,40—1,41), содержащая приблизительно 58% кислоты,
в смеси с концентрированной или дымящей серной кислотой; б) дымящая
азотная кислота, содержащая обычно приблизительно 88—90% кислоты*;
в) обычная или дымящая азотная кислота, растворенная в уксусной кислоте
или в уксусном ангидриде; г) нитраты щелочных металлов и серная кислота.
Кроме того, применяют также следующие нитрующие агенты: органические
нитраты, такие, например, как бензоил- и ацетилнитраты; смеси азотной,
уксусной и серной кислот; смеси азотной и серной кислот в хлороформе,
ацетоне и эфирах и, наконец, окислы азота. Для нитрования микроколи-
честв веществ оказалось удобнее всего брать вместо имеющейся в продаже
дымящей азотной кислоты 100%-ную азотную кислоту, поскольку первая
нс имеет постоянного состава (измерение плотности азотной кислоты редко
дает ответ на вопрос о ее составе). Метод, описанный в этом разделе, позво-
ляет получать 99,5—100%-ную азотную кислоту, содержащую лишь следы
окислов азота. Для этого применяют простую микрореторту, которую легко
изготовить из стеклянной трубки. Полученную кислоту можно применять
для получения моно- и полинитропроизводных. Например, при нитровании
н-бромхлорбензола обычной нитрующей смесью довольно трудно получить
мононитропроизводные [7], однако если 50 мг галоидарила обработать при
комнатной температуре в течение 15 мин. 0,1 мл 100%-ной азотной кислоты,
то после одной перекристаллизации можно получить 25 мг чистого моно-
нитропроизводного.
Если при нитровании появляются затруднения вследствие миграции
лабильных групп [8, 9], то целесообразно проводить работу с количествами
веществ больше 500 мг. Хотя в этом случае для получения желаемых резуль-
татов можно варьировать количества кислоты и растворителя, однако
прежде всего нужно попытаться применить лишь одну азотную кислоту.
Варьирование состава нитрующей смеси, которое производится при нитро-
вании макроколичеств фенолов с целью получения их мононитропроизвод-
ных, а также для защиты аминогрупп путем ацилирования, легко приме-
нить и к нитрованию малых количеств веществ.
Другие примеры нитрования малых количеств веществ, кроме тех, кото-
рые даны в этом разделе, будут приведены в связи с получением производ-
ных в гл. XVI, разделы XII, 2 и XIII, 2,3.
2. Получение 100%-ной азотной кислоты [10]
100%-ной кислоты в продаже не бывает, однако в случае необходи-
мости ее легко приготовить в лаборатории. Микрореторта изображена
на рис. 189, А. Реторту охлаждают и растягивают (рис. 189, Б), однако
часть I—3 в действительности в 3 раза длиннее, чем показано на рисунке.
Реторте дают охладиться и затем в нее капиллярной пипеткой загружают
0,7 мл концентрированной HNO3 и 1 мл концентрированной серной кислоты.
Часть 2 реторты отрезают в точке 1 и заплавляют, используя ее в дальней-
шем как приемник. Реторту устанавливают вертикально, осторожно нагре-
вают в точке 3 и быстро сгибают, как показано на рис. 189, В. На рис. 189, В
изображена вся установка. На приемнике делают отметку карандашом,
соответствующую объему 0,3 мл при использовании для загрузки концентри-
* В последнее время появилась бесцветная азотная кислота (97—99%), но ее
еще трудно найти в продаже.
/. Нитрование
267
рованной азотной кислоты или 0,5 мл при использовании дымящей азотной
кислоты. Приемник вставляют в пробирку длиной 7,5 см, которую в свою
очередь помещают в стакан емкостью в 50 или 100 мл, наполненный холодной
водой. Конец отводной трубки микрореторты помещают чуть выше отметки
на приемнике. Микрореторту, содержащую 0,7 мл концентрированной азот-
ной кислоты и 1 мл концентрированной серной кислоты, осторожно нагре-
вают микрогорелкой до тех пор, пока в приемнике не соберется 0,3 мл дистил-
лата. Если для загрузки используют дымящую азотную кислоту, то
отбирают 0,5 мл дистиллата. Полученный дистиллат почти бесцветен или
окрашен в слабо-желтый цвет и содержит 99,5—100% азотной кислоты.
Если дистиллат отбирать в больших объемах, чем указано выше, то концент-
рация кислоты падает ниже 95%.
При исследовательской работе берут несколько пробирок длиной
7,5 см и в каждую загружают 10—-20 мг вещества и различное количество
(0,02—0,06 мл) приготовленной азотной кислоты. Пробирки оставляют
стоять при комнатной температуре в течение 15 мин. Затем содержимое
первой пробирки разбавляют 0,5 мл воды, охлаждают и центрифугируют.
Если при этом выделяется твердый продукт, то его перекристаллизовывают
из спирта и определяют температуру плавления. Наиболее реакционноспо-
собные вещества дают в этих условиях мононитропроизводные. Для полу-
чения динитропроизводных реакционную смесь нагревают до 40—60°.
Если соединение не очень реакционноспособно, то в пробирку добавляют,
кроме азотной кислоты, равный объем концентрированной серной кислоты.
Для получения тринитропроизводных к 10—20 мг вещества добавляют
смесь 0,1 мл 100%-ной азотной кислоты и концентрированной или дымящей
серной кислоты и полученную смесь нагревают в течение 15—30 мин. до
70—90°. Подробные указания приведены ниже.
268
Гл. IX. Нитрование и сульфирование
3. Примеры микронитрсвания
1-Хлор-2-нитро-4-бромбензол*. Смесь 25 мг 1-хлор-4-бромбензола и
0,05 мл 100%-ной азотной кислоты помещают в микропробирку длиной
7,5 см и оставляют стоять при комнатной температуре в течение 15 мин.
В пробирку добавляют около 1 мл воды и реакционную смесь охлаждают.
Выделившиеся кристаллы отделяют и промывают при помощи центрифуги-
рования (гл. I, раздел III, 1). Затем в пробирку добавляют 0,5—0,7 мл
метанола и полученный раствор нагревают. Горячий раствор капиллярной
пипеткой переносят в другую пробирку, добавляют 1—2 капли воды и нагре-
вают пробирку до исчезновения мути. Раствор охлаждают, отделяют выпав-
шие кристаллы, промывают и сушат. Получают приблизительно 1 —15 мг
1-хлор-2-нитро-4-бромбензола с т. пл. 71—72°.
Метил-лг-нитробензоат*. Микропробирку емкостью 3 мл погружают
в баню со льдом и загружают 100 мг метилбензоата. Эфир перемешивают
тонкой стеклянной палочкой в течение 1 мин. и затем добавляют маленькими
каплями из капиллярной пипетки 0,1 мл 100%-пой азотной кислоты. После
прибавления всей кислоты смесь перемешивают время от времени в течение
5 мин. Затем пробирку помещают в стакан с водой, имеющей температуру
10—12°, и оставляют стоять при этой температуре в течение 5—К) мин.,
время от времени перемешивая ее содержимое. Далее в пробирку добавляют
небольшое количество мелко наколотого льда (1—2 с) и погружают ее в баню
со льдом. Смесь перемешивают до тех пор, пока маслообразный продукт
не затвердеет. Содержимое пробирки центрифугируют. Твердый продукт
промывают сначала двумя порциями воды по 0,2 мл, а затем, погрузив
пробирку в баню со льдом, двумя порциями метанола по 0,1 мл. Твердое
вещество перемешивают со спиртом приблизительно в течение 1 мин. и
затем центрифугируют. Жидкость отбирают пипеткой, а твердое вещество
вновь промывают 0,1 мл 50%-кого метанола. Продукт растворяют в мини-
мальном количестве горячего метанола (0,2—0,3 мл) и после центрифугиро-
вания быстро переносят в микропробирку при помощи капиллярной пипетки.
К горячему раствору добавляют по каплям воду до появления мути. Содер-
жимое пробирки нагревают до исчезновения мути и затем охлаждают.
Получают около 90—100 мг метилового эфира лг-нитробензойной кислоты
с т. пл. 77—78°.
Примечание. Нитрование метилбензоата смесью кислот (концентриро-
ванной серной и азотной), которое описано в «Синтезах органических пре-
паратов» [11], дает хорошие выходы с количествами вещества 1 г и более.
С 100 мг метилбензоата или еще меньшими количествами более высокие
выходы дает вышеописанный метод.
2,4- Динитрохлорбензол [12]. Смесь 50jw? хлорбензола, 0,5 мл концентри-
рованной серной кислоты и 0,5 мл либо продажной дымящей азотной кис-
лоты, либо свежеприготовленной 100%-ной азотной кислоты нагревают
в микропробирке длиною 7,5 см при 90—100° в течение 30 мин. при частом
перемешивании. По охлаждении смесь разбавляют 2 мл воды. Продукт
выделяют и перекристаллизовывают, как описано в предыдущем примере.
Для получения продукта, плавящегося при 52°, необходима двукратная
перекристаллизация. Выход составляет 25—30 мг.
Нитрование мезитилена [13]. В пробирку длиной 20 см с раствором
500 мг мезитилена в 4 мл хлороформа добавляют 2 мл концентрированной
серной кислоты. Смесь охлаждают до —5° и затем добавляют по каплям при
Ч е р о н и с и Лозин, неопубликованные данные.
I. Нитрование
269
перемешивании 0,4 мл дымящей азотной кислоты так, чтобы температура
не превышала 0°. Пробирку оставляют стоять в бане в течение 20 мин.,
затем ее вынимают и смесь разбавляют 5 мл ледяной воды. Хлороформный
слой отделяют и промывают 1 мл воды, затем 1 мл 5%-ного раствора карбо-
ната натрия и, наконец, опять 1 мл воды. Растворитель испаряют, остаток
растворяют в минимальном количестве горячего этанола и раствор переносят
в микропробирку длиной 7,5 см. К раствору добавляют по каплям воду
до помутнения. Затем раствор вновь нагревают, пока он не станет прозрач-
ным, после чего его охлаждают. Кристаллы 2,4-динитромезитилена отделяют,
промывают и сушат. Выход составляет 450—500 мг. Температура плавления
чистого 2,4-динитромезитилена 85—88°.
Для получения мононитропроизводного [14] в пробирку длиной 15 см,
снабженную термометром, помещают 500 мг мезитилена и 1 мл уксусного
ангидрида. Реакционную смесь охлаждают в бане со льдом приблизительно
до 0—5° и добавляют по каплям раствор 0,4 г (0,26 мл) дымящей азотной
кислоты в 0,6 мл равных частей уксусного ангидрида и ледяной уксусной
кислоты с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси была
15—20°. После добавления всей кислоты пробирку вынимают из бани со
льдом, оставляют стоять на 1 час., затем нагревают в течение 5—10 мин.
при 50° и разбавляют реакционную смесь 10 мл ледяной воды. Добавляют
0,5 г хлористого натрия и смесь экстрагируют двумя порциями хлороформа
по 4 мл. Хлороформную вытяжку промывают 2 мл воды, затем 2 мл 10%-ного
раствора карбоната натрия и, наконец, опять 2 мл воды, после чего переносят
в перегонную колбу и отгоняют растворитель. Остаток растворяют в горя-
чем метаноле, а продукт выделяют и очищают так же, как описано для ди нит-
ропроизводного. Поскольку температура плавления продукта низка (43—44°),
он чаще выделяется в виде масла. Однако при охлаждении и перемешивании
масло кристаллизуется. Выход составляет 425—475 мг.
Тот же общий метод используют для получения мононитропроизводных
многих полиалкил бензолов. Однако при этом продукты могут представлять
собой смеси изомеров, которые нелегко разделить в случае малых количеств
вещества. Так, например, при нитровании 1,3-диизопропилбензола [15]
образуются как 2-, так и 4-нитропроизводные; со смесью серной и азотной
кислот получают динитропроизводное. Тем же способом приготовляют
динитропроизводные полиэтилбензолов [16].
Нитрование 3-метилфлуоренона [17]. Раствор 500 мг" 3-метилфлуоре-
нона в 3 мл концентрированной серной кислоты охлаждают до 0°. Одновре-
менно в другую пробирку, в которой находится 1 мл концентрированной
серной кислоты, охлажденной до 0°, медленно при помешивании насыпают
700 мг тонкоразмельченного нитрата калия. Затем нитрующую смесь капил-
лярной пипеткой по каплям добавляют к раствору флуоренона, перемеши-
вая раствор с такой скоростью, чтобы температура смеси не превышала 4°.
После прибавления всей кислоты смесь оставляют стоять в течение 15 мин.
в бане со льдом и затем 30 мин. при комнатной температуре. Кислую смесь
выливают на 20 г льда, пробирку, ополаскивают 2—3 мл воды и промывную
жидкость добавляют к разбавленной реакционной смеси. Выделившееся
твердое вещество отфильтровывают, промывают и сушат. Выход 450 мг.
Примечание. Тот же способ может быть использован для нитрования
ализарина. 1 ч. ализарина растворяют в 10 ч. дымящей серной кислоты
(20% серного ангидрида) и полученный раствор обрабатывают раствором
0,4 ч. нитрата калия в 0,8 концентрированной серной кислоты при темпера-
туре от —10 до —5°. Перед разбавлением водой-полученную смесь оставляют
тоять в течение 4 час.
270
Гл. IX. Нитрование и сульфирование
II. СУЛЬФИРОВАНИЕ
1. Введение
В большинстве случаев обычные методы сульфирования [29] могут
быть использованы для 100 мг вещества. Соли сульфокислот (и другие произ-
водные) можно получать путем гидролиза сульфохлоридов, поэтому при
работе с малыми количествами следует предпочесть хлорсульфонирование
в одну стадию хлорсульфоновой кислотой. Этот метод пригоден для сульфи-
рования многих ароматических соединений, галоидных соединений и про-
стых эфиров. Обычный метод сульфирования (нагревание с концентрирован-
ной или дымящей серной кислотой) может быть легко применен к 1—2 г
вещества; натриевые, кальциевые и бариевые соли сульфокислот образуются
с хорошими выходами.
Хлорсульфонирование [18—20] в присутствии таких растворителей,
как хлороформ и четыреххлористый углерод, можно проводить с 100—500 мг
вещества. Для сульфирования микроколичеств, по-видимому, можно при-
менять продукты присоединения серного ангидрида к пиридину [21—23]
и диоксану [24]. Однако для этого метода еще не выработано точных усло-
вий проведения реакции. Диоксансульфотриоксид, который легко приго-
товить в малых количествах, можно применять для сульфирования угле-
водородов и для сульфатирования оксисоединений. Соли сульфокислот
некоторых ароматических соединений, например лг-ксилола и анизола,
можно получить при комнатной температуре путем прибавления соответ-
ствующего вещества к суспензии диоксансульфотриоксида. Они выкристал-
лизовываются в течение нескольких минут. В то же время для сульфирова-
ния других ароматических соединений, таких, например, как бензол, тре-
буется несколько часов. Сульфирование фенола, анилина и бензойной кис-
лоты этим методом проходит прежде всего по функциональной группе, а не
в кольцо. Реакция диоксансульфотриоксида со спиртами протекает очень
быстро, и выходы алкилсерных кислот практически количественные.
Для сульфирования миллиграммовых количеств веществ следует
испытать действие серного ангидрида в хлороформе [25—28] и этиленхло-
риде. Однако в большинстве случаев с 50 мг вещества удается получить
желаемый продукт путем хлорсульфонирования в хлороформе. Обзор реак-
ций сульфирования опубликован Сьютером [29].
2. Сульфирование серной кислотой, олеумом или хлорсульфоновой
кислотой
Кальциевая соль нафталин-2-сульфокислоты [30]. В пробирку длиной
15 см, снабженную термометром, достигающим дна, помещают 1 мл серной
кислоты, нагревают микрогорелкой до 100° и затем добавляют небольшими
порциями 1 г нафталина. После добавления всего нафталина температуру
повышают в течение 30 мин. до 165—175°. Пробирку охлаждают до комнат-
ной температуры и затем добавляют 10 мл воды. После этого к полученному
раствору медленно при перемешивании приливают суспензию 2,5 г гидро-
окиси кальция^в 12 мл воды до щелочной реакции. Смесь фильтруют с отса-
сыванием и сульфат кальция промывают 5 мл горячей воды. Фильтрат выпа-
ривают до начала выделения кристаллов и оставляют стоять на 24 часа,
после чего смесь охлаждают и фильтруют. Выход кальциевой соли нафталин-
2-сульфокислоты составляет 1 —1,2 г. Соль можно перекристаллизовать
из горячей воды. Соли сульфокислот можно переводить в соответствующие
производные, как описано в гл. XVI, раздел XVI, 5.
II. Сульфирование
271
Примечание. Подобным же образом сульфируется фенантрен [3].
Около 5 г фенантрена добавляют к 3,5 мл концентрированной серной кислоты
при ПО—120°. Смесь нагревают при 120—125° до тех пор, пока капля смеси
при разбавлении 0,5 мл воды не будет давать прозрачный раствор. Смесь
разбавляют 40 мл воды, добавляют раствор 4 г едкого натра в 8 мл воды
и охлаждают. Осадок (преимущественно соли 2- и 3-сульфокислот) отфильт-
ровывают и промывают 10 мл 10%-ного раствора хлористого натрия. Оба
изомера можно разделить, используя их различную растворимость [31].
Калиевая соль антрахинон-1-сульфокислоты [32]. В пробирку длиной
20 см, снабженную термометром, доходящим до дна, загружают 1,5 мл
дымящей серной кислоты, содержащей 20% серного ангидрида и 10 мг
желтой окиси ртути. Пробирку нагревают до 100°, после чего добавляют
маленькими порциями 1 г антрахинона. После введения каждой порции
смесь перемешивают термометром. Содержимое пробирки нагревают в тече-
ние 30 мин. при 147—152°, после чего охлаждают до 80—100°. Кислую реак-
ционную смесь отбирают капиллярной пипеткой, а в пробирку наливают
10 мл горячей воды. Затем реакционную смесь из капиллярной пипетки
опять переносят в пробирку, медленно вливая ее по внутренней стенке
пробирки и одновременно перемешивая. Пипетку несколько раз промывают
горячим раствором, засасывая последний водоструйным насосом. Смесь
кипятят в течение нескольких минут, неизменившийся антрахинон отфиль-
тровывают и промывают 2—3 мл воды. К фильтрату добавляют раствор
320 мг хлористого калия в 3,5 мл воды, полученную смесь нагревают при-
близительно до 90° и охлаждают. Калиевую соль сульфокислоты отфильтро-
вывают и промывают двумя порциями воды по 1 мл. Выход продукта, высу-
шенного в вакууме при 100°, составляет приблизительно 500—550 мг.
Хлорсульфонирование. 4-/пре/П-Бутилбензолсульфохлорид [33]. Про-
бирку длиной 20 см, содержащую раствор 400 мг (0,47 мл, 3 ммоля) трет-
бутилбензола в 4 мл сухого хлороформа, погружают в баню со льдом.'Затем
к содержимому пробирки добавляют по каплям в течение 5 мин. раствор
3,2 г (1,9 мл, 25 ммолей) хлорсульфоновой кислоты в 1 мл сухого хлоро-
форма. Смесь оставляют стоять в бане со льдом до тех пор, пока энергичная
реакция не утихнет. Затем смесь выдерживают в течение 30 мин. при ком-
натной температуре, время от времени перемешивая ее. Полученный раствор
обрабатывают 20 г колотого льда; при этом немедленно отделяется хлоро-
формный слой. Хлороформ отгоняют, а остаток экстрагируют 2—3 порциями
кипящего петролейного эфира по 1 мл. Прозрачный горячий раствор пере-
носят в микропробирку длиной 7,5 см, охлаждают и отфильтровывают.
Выход 4-т/?е/и-бутилбензолсульфохлорида составляет около 450 мг. Продукт
представляет собой кристаллы с т. пл. 80—82°.
Примечание. Этот метод применяют для получения сульфохлоридов
из многих галоидбензолов [18] и алкилбензолов [19]. Сульфохлориды,
которые не являются твердыми веществами, можно непосредственно превра-
тить в сульфамиды (см. стр. 482). Этот метод применим к 1 ммолю или менее
вещества, если образующийся сульфохлорид будет непосредственно превра-
щен в соответствующее производное. Получение сульфохлоридов и их
превращение в сульфамиды описано в гл. XVI, раздел XI, 3.
3. Сульфирование диоксансульфотриоксидом [34]
К суспензии диоксансульфотриоксида, приготовленной (смЛ примеча-
ние) из 200 мг серного ангидрида и 225 мг диоксана в 2 мл четыреххлори-
стого углерода, добавляют 100 мг ж-ксилола. Смесь оставляют стоять при
272 Гл. IX. Нитрование и сульфирование
комнатной температуре в течение 20 мин. Затем большую часть растворителя
выпаривают и добавляют 0,5 мл воды, содержащей 100 мг хлористого натрия.
После этого смесь обрабатывают 2 каплями раствора карбоната натрия
и охлаждают в течение 30 мин. Выделившуюся соль отделяют центрифуги-
рованием, промывают двумя порциями холодной воды по 0,2 мл и сушат.
Выход составляет приблизительно 200 мг. Соль можно перекристаллизовать
из спирта.
Примечание. Суспензию готовят следующим образом: охлаждают
раствор 500 мг диоксана в 3 мл четыреххлористого углерода и добавляют
к нему небольшими порциями 450 мг серного ангидрида. После добавления
всего серного ангидрида выделяются кристаллические продукты присоеди-
нения O(CH2CH2)2OSO3 и SO3O(CH2CH2)2OSO3. Суспензию используют
для сульфирования сразу после приготовления, однако при защите от попа-
дания влаги суспензию можно сохранять в ящике со льдом в течение не-
скольких суток.
ЛИТЕРАТУРА
1. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell, New
York, 1947, p. 309.
2. Ipatieff, Schmerl ing, J. Am. Chem. Soc., 59, 1056 (1937); 60, 1476 (1938).
3. S m i t h и др., J. Am. Chem. Soc., 57, 1289 (1935); 61, 989 (1939); 62, 2635 (1940).
4. Mann, Montonna, Parian, Ind. Eng. Chem., 28, 598 (1936).
5. Kobe, Doumani, Ind. Eng. Chem., 31, 257 (1939).
6. Newton, J. Am. Chem. Soc., 65, 2434 (1943).
7. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 286.
8. R a i f о r d и др., Am. Chem. J., 43, 393 (1910); 44, 209 (1911); J. Am. Chem. Soc.,
55, 2125 (1933); 66, 1872 (1944).
9. Hodgson и др., J. Chem. Soc., 1931, 1500, 2268; 1932, 273.
10. C h e г о n i s, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 285—288.
11. К а м м, С e г ю p, Синтезы орг. препаратов, сб. 1, стр. 260, Издатинлит, 1949.
12. С h е г о п i s, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 288.
13. S m i t h, G u s s, J. Am. Chem. Soc., 62, 2637 (1940).
14. Пауэлл, Джонсон, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 377, Издатинлит,
1949.
15. Newton, J. Am. Chem. Soc., 65, 2435 (1943).
16. Smith, Guss, J. Am. Chem. Soc., 62, 2635 (1940).
17. Chardonnens, Perriard, Helv. Chim. Acta, 28, 593 (1945).
18. H u n t r e s s, С a r t e n, J. Am. Chem. Soc., 62, 513 (1940); 62, 603 (1940).
19. Huntress, A u te n r ie t h, J. Am. Chem. Soc., 63, 3447 (1941).
20. N e w t о n, J. Am. Chem. Soc., 65, 2439 (1943).
21. В a u m g a г t e n, Ber., 59, 1976 (1926).
22. В a t t e g a y, Brandt, Bull. soc. chim., 31, 910 (1922); 33, 1667 (1923).
23. Burkhardt, L a p w о r t h, J. Chem. Soc., 1926, 686.
24. S u t e r, Evans, Kiefer, J. Am. Chem. Soc., 60, 539 (1938).
25. К i P p i n g и др., J. Chem. Soc., 91, 209, 717 (1907); 93, 2090 (1908)- 93 198 (1908)•
95, 69 (1909).
26. Wedekind, Schenk, Ber., 44, 198 (1911).
27. В у g d e n, J. prakt. Chem.,96, 86 (1917).
28. С о u r t о t, Lin, Bull. soc. chim., 49, 1047 (1931).
Литература
273
29. Suter, «Direct Sulfonation of Atomic Hydrocarbons and Their Halogen Deri-
vatives» в кн. Adams, ed., Organic Reactions, Vol. Ill, Wiley, New York,
1946. Есть ирусский перевод.
30. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New York, 1942,
p. 292.
31. Ф и s e p, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 493, Издатинлит, 1949.
32. Физ ер, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 58, Издатинлит, 1949.
33. Huntress, Autenrieth, J. Am. Chem. Soc., 63, 3447 (1941).
34. Suter, Evans, Kiefer, J. Am. Chem. Soc., 60, 539 (1938).
18 Заказ №119
ГЛАВА
X
АМИНИРОВАНИЕ И ДИАЗОТИРОВАНИЕ
I. АМИНИРОВАНИЕ
Введение
Большинство обычных методов введения аминогруппы в органические
соединения нелегко приспособить для микропрепаративной работы. Как
было указано в гл. V, раздел II, 4, для аминирования миллиграммовых
количеств веществ может быть использовано каталитическое гидрирование
нитрогрупп и в меньшей степени цианогрупп.’ Основным затруднением
при определении большинства реакций аминирования является одновремен-
ное образование нескольких продуктов (обычно первичных, вторичных
и третичных аминосоединений), поэтому процесс аминирования необходимо
проводить в таких условиях, при которых образование нежелательных
продуктов по возможности подавляется. Это можно проиллюстрировать
на примере аммонолиза галоидалкилов или алифатических а-галоидкислот
с целью получения первичных аминосоединений. В литературе для этой
реакции рекомендуется брать на каждый моль галоидного соединения
10—60 молей водного раствора аммиака [1—4]. Однако можно избежать
большого избытка аммиака, если применить углекислый аммоний [5, 6],
который, с одной стороны, уменьшает значение pH среды, в которой про-
водится аммонолиз, а с другой стороны—блокирует первичную амино-
группу благодаря образованию иона карбамата NH2COO и таким образом
затрудняет образование вторичных и третичных аминосоединений. Этот
метод хорошо подходит для получения полумикроколичеств первичных
аминов и а-аминокислот. Однако за небольшим исключением, если коли-
чество исходного вещества меньше 1 г, то получение чистого конечного про-
дукта с хорошим выходом затруднительно. В таких случаях желаемый
продукт целесообразно выделять и очищать в виде соответствующего произ-
водного. Нижеследующие разделы посвящены краткому изложению наи-
более важных методов аминирования и применению их к микроколичествам
веществ.
Прямое введение аминогруппы в связи С—Н многих соединений можно
проводить при помощи следующих реагентов: а) гидроксиламина [7],
б) гидроксиламин-О-сульфокислоты [8], в) азотистоводородной кислоты [91,
г) амида натрия [10, 11] и д) формальдегида и аминосоединения с образова-
нием аминометильной или замещенной аминометильной группы (реакция
Манниха) [12, 13]. Гидроксиламин применяют лишь для аминирования
ароматических соединений, содержащих реакционноспособные атомы водо-
рода. Он с успехом может быть использован для приготовления многих
нитроаминонафталинов. Так, например, если 100 мг 2-нитронафталина
1. Аминирование
275
и 250 мг солянокислого гидроксиламина растворить в 5 мл метанола, полу-
ченный раствор обработать 2,5 мл спиртового раствора едкого кали при 30°
и затем оставить стоять в течение нескольких часов, то после разбавления
водой получают 2-нитро-1-нафтиламин с хорошим выходом. Хотя аминиро-
вание малых количеств веществ гидроксиламино-О-сульфокислотой еще
не изучалось, однако этот метод имеет хорошие перспективы развития,
поскольку получение этого реагента из хлорсульфоновой кислоты и солей
гидроксиламина, а также обращение с ним не представляют затруднений.
Действием азотистоводородной кислоты на кислоты можно с успехом полу-
чать амины, однако этот реагент совершенно не аминирует углеводороды.
Аминирование гетероциклических соединений действием амида натрия
в жидком аммиаке можно легко приспособить для малых количеств веществ.
Так, например, этим способом из 9 молей 2-фенилхинолина можно получить
с количественным выходом 4-амино-2-фенилхинолин [14]. Подобно этому,
многие аминосоединения из большого числа соединений, синтезированных
по реакции Манниха, могут быть получены в количестве 2—5 а, но только
в редких случаях в количествах нескольких сот миллиграммов.
Аммонолиз галоидных соединений в водной и спиртовой средах можно
легко приспособить для полумикроколичеств веществ. Если атом галоида
реакционноспособен и желательно шолучить первичное аминосоединение,
то используют углекислый или карбаминовокислый аммоний в водной или
спиртовой среде [5, 6]. Реакция замещения гидроксильной группы на ами-
ногруппу непригодна для микропрепаративной работы, за исключением
лишь немногих случаев, как, например, получения п-нитрозоанилина из
/г-нитрозофенола [15], ж-аминофенола из резорцина [16], некоторых амино-
нафталинов [17] и аминохинолинов [18] из соответствующих нафтолов
и оксихинолинов.
Фталимид калия [19], фталимидомалоновый эфир [20] и бензамидомало-
новый эфир [21] не могут быть использованы, за немногими исключениями,
для приготовления аминосоединений (особенно аминокислот) из полумикро-
количеств. Так, например, при помощи фталимида из 2 г бромистого н-бутила
был получен с 20%-ным выходом н-бутиламин*. При получении П,Ё-ала-
нина из 3 г а-хлорпропионовой кислоты тем же способом выход был также
незначителен [22]. С другой стороны, из 2 г N-хлорметилфталимида путем
превращения в нитрил и последующего гидролиза было получено 0,62fe
глицина [22]. Для приготовления некоторых аминокислот в количестве
0,5—2 г оказался более пригодным синтез при помощи ацетаминомалоно-
вого эфира [23, 24].
Восстановление нитро-, нитрозо-, азосоединений, оксимов и нитрилов
является важным методом аминирования. Поскольку методы восстановле-
ния рассматривались в гл. V, в настоящем разделе дается лишь дополни-
тельный материал, касающийся применения реакций восстановления для
получения аминосоединений. Вообще каталитическое гидрирование приме-
нимо для микропрепаративной работы даже с несколькими миллиграммами
вещества. Другие методы восстановления (с использованием активных
металлов, гидридов металлов, алкоголятов и легко окисляющихся ионов)
обычно пригодны лишь для количеств более 100—200 мг. Обычно любой
макрометод восстановления нитро-, нитрозо-, оксимино- азосоединений,
дающий выходы более 50%, применим для восстановления этих веществ
в количестве 2 г и более.
* Черонис и Спицмюэллер, неопубликованные данные.
18*
276
Гл. X. Аминирование и диазотирование
Получение микроколичеств аминосоединений путем восстановления
нитрилов и циангидринов проводится с помощью каталитического гидриро-
вания. Цианосоединение растворяют в 80%-ном спирте или ледяной уксус-
ной кислоте, затем к раствору добавляют или буферную смесь с pH 1—2*,
или соляную кислоту [25], чтобы воспрепятствовать образованию вторичных
аминосоединений. В качестве катализаторов при микросинтезах были
использованы окись платины, палладированный уголь и никель Ренея.
Этим способом циангидрин холестанона был восстановлен в З-окси-З-амино-
метилхолестан [26], метиламиноацетонитрил—в этиленди амин* и ацетонит-
рил—в этила^ин [27].
В некоторых случаях, если вышеописанные методы непригодны, для
получения аминов, содержащих на один атом углерода меньше, чем исход-
ный амид, можно использовать окисление и декарбоксилирование амидов
кислот гипохлоритами и гипобромитами (реакция Гофмана [28—31]);
количество амида должно быть не менее 2—3 г. При работе с количествами
1 г и меньше выходы аминов значительно уменьшаются и составляют не
более 50% от выходов, указанных в литературе для макросинтезов. Полу-
чение аминов действием азотистоводородной кислоты на органические
кислоты [32^=36] по сравнению с предыдущим методом значительно выгод-
нее, поскольку этот синтез одностадиен и выходы выше. Однако использова-
ние этого метода несколько ограниченно вследствие токсичности азотисто-
водородной кислоты; впрочем, при соблюдении соответствующих мер предо-
сторожности работа с азидами и азотистоводородной кислотой не более
опасна, чем с диазометаном. Метод применим для работы с количествами
веществ 500 мг и более. Аналогично получение аминов путем восстановления
альдегидов и кетонов в присутствии аммиака или аминосоединений [37]
пригодно для количеств 1—5 г. Очень легко приспособить для полумикро-
количеств ряд синтезов, основанных на восстановлении при помощи фор-
миата аммония и муравьиной кислоты. Каталитическое восстановление
карбонильных соединений в присутствии аммиака требует специальной
аппаратуры, предназначенной для проведения реакции гидрирования под
давлением.
2. Аммонолиз галоидных соединений
А. Получение н-бутиламина аммонолизом бромистого н-бутила [38]
30—40 мл метанола помещают в коническую колбу емкостью 125 мл,
погружают ее в баню со льдом и пропускают газообразный аммиак до тех
пор, пока не будет получен почти насыщенный раствор. Послеэтого к спир-
товому раствору аммиака добавляют маленькими кусочками 15 г сухого
льда с такой скоростью, чтобы большая часть двуокиси углерода связыва-
лась в виде карбаминовокислого аммония (с небольшой примесью бикар-
боната). Затем продолжают пропускать аммиак еще приблизительно в тече-
ние 20 мин., после чего добавляют 10 г бромистого w-бутила. Колбу плотно
закрывают резиновой пробкой и закрепляют ее двумя кусками медной
проволоки, концы которой охватывают горло колбы. Колбу помещают
в пустую банку и оставляют стоять в течение 24—28 час. (лучше в теплом
месте) (30—40°).
* Черонис и А ндл ер, неопубликованные данные.
I. Аминирование
277
Колбу охлаждают и открывают. Содержимое ее переносят в чашку,
медленно нагревают до 50—60° и затем выпаривают досуха. Остаток пере-
носят в пробирку длиной 20 см и обрабатывают на холоду раствором 4 г
едкого натра в 6 мл воды. Затем щелочной раствор экстрагируют двумя
порциями эфира по 5 мл, эфирную вытяжку высушивают несколькими кусоч-
ками едкого натра и переносят в маленькую перегонную колбу. Эфир отго-
няют и остаток осторожно фракционируют. Фракция (3—3,5 г), кипящая
при 75—80°, представляет собой к-бутиламин. В колбе остается небольшое
количество маслообразного продукта, который является смесью ди-
и три-«-бутиламинов. Их можно разделить методом, описанным в гл. XVI,
раздел VI.
Примечание. Этим же методом можно получить этиламин, к-пропил-
амин, изопропиламин, к-амиламин и н-гексиламин. Молярное соотношение
галоидного соединения и аммиака равно приблизительно от 1:8 до 1:10.
Если желательно получить вторичные или третичные амины, то при аммо-
нолизе галоидного соединения соль карбаминовой кислоты не требуется.
Молярное соотношение галоидного соединения и аммиака берут равным
от 1:3 до 1:4.
Б. Получение а-аминокислот путем аммонолиза
галоидзамещенных кислот [38, 39]
Этот метод с небольшими изменениями в температурном режиме можно
применить для получения следующих веществ': а) глицина из хлоруксусной
кислоты, б) В,Ь-аланина из а-хлор- и а-бромпропионовых кислот, в) а-ами-
номасляной кислоты из а-броммасляной кислоты, г) а-амино-к-валериановой
кислоты из а-бром-«-валериановой кислоты, д) DjL-валина из а-бромизова-
лериановой кислоты, е) D.L-лейцина из а-бромизокапроновой кислоты
и ж) таурина из 2-бромэтилсульфоновой кислоты. Поскольку галоидзаме-
щенные кислоты с разветвленной цепью очень легко отщепляют сначала
Вг~, а затем Н+, что ведет к образованию ненасыщенных кислот, то аммоно-
лиз в этом случае проводят при комнатной температуре.
Для проведения аммонолиза приготовляют суспензию взбалтыванием
22 г продажного порошкообразного углекислого аммония в 7 мл воды
в конической колбе емкостью 125 мл. Суспензию нагревают на водяной бане
до 55—58°. Смесь перемешивают, охлаждают до 40° и добавляют к 20 мл
водного раствора аммиака (27—28%). Смесь оставляют стояты в течение
20—30 мин., после чего прибавляют в течение 5 мин. небольшими порциями
0,05 моля галоидзамещенной кислоты. Колбу закрывают через 30 мин.
пробкой и оставляют стоять при комнатной температуре в течение 24 час.
Хлоруксусную кислоту можно добавлять при 55—58°, при 60% реакция
заканчивается за 2 часа. Для хлорпропионовой кислоты при 60° реакция
завершается за 24 часа, а в случае бромпропионовой кислоты аминирование
заканчивается при комнатной температуре за сутки.
После окончания аммонолиза смесь постепенно нагревают до 60°,
а затем до 80°, чтобы отогнать аммиак и двуокись углерода, которые можно
поглотить водой и затем вновь использовать. В случае глицина и аланина
смесь нагревают сразу до 112° и затем в нее добавляют 0,5 г угля. Раствор
фильтруют (объем 9—10 мл) и смешивают с 35 мл 90%-ного метанола. Амино-
кислота выпадает в осадок. Смесь оставляют стоять в течение нескольких
часов и затем фильтруют. Сырой продукт содержит небольшое количество
(0,1—0,2%) хлористого или бромистого аммония. В табл. 18 приведены
краткие сведения о получении девяти аминосоединений.
278
Г л. X. Аминирование и диазотирование
Таблица 18
СВОДКА ПО ПОЛУЧЕНИЮ АМИНОКИСЛОТ
Аминокислота Используемая г алоидсоде ржаща я кислота Коли- чест- во, моли* 3 * * Темпера- тура, °C Продол- житель- ность, часы Вы- ход6 , е Лите- рату- ра
Глицин Хлоруксусная 0,05 58 3 2,2 38
Аланин а-Бромпропионовая 0,05 25 24 2,8 38
Валин а-Бромизовалериановая 0,05 25 96 2,5 38
Лейцин а-Бромизокапроновая 0,05 25 96 2,4 38
а-Аминомасляная а-Бром-н-масляная 0,05 25 72 2,6 38
а-Амино-н-валериа- новая а-Бром-н-валериановая 0,05 25 72 2,9 38
а-Аминс-н-капроно- вая а-Бром-«-капроновая 0,05 25 72 2,9 В
Фенилаланин а-Бромф-фенилпропио- новая 0,05 25 160 2,2 41в
Таурин Натриевая соль бром- этансульфокислоты 0,01 25 160 0,65 40в
а Галоидсодержащее соединение добавляют в аминолизу ющий раствор. Последний, за исключе-
нием случаев фенилаланина и таурина, приготовляют, как описано в разделе Б. При получении
фенилаланина берут половину, а в случае таурина — 1/ю часть количества раствора, которое исполь-
зуется в остальных случаях получения аминокислот.
б В зависимости от растворимости аминосоединения выделение и очистка продукта немного ви-
доизменяются.
в Черонис и Спицмюэллер, неопубликованные данные.
3. Синтезы при помощи ацетаминомалонового эфира [42]
Синтез а-аминокислот из ацетаминомалонового эфира включает стадии
превращения малонового эфира в оксиминопроизводное с последующим вос-
становлением в амин в присутствии уксусного ангидрида. Ацетаминомало-
новый эфир обрабатывают обычным способом, чтобы заместить активный
атом водорода на желаемый радикал. Полученный продукт гидролизуют
и декарбоксилируют.
Для приготовления ацетаминомалонового эфира в колбе емкостью
25 мл, снабженной микрохолодильником, магнитной мешалкой и хлоркаль-
циевой трубкой (можно использовать универсальную установку, описан-
ную в гл. III, раздел VII), приготовляют раствор 420 мг натрия в 7 мл
абсолютного этанола (перегнан в присутствии метилата магния или этилата
натрия). К полученному раствору медленно добавляют 3 мл малонового
эфира, охлаждают приблизительно до 10° и в течение 10 мин. добавляют
2,2 мл бутилнитрита. Этанол и бутанол отгоняют в вакууме, а вязкий оста-
ток обрабатывают 1,2 мл уксусной кислоты. Полученную смесь экстраги-
руют 6’мл эфира. Эфирную вытяжку промывают двумя порциями насыщен-
ного раствора соды и сушат над сульфатом магния. Растворитель отгоняют.
Неочищенный продукт, представляющий собой оксиминомалоновый эфир
с'.небольшой примесью не вошедшего в реакцию малонового эфира, обраба-
тывают 9 мл уксусной кислоты и 9 мл уксусного ангидрида. К полученной
смеси при перемешивании (магнитной мешалкой) добавляют маленькими
порциями 4,5 мл цинковой пыли так, чтобы температура была равна 20—30°
I. Аминирование
279
(колбу время от времени погружают в стакан, наполненный смесью льда
•с водой). После добавления всего цинка смесь перемешивают еще в течение
1 часа, затем фильтруют и осадок промывают двумя порциями ледяной
уксусной кислоты по 1,5 мл. Фильтрат переносят опять В колбу и концеш
трируют в вакууме при 50—60°. К остатку добавляют 3 мл изопропанола
и для растворения осадка колбу нагревают, а затем охлаждают. Сырой
ацетаминомалоновый эфир отфильтровывают, промывают двумя порциями
холодного изопропанола по 0,5 мл и затем перекристаллизовывают из 2 мл
кипящего растворителя. Получают приблизительно 2 г кристаллов с
п. пл. 93—94°.
Для получения диэтилового эфира бензилацетаминомалоновой кислоты
поступают следующим образом. В колбе емкостью 25 мл, снабженной маг-
нитной мешалкой, микрохолодильником и защищенной от атмосферной
влаги хлоркальциевой трубкой, приготовляют раствор 150 мг натрия
в 7,5 мл абсолютного этанола (перегнан над метилатом магния). К раствору
добавляют 1085 мг ацетаминомалонового эфира и затем 630 мг хлористого
бензила. Полученный желтый раствор перемешивают и кипятят в течение
6 час. Горячую реакционную смесь фильтруют, осадок промывают горячим
абсолютным спиртом. Соединенные фильтраты выпаривают в вакууме на
паровой бане. Остаток охлаждают и промывают на фильтре. Твердое веще-
ство весит 1,20—1,30 г. После двух перекристаллизаций продукт плавится
при 106°. Однако при препаративной работе пользуются неочищенным диэти-
ловым эфиром бензилацетаминомалоновой кислоты.
Смесь 6 мл 10%-ного раствора едкого натра и 1,2—1,3 г неочищенного
диэтилового эфира бензилацетаминомалоновой кислоты кипятят в колбе
емкостью 25 мл, снабженной обратным холодильником, в течение 4 час.
Охладившийся раствор подкисляют 5 мл 3 н. раствора соляной кислоты
и вновь кипятят с обратным холодильником в течение 1 часа. Горячий
раствор фильтруют и полученный фильтрат оставляют стоять в холодиль-
нике в течение 24 час. Кристаллический продукт собирают на фильтре
и сушат. Выход D.L-N-ацетилфенилаланина с т. пл. 142—145° составляет
400—700 мг. После однократной перекристаллизации из горячей воды тем-
пература плавления повышается до 145—146°.
Примечание. Этим же методом при взаимодействии ацетаминомалоно-
вого эфира с бромистым изобутилом, бромистым н-бутилом и бромистым
пропилом получают соответственно лейцин, норлейцин и норвалин. Выходы
можно повысить, если алкилирование ацетаминомалонового эфира прово-
дить в атмосфере азота. При концентрировании растворов алкилпроизвод-
ных ацетаминомалонового эфира нужно соблюдать осторожность, поскольку
во время проведения этой операции возможны значительные потери.
Небольшие количества ацилированных аминокислот можно очищать
путем фракционной возгонки.
4. Восстановление нитросоединений
Восстановление миллиграммовых количеств n-нитротолуола и п-нитро-
•фенола путем каталитического гидрирования описано в гл. V, раздел 11,4.
При восстановлении менее 200 мг нитросоединений, даже в случае
низших членов ряда жирных аминов, продукты можно выделять в виде
соответствующих производных. В случае высших алкильных и арилалкиль-
ных соединений, особенно тех, которые являются твердыми веществами,
продукты можно выделять из реакционной смеси экстрагированием
эфиром.
280
Гл. X. Аминирование и диазотирование
Как указывалось в гл. V, в качестве восстановителей можно использо-
вать ряд веществ: олово и железо с соляной кислотой или цинк в щелочной
или слабокислой среде. При работе с малыми количествами весьма важно
использовать метанол [43] или этанол [44] в качестве растворителей для
нитросоединений. Существенной разницы между железом и оловом при
реакции восстановления не обнаружено, однако железные опилки часто
бывают загрязнены маслом и ржавчиной и поэтому предпочтительней поль-
зоваться оловом.
А. Восстановление нитропарафинов
В перегонную пробирку длиной 20 см, снабженную микрохолодильни-
ком, помещают 200 мг нитросоединения, 500 мг олова и 3 мл 50%-ного
этанола. Смесь нагревают, затем микрогорелку убирают и из пипетки доба-
вляют порциями по 0,5 мл смесь 2,5 мл концентрированной соляной кислоты
и 2,5 мл 95%-ного этанола. После добавления каждой порции холодильник
немедленно устанавливают обратно. После добавления первой порции
кислоты смесь нагревают до начала реакции и затем кислоту добавляют
с такой скоростью, чтобы смесь непрерывно кипела. После добавления всей
кислоты смесь осторожно кипятят в течение 30 мин. Микрохолодильник
устанавливают в положение для перегонки и отбирают 4 мл дистиллата.
Остаток в пробирке охлаждают, подставляя под нее маленький стакан
с холодной водой. Затем в пробирку медленно добавляют приблизительно
6 мл 6 н. раствора едкого натра. Если полученный амин кипит при темпера-
туре выше 100°, то щелочную смесь экстрагируют тремя порциями эфира
по 4 мл. Эфирную вытяжку либо непосредственно используют для получения
того или иного производного, либо встряхивают с 2 мл 3 н. соляной кислоты,,
отделяют водный слой, водную вытяжку испаряют и в остатке получают
соль амина. Если температура кипения амина ниже 100°, как, например,
для пропиламина и бутиламина, то щелочной раствор перегоняют до тех
пор, пока в пробирке-приемнике, содержащей 2 мл 6 н. раствора соляной
кислоты и одну каплю метилового красного или метилоранжа, не соберется
4 мл дистиллата. Если дистиллат будет показывать щелочную реакцию, то
добавляют небольшое количество соляной кислоты. Амин, содержащийся
в дистилляте, можно сразу превратить в соответствующие производные,
добавив 0,4 мл бензоилхлорида, бензолсульфохлорида или п-толуолсульфо-
хлорида и 5—8 мл 6 н. раствора едкого натра (гл. XVI, раздел VI,4). Соль
амина можно получить после выпаривания дистиллата. Выход аминов
в виде производных или в виде солей составляет 30—110 мг.
Этим методом были приготовлены следующие амины: этил амин, н-про-
пиламин, изопропиламин, н-бутиламин и втор-бутиламин.
Б. Восстановление ароматических нитросоединений
Метод восстановления приблизительно такой же, что и для нитропара-
финов. Если амин представляет собой жидкость, например о- или jn-толуидин,
то его выделяют так же, как жирные амины, которые кипят при температуре-
выше 100°. В том случае, если желательно получить более чистый продукт,
щелочную смесь перегоняют так же, как в случае аминов, температура
кипения которых ниже 100°. Если ароматический амин представляет собой
твердое вещество, например диаминобензол или диаминотолуол, то полу-
ченную твердую соль амина осторожно нейтрализуют в микропробирке
заранее вычисленным количеством раствора едкого натра. Далее амин
отделяют центрифугированием и перекристаллизовывают из бензола.
I. Аминирование
281
Этим методом был получен ряд аминосоединений, в том числе анилин,
о-толуидин, п-толуидин, 1,3- и 1,2-диаминобензолы, 2,4-диаминотолуол,
2,4-диаминофенол и 2,7-диаминоакридон.
В. Получение лс-нитроанилина
Восстановление сульфидом одной из двух нитрогрупп, присутствующих
в ароматическом, соединении, можно приспособить для работы с малыми
количествами. Для восстановления 200 мг и более нитросоединений приме-
няют метод, описанный в настоящем разделе. Для восстановления менее
200 мг нитросоединения pH спиртового раствора доводят до 8,0 с помощью
аммиака, затем раствор насыщают сероводородом и оставляют стоять в тече-
ние нескольких часов, после этого раствор опять насыщают сероводородом
и реакционную смесь оставляют стоять в темноте в течение 24 час.
Раствор 400 мг л«-динитробензола в 5 мл 50%-ного этанола или изопро-
панола нагревают до 80—90° и затем добавляют по каплям раствор 1 г
сульфида натрия (Na2S-9H2O) в 1 мл воды. После добавления капли реак-
ционную смесь встряхивают; температуру поддерживают равной 80—90°.
После введения раствора сульфида в пробирку вставляют микрохолодиль-
ник и смесь кипятят в течение 15 мин. Холодильник удаляют, а кипячение
продолжают, пока объем жидкости в пробирке не уменьшится приблизи-
тельно до 2 мл. Добавляют 1 мл воды, смесь переносят в микропробирку
емкостью 3 мл и охлаждают. Реакционную пробирку ополаскивают несколь-
кими каплями 50%-ного метанола и полученную жидкость присоединяют
к основной смеси. Микропробирку погружают в охладительную смесь на
15 мин. и затем раствор центрифугируют. Маточный раствор отделяют,
добавляют 1 мл 6 н. соляной кислоты и полученную смесь осторожно кипятят
для отделения нитроанилина от не вошедшего в реакцию динитробензола.
Горячий раствор центрифугируют и прозрачную жидкость капиллярной
пипеткой быстро переносят в чистую микропробирку. Раствор осторожно
нейтрализуют водным раствором аммиака, затем добавляют несколько
капель избытка раствора аммиака, полученную смесь охлаждают и центри-
фугируют. Кристаллы отделяют, промывают и сушат, как обычно. Выход
составляет 200—250 мг.
5. Восстановление нитрилов и оксимов
А. Получение этиламина гидрированием ацетонитрила*
В прибор для гидрирования (гл. V, раздел VI,4) помещают 30 мл
50%-ного этанола, 1 г ацетонитрила и 1,2 г никеля Ренея. Смесь нагревают
до 30—40° и пропускают через нее водород в течение 1 часа. Реакционную
смесь фильтруют, катализатор промывают несколько раз спиртом, содер-
жащим несколько капель 6 н. соляной кислоты. Фильтрат подкисляют,
упаривают до объема 3—4 мл и для удаления следов ацетонитрила экстраги-
руют дважды петролейным эфиром. Водный слой (вместе с промывными
водами) помещают в перегонную пробирку емкостью 10 мл и охлаждают.
Раствор сильно подщелачивают, добавляя по каплям 40%-ный раствор
едкого натра. Смесь перегоняют и амин выделяют в виде соли, как описано
в разделе 4,А настоящей главы. Выход солянокислого этиламина соста-
вляет 1,5—1,8 г.
* Черонис и Коуджешелл, неопубликованные данные.
282
Г л. X. Аминирование и? диазотирование
Б. Получение додециламина восстановлением лауронитрила натрием [46]
Раствор 2,2 г лауронитрила в 5 г безводного бутанола-1 добавляют
в течение 5 мин. к кипящей смеси 1,5 г тонкоизмельченного натрия в 20 мл
толуола. Затем добавляют еще 5 мл толуола и 5 мл бутанола. Смесь нагре-
вают и перемешивают до тех пор, пока весь натрий не войдет в реакцию.
После этого осторожно прибавляют воду, отделяют толуольный раствор
и сушат безводным поташом. После удаления растворителя сырой амин
растворяют в 25 мл 50%-ного этанола, содержащего 1 мл концентрированной
соляной кислоты. Непрореагировавший нитрил экстрагируют четырьмя
порциями петролейного эфира, большую часть спирта удаляют отгонкой,
оставшийся раствор подщелачивают и амин экстрагируют петролейным
эфиром. После высушивания раствора безводной содой растворитель испа-
ряют и получают 2 г додециламина (90%). Амин может быть очищен через
ацетат. Для этого амин растворяют в 12 мл бензола и добавляют 0,6 мл
ледяной уксусной кислоты. Для выделения соли раствор охлаждают до 15°.
После перекристаллизации соли из 50 мл бензола при 15° получают 2,3 г
уксуснокислого додециламина с т. пл. 68,5—69°.
В, Получение изопропил амина восстановлением ацетоксима [37]
Ацетоксим приготовляют из 1 мл ацетона и 1,2 г солянокислого гидро-
ксиламина. Солянокислый гидроксиламин помещают в пробирку длиной
20 см (снабженную резиновой пробкой) и растворяют в 2 мл воды. Затем
добавляют ацетон и раствор охлаждают приблизительно до 5°. После этого
при энергичном перемешивании добавляют две порции раствора 1 г соды
в 3 мл воды; при этом температуру поддерживают ниже 40°. Смесь остав-
ляют стоять при комнатной температуре и затем охлаждают. Если оксим
не ^выделяется, то раствор экстрагируют двумя порциями эфира по 3 мл,
эфирную вытяжку отделяют и эфир испаряют в токе воздуха. Остаток
соскребают, растирают с 2 мл холодной воды, фильтруют и сушат. Для
перекристаллизации оксим растворяют в минимальном количестве метанола
и затем к полученному раствору добавляют воду до помутнения. Выход
составляет 700—800 мг, т. пл. 59°.
Ацетоксим восстанавливают путем каталитической гидрогенизации,
как описано в гл. V, раздел VI,4. В сосуд для гидрирования помещают
раствор 510 мг(7 ммолей) оксима в 15 мл 80%-ного этанола и 200 мг 5%-ного
палладированного угля и в течение 45 мин. пропускают водород. Вскоре
после начала Гидрирования к раствору добавляют 1—2 капли приблизи-
тельно 1,1 мл 6 н. соляной кислоты, каждый раз немного приподнимая
микродиспергатор, не прерывая тока водорода. После окончания гидриро-
вания спиртовой раствор фильтруют и выпаривают досуха. Твердый остаток
выскребают и помещают в перегонную колбу емкостью 5 мл, снабженную
приемником-пробиркой, погруженной в смесь льда с солью. Перегонную
колбу охлаждают в стакане с охладительной смесью и затем к реакционной
смеси осторожно добавляют приблизительно 3 мл 6 н. раствора едкого
натра. Под перегонную колбу подставляют водяную баню и смесь нагре-
вают в течение 30 мин. при 50°. Получают приблизительно 300—350 мг
изопропил амина. Амин лучше всего сохранять в виде 25—50%-ного вод-
ного раствора или перевести в производное фенилтиомочевины.
Примечание. Высшие оксимы восстанавливают спиртом [47] или амаль-
гамой натрия [48]. Последний метод пригоден для получения аминов с
пятью или большим количеством атомов углерода.
I. Аминирование
283
6. Аминирование путем декарбоксилирования
А. Получение гептадециламина при действии азотистоводородной кислоты
на стеариновую кислоту [49]
К раствору 750 мг чистой стеариновой кислоты (т. пл. 69,5°) в 25 мл
бензола добавляют при 40° при энергичном помешивании 1,5 мл концентри-
рованной серной кислоты. К полученному раствору под тягой добавляют
по каплям бензольный раствор 137 мг азотистоводородной кислоты (2,75 мл,
5%-ный раствор). После окончания реакции кислотный слой выливают
в воду для осаждения сульфата гептадециламина. Кристаллы отфильтровы-
вают и перекристаллизовывают из этанола. Выход кристаллов составляет
600—650 мг, они плавятся с разложением при 195—200°.
Раствор азотистоводородной кислоты приготовляют путем смешения
в пробирке длиной 20 см 1 г азида натрия с 1 мл теплой воды. Смесь переме-
шивают термометром, поверх ее наливают 10 мл бензола и охлаждают под
тягой до 0°. Затем к содержимому пробирки при помешивании добавляют
по каплям из капиллярной пипетки 0,4 мл (0,75 г) концентрированной серной
кислоты. Смесь оставляют стоять в течение 5 мин., время от времени пере-
мешивая ее. Затем смесь декантируют в сухую пробирку и полученную
жидкость сушат безводным сульфатом натрия. Для определения концентра-
ции азотистоводородной кислоты отбирают 1 мл раствора (не засасывать
ртом!) и титруют 0,1 н. раствором щелочи. При работе необходимо соблюдать
крайнюю осторожность, поскольку азотистоводородная кислота чрезвы-
чайно токсична. Тяга должна хорошо работать.
Б. Получение пентадециламина действием гипобромита на амид пальмитиновой
кислоты [31, 50]
К 15 мл метанола добавляют 0,46 г металлического натрия, нарезанного
маленькими кусочками. Полученный раствор метилата натрия смешивают
с раствором 2,55 г (10 ммолей) амида пальмитиновой кислоты в 10 мл мета-
нола. Затем к смеси добавляют при помешивании 0,55 мл (1,6 г) брома.
Полученный раствор нагревают в течение 10 мин. на водяной бане и приба-
вляют уксусную кислоту до слабокислой реакции. Метанол отгоняют,
а остаток смешивают с 1—2 мл воды для удаления бромистого натрия.
Смесь фильтруют, остаток на фильтре растворяют в 10 мл петролейного
эфира. Для удаления не вошедшего в реакцию амида пальмитиновой кис-
лоты и капель воды полученный раствор фильтруют. Растворитель отго-
няют и продукт перекристаллизовывают из этанола. Выход метилового
эфира пентадецилкарбаминовой кислоты, который получается из проме-
жуточно образующегося изоцианата, составляет приблизительно 1—2 г,
т. пл. 61—62°.
1 г уретана тщательно смешивают с 3,5 г окиси кальция, полученную
смесь помещают в перегонную колбу, добавляют 2 мл воды, смесь переме-
шивают и перегоняют. Дистиллат экстрагируют двумя порциями петролей-
ного эфира по 3 мл. Вытяжку сушат сначала над 1—2 кусочками едкого
кали, а затем над несколькими кусочками металлического натрия. После
этого отгоняют растворитель, остаток охлаждают, переносят в микропро-
бирку и перекристаллизовывают из спирта. Выход составляет приблизи-
тельно 700—750 мг.
284
Гл. X. Аминирование и диазотирование
II. ДИАЗОТИРОВАНИЕ
1. Введение
В настоящем разделе приведены краткие сведения об использовании
солей диазония для синтеза углеводородов, окси- и нитросоединений и нитри-
лов. Применение солей диазония для получения галоидных соединений
обсуждалось в гл. VII, раздел VII.
Для приготовления чистых диазониевых солей в миллимолярных коли-
чествах амин растворяют в пробирке для центрифугирования в абсолютном
этаноле или метаноле и диазотируют концентрированной серной или уксус-
ной кислотой и н-бутил- или изоамилнитритом. Сначала температуру под-
держивают в пределах 0—10°, а затем постепенно повышают до 20-—30°.
Приблизительно через 15—20 мин. добавляют эфир и содержимое пробирки
центрифугируют. Жидкость отбирают пипеткой, а соль диазония дважды
промывают эфиром. Для высушивания кристаллов пробирку эвакуируют,
соль хранят при низкой температуре. Одним из недостатков этого способа
является осаждение при добавлении эфира наряду с солью диазония неболь-
шого количества соли непрореагировавшего амина. Использование стехио-
метрических количеств реагентов не устраняет этого затруднения, которое
имеет место со всеми аминами. При работе с малыми количествами веществ
можно использовать вместо нитрита натрия алкилнитрит.
Замещение диазогруппы на водород лучше всего производить при
помощи фосфорноватистой кислоты [51—54]. Амин диазотируют в соляной
кислоте, как обычно. Охлажденную соль диазония обрабатывают 10 молями
30—50%-ного раствора фосфорноватистой кислоты, полученный раствор
помещают в холодильник на 24 часа и затем экстрагируют эфиром. При
фракционировании эфирного раствора получают углеводород. Обычно
выходы углеводородов в этом случае получаются более высокие, чем при
восстановлении аминов другими методами, например с помощью спирта
и формальдегида. Реакция восстановления редко пригодна для количеств
меньше 10 мг, если продукт не может быть выделен и очищен без фрак-
ционированной перегонки. Если амин легко доступен, то работу лучше
начинать с 20—30 ммолями вещества.
Приблизительно такие же количества исходных веществ используются
при синтезе фенолов путем замещения диазогруппы на гидроксил. Если
фенол является твердым веществом, то можно исходить из 1—2 ммолей
амина и получить 100—200 мг конечного продукта. Однако если фенол пред-
ставляет собой жидкость, то целесообразно проводить синтез, исходя из
10—25 ммолей амина. После гидролиза соли диазония фенол можно непо-
средственно выделить путем перегонки с водяным паром. Эта операция
существенно улучшает выход продукта и легко применима для малых
количеств.
При помощи относительно стойкого борфторида диазония удается
заместить диазогруппу на нитро- и некоторые другие группы [55—61].
Этим путем можно получить ряд соединений, которые трудно приготовить
другими методами. Например, фенилмеркурихлорид легче получать диазо-
тированием анилина, чем меркурированием бензола. Подобно этому о- и
/г-динитроанилины легче синтезировать через о- и л-нитрофенилборфториды
диазония, чем путем прямого или непрямого нитрования. Борфториды
диазония служат также для введения фтора в ароматическое кольцо. В лите-
ратуре описано получение фторбензола, 4,4'-дифтор дифенил а, н-фторбен-
зойной кислоты и /г-фтортолуола.
II. Диазотирование
285
2. Примеры диазотирования
А. Кислый сульфат л-толилдиазония
К 1 ммолю п-толуидина (107 мг), растворенному в 0,6 мл 80%-ного эта-
нола (0,5 мл 95%-ного этанола и 0,1 мл воды), добавляют 0,2 мл концентри-
рованной серной кислоты. Смесь охлаждают до 0°. Затем добавляют пор-
циями по 0,1 мл раствор 100 мг нитрита натрия в 0,3 мл воды при помощи
капиллярной пипетки, кончик которой погружен в раствор п-толуидина.
Если раствор соли диазония дает отрицательную реакцию на йодкрахмаль-
ную бумажку, то добавляют еще нитрита. Пробирку оставляют стоять
в течение 10 мин. при 0—10° и затем центрифугируют. Прозрачную жидкость
отбирают пипеткой и переносят в пробирку, содержащую 5 мл ацетона,
охлажденного до 0°. Смесь помещают в смесь льда и соли и затем центри-
фугируют. Полученную соль промывают двумя порциями холодного ацетона
по 0,3 мл и затем сушат в вакууме в пробирке, погруженной в баню со льдом.
Соль хранят в холодильнике. Выход составляет 70—90 мг.
Б. Хлоргидрат фенилгидразина [62]
Раствор 3 г бисульфита натрия в 8 мл воды нейтрализуют раствором
1,2 г едкого натра в 4 мл воды. Для определения значения pH 2капли полу-
ченного раствора сульфита добавляют к 5 мл дистиллированной воды, к кото-
рой добавлено несколько капель универсального индикатора или индика-
торная бумажка. Значение pH раствора доводят до 6 добавлением несколь-
ких капель 6 н. щелочи или кислоты. Раствор 1,4 мл анилина (15 ммолей)
в 5 мл воды и 3 мл концентрированной соляной кислоты диазотируют 1,1 а
нитрита натрия в 5 мл воды при 0—5°. Полученный раствор соли диазония
добавляют при перемешивании к раствору бисульфита, охлажденному
предварительно до 15—20°. Смесь нагревают до 60—70° и затем добавляют
при перемешивании 1 г цинковой пыли и 4 мл ледяной уксусной кислоты.
Раствор вскоре становится бесцветным, и на дно сосуда оседает окись
цинка и небольшое количество цинка, не вошедшего в реакцию. Прозрач-
ный раствор декантируют в стакан емкостью 250 мл, осадок промывают
5 мл воды, и промывные воды соединяют с основным раствором. Затем
к раствору добавляют под тягой 20—25 мл концентрированной соляной
кислоты. Полученную смесь охлаждают в течение 3—4 час. и затем фильтруют
с отсасыванием. Кристаллы отжимают, промывают 2 мл ледяной воды,
перекристаллизовывают из воды и сушат. Выход составляет приблизи-
тельно 1,5 г.
Примечание. Выход п-нитрофенилгидразина из 1,5 г п-нитроанилина
составляет приблизительно 1,2 г (т. пл. 158°). Выход n-толилгидразина из
1,3 г n-толуидина составляет приблизительно 0,9 г (т. пл. 65—66°).
В. Замещение диазогруппы на гидроксил
Первый пример иллюстрирует приготовление жидкого фенола из легко-
диазотируемого амина, а второй—получение твердого фенола из слабого
основания, которое трудно диазотируется.
О-Крезол. Раствор 2,5 г о-толуидина в 5 мл воды и 2,5 мл концентриро-
ванной серной кислоты диазотируют при 0—5° раствором 1,4 г нитрита
натрия в 5 мл воды, при этом к диазотируемой смеси добавляют 4—6 г
льда. Избыток азотистой кислоты удаляют добавлением приблизительно
100 мг мочевины. Диазораствор прибавляют небольшими порциями при
286
Гл. X- Аминирование и диазотирование
помощи капиллярной пипетки к смеси 3 мл серной кислоты и 4 мл воды,
которая одновременно подвергается перегонке с водяным паром. Пробка,
которой закрыта перегонная пробирка, или колба, имеет три отверстия:
одно для подвода пара, другое для отводной трубки и третье, закрытое
стеклянной палочкой, для ввода раствора соли диазония. Для того чтобы до-
бавить раствор соли диазония, уменьшают струю пара и вынимают на момент
стеклянную палочку. Скорость, с которой добавляют раствор соли диазония,.
должна быть приблизительно равна скорости отбора дистиллата. После
окончания добавления раствора соли диазония и исчезновения капелек
фенола в дистиллате перегонку с водяным паром прекращают. Дистиллат
экстрагируют тремя порциями эфира по 5 мл. Эфирную вытяжку промы-
вают 3 мл воды и затем 3 мл 10% -ного раствора бикарбоната натрия. о-Крезол
экстрагируют из эфирного раствора путем встряхивания с тремя порциями
по 2 мл 3 и. раствора едкого натра. Щелочной раствор охлаждают, cильнo^
подкисляют концентрированной соляной кислотой и о-крезол экстраги-
руют двумя порциями эфира по 4 мл. Эфирную вытяжку сушат безводным
сульфатом кальция и затем отгоняют эфир. Перегонку продолжают и отби-
рают фракцию, кипящую при 188—194°. Выход составляет приблизительно
1,5 г.
2,4-Ди нитрофенол. Раствор 376 мг тонкоразмельченного 2,4-динитроани-
лина в 2 мл концентрированной серной кислоты охлаждают до 0° и смеши-
вают с нитрозилсерной кислотой, приготовленной добавлением 145 мг
тонкоизмельченного нитрита натрия к 1,5 мл охлажденной серной кислоты.
Полученную смесь встряхивают и медленно добавляют 6 мл фосфорной
кислоты. При этом происходит выделение азотистой кислоты, связанной
серной кислотой, которая и диазотирует. Смесь оставляют стоять при 0°
в течение 15 мин., добавляют 200 мг мочевины и затем 5—6 г льда. Раствор
соли диазония медленно добавляют капиллярной пипеткой к кипящему
раствору 3,7 мл серной кислоты в 5 мл воды. После прибавления всего
раствора соли диазония смесь продолжают кипятить еще несколько минут
и затем охлаждают. 2,4-Динитрофенол отфильтровывают, промывают водой
и сушат. Выход составляет приблизительно 200 мг. Для очистки продукт
можно перекристаллизовывать из метанола или из горячей 6 н. соляной
кислоты. Чистый 2,4-динитрофенол плавится при 110—111°.
Примечание. Метод, описанный для диазотирования о-крезола, можно
использовать для приготовления n-крезола из n-толуидина или для получе-
ния подобных гомологов фенола из замещенных анилинов. Метод, описан-
ный в разделе Б, можно применять для получения ж-нитрофенола и ж-нитро-
анилина. Метод, использованный для диазотирования 2,4-динитрофенола,
является общим для слабоосновных аминосоединений.
Г. п-Толунитрил
Хлористую медь, полученную из 3 г сульфата меди (CuSO4 • 5Н2О)
по способу, описанному в гл. VII, раздел VII,1, суспендируют в 5 мл воды
в колбе емкостью 125 мл. К полученной смеси добавляют под тягой раствор
1,55 г цианистого натрия в 2 мл воды. Смесь встряхивают и охлаждают до
0°. Раствор соли диазония(приготовлен диазотированием 1,1г, или 10ммолей,
n-толуидина в 4 мл воды и 2 мл концентрированной соляной кислоты при
0—5° раствором 750 мг нитрита натрия в 3 мл воды) обрабатывают 500 мг
бикарбоната натрия. Полученную смесь добавляют (хорошо работающая
тяга) при энергичном перемешивании к раствору цианистой меди [11,
охлажденному до 0°. Колбу выдерживают 5 мин. в бане со льдом, затемз
II. Диазотирование
287
в течение 5 мин. нагревают до 50—55° или до прекращения выделения азота,
после чего смесь перегоняют с водяным паром (гл. II, раздел 1,6). Если
объем смеси более 12—15 мл, то ее делят на две порции. Реакционную колбу
промывают 1 мл бензола и промывную жидкость выливают в перегонную
колбу или пробирку. Дистилл ат экстрагируют двумя порциями эфира
по 4 мл. Эфирную вытяжку сначала промывают 2 мл 10%-ного раствора
едкого натра для удаления фенольных соединений, а затем дважды водой.
После этого раствор сушат безводным сульфатом кальция и растворитель
отгоняют. Остаток растворяют в возможно меньшем количестве горячего
спирта и раствор переносят капиллярной пипеткой в пробирку длиной
7,5 см. Раствор разбавляют небольшим количеством воды и охлаждают до 0°.
л-Толунитрил выделяется в виде кристаллов, которые отфильтровывают
на холоду,-промывают ледяной водой и высушивают в вакуум-эксикаторе,
установленном в холодильнике. Выход кристаллов составляет 700—800 мг,.
т. пл. 25—27°.
Примечание. При использовании больших количеств исходных веществ
следует проверить значение pH раствора соли диазония после добавления
бикарбоната натрия и довести его приблизительно до 7,5. Если раствор
имеет кислую реакцию, то выделяется цианистый водород. Однако в том
случае, когда работу с малыми количествами веществ ведут под хорошо
работающей тягой, значение pH не имеет столь большого значения. Этот же
метод используется для приготовления о-толунитрила и бензонитрила из
о-толуидина и анилина соответственно.
Д. БорфЛрид фенилдиазония
Смесь 465 мг (5 ммолей) анилина и 2,5 мл 50%-ного раствора борфтори-
стоводородной кислоты, находящуюся в пробирке, охлаждают и диазоти-
руют при 0—5° раствором 400 мг нитрита натрия в 0,8 мл воды. Полученную
смесь фильтруют с отсасыванием. Соль диазония промывают сначала 0,3 мл
холодного 30%-ного раствора борфтористоводородной кислоты, затем двумя
порциями спирта по 0,2 мл и наконец тремя порциями эфира по 0,2 мл.
Соль высушивают в вакуум-эксикаторе над пятиокисью фосфора. Выход
составляет 600—800 мг.
Примечание 1. Перед фильтрованием раствор соли диазония на 15 мин.
ставят в баню со льдом. Борфтористоводородную кислоту приготовляют
в пробирке длиной 15 см, парафинированной внутри и погруженной в охла-
дительную смесь. С помощью градуированной микропипетки (также пара-
финирована внутри) в пробирку помещают 1,8 мл 48 %-ной фтористоводород-
ной кислоты и затем маленькими порциями добавляют 750 мг тонкоизмель-
ченной борной кислоты, встряхивая пробирку после добавления каждой
порции. При работе с фтористоводородной кислотой нужно соблюдать
большую осторожность, поскольку при попадании на кожу она вызывает
сильные ожоги. В случае, если кислота попала на кожу, пораженное место-
следует обмывать водой до тех пор, пока кожа не примет нормальный цвет,
а затем смазать пастой из окиси магния и глицерина.
Примечание 2. Другой метод приготовления борфторида фенилдиазония
заключается в том, что раствор 465 мг анилина в 1,1 мл концентрированной
соляной кислоты и 0,5 мл воды диазотируют, как обычно, тем же количеством
нитрита, как и в первом случае. Затем к полученному раствору добавляют
борфтористоводородную кислоту, приготовленную, как описано в примеча-
нии 1, но количества уменьшены в 2 раза. Борфторид фенилдиазония можно
превратить в фенилмеркурихлорид. Для этого 60 мг борфторида раство-
288
Гл. X. Аминирование и диазотирование
ряют в 1 мл ацетона и полученный раствор смешивают с раствором 50 мг
хлористой ртути (II) в 1 мл ацетона. Затем смесь по каплям добавляют
к суспензии 65 мг хлористого олова (II) и 35 мг хлористой ртути (II) в 0,5 мл
ацетона и 0,3 мл воды.
Е. «-Динитробензол
Из 5 ммолей п-нитроанилина (690 мг) приготовляют по способу, анало-
гичному описанному выше для борфторида фенилдиазония, приблизительно
1 г борфторида н-нитрофенилдиазония. Борфторид п-нитрофенилдиазония
суспендируют в 4 мл воды и при перемешивании добавляют по каплям
к смеси 800 мг медного порошка (осажден из раствора сульфата меди путем
восстановления цинком), 4 г нитрита натрия и 8 мл воды. Реакцию проводят
в стакане емкостью 150 или 250 мл. Смесь фильтруют с отсасыванием. Кри-
сталлы промывают сначала тремя порциями воды по 0,5 мл, затем двумя
порциями 5%-ного раствора едкого натра по 1 мл, наконец опять водой
и сушат при 110°. Твердый продукт помещают в пробирку длиной 15 см
и экстрагируют трижды 4 мл кипящего бензола. Прозрачный раствор каж-
дый раз отбирают капиллярной пипеткой. Затем бензол испаряют на водя-
ной бане и остаток перекристаллизовывают из 2,5—3 мл кипящей ледяной
уксусной кислоты. Полученные кристаллы плавятся при 172—173°. Выход
составляет 550—650 мг.
Выход о-динитробензола из о-нитроанилина приблизительно в 2 раза
меньше выхода, получаемого при синтезе и-динитробензол а из н-нитроани-
лина.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kraut, Ann., 266, 295 (1891); Ber., 23, 2557 (1890).
2. Robertson, J. Am. Chem. Soc., 49, 2889 (1927).
3. Druschel, Knapp, Am. J. Sci., 40, 509 (1915).
4. Ортен, Хилл, Синтезы орг. препаратов, сб. 1, стр. 168, Издатинлит, 1949.
5. Cheronis, Spitzmueller, J. Org. Chem., 6, 349 (1941).
6. C h e г о n i s, S i s 1 e r, J. Org. Chem., 6, 467 (1941).
7. An ge 1 i, Gazz. chim. ital., 31, I, 27 (1901).
8. К e 1 1 e r, S m i t h, J. Am. Chem. Soc., 66, 1122 (1944).
9. Schmidt, Ber., 47, 704 (1924).
10. Чичибабин, Сейде, ЖРФХО, 46, 1216 (1914).
11. Leffler, «The Amination of Heterocyclic Bases by Alkali Amides» в кн. Adams,
ed., Organic Reactions, Vol. I, Wiley, New York, 1942. Есть русский перевод.
12. В 1 i c k e, «The Mannich Reaction» в кн. Adams, ed., Organic Reactions, Vol. I,
Wiley, New York, 1942. Есть русский перевод.
13. Mannich, hammering, Ber., 55, 3510 (1922).
14. Bergstrom, J. Org. Chem., 3, 424 (1938).
15. Fischer, Hepp, Ber., 21, 684 (1888).
16. Pollak, Monatsh., 14, 401 (1893).
17. В u c h e r e r, S e у d e, J. pract. Chem., 75, 249 (1907); King, J. Chem. Soc.,
1946, 523.
18. Ворожцов, Коган, Ber., 65, 142 (1932).
19. Gabriel, Вег., 40, 2647 (1907).
20. Sorensen, Z. physiol. Chem., 44, 448 (1905); Bull. soc. chim., 33, 1042, 1052
(1905).
21. Redemann, Dunn, J. Biol. Chem., 130, 341 (1939).
Литература
289
22. S а к a m i, Evans, Gurin, J. Am. Chem. Soc., 69, 1110 (1947).
23. S n у d e г и др., J. Am. Chem. Soc., 65, 2211 (1943); 66, 350 (1944); 67, 310 (1945).
24. Albertson, Archer, Suter, J. Am. Chem. Soc., 66, 350 (1944); 67, 36
(1945).
25. R u z i с к a, P 1 a t t n e r, Wild, Helv. Chim. Acta, 26, 1631 (1943).
26. Goldberg, К i rc he n s t e i ne r, Helv. Chim. Acta, 26, 288 (1943).
27. К i 1 me r, d u Vigne a ud, J. Biol. Chem., 154, 247 (1944).
28. Hofmann, Ber., 14, 2725 (1881); 15, 407, 762 (1882).
29. J eff re у s, Ber., 30, 898 (1897); Am. Chem. J., 22, 14 (1899).
30. Freudenberg, Ber., 47, 2027 (1914).
31. W a 1 1 i s, L a n e, «The Hofmann Reaction» в кн. Adams, ed., Organic Reactions,
Vol. Ill, Wiley, New York, 1946. Есть русский перевод.
32. Schmidt, Z. angew. Chem., 36, 511 (1923); Ber., 58, 2413 (1925).
33. A d a m s о n, Kerner, J. Chem. Soc., 1934, 838.
34. Braun, Ann., 490, 100 (1931).
35. В r i g g s, D e A t h, E 1 1 i s, J. Chem. Soc., 1942, 61.
36. Wolff, «The Schmidt Reaction» в кн. Adams, ed., Organic Reactions, Vol. III.
Wiley, New York, 1946. Есть русский перевод.
37. Обзоры, посвященные этому методу аминирования: Emerson «The Prepara-
tion of Amines by Reductive Alkylation», в кн. A d a m s, ed., Organic Reac-
tions, Vol. IV, Wiley, New York, 1948; Moore, «The Leuckart Reaction», ibid.,
Vol. V, 1949. Есть русский перевод.
38. Cheronis, Spitzmueller, J. Org. Chem., 6, 349 (1941).
39. Cheronis, S i s 1 e r, J. Org. Chem., 6, 467 (1941).
40. Marvel, Bailey, S p a r t b e r g, J. Am. Chem. Soc., 49,' 1836 (1927).
41. Марвел, Синтезы орг. препаратов, сб. 3, стр. 435, Издатинлит, 1952.
42. Snyder, S h е k 1 е t о n, Lewis, J. Am. Chem. Soc., 67, 310 (1945).
43. West, J. Chem. Soc., 127, 494 (1925).
44. M a x у д, Шафнер, Синтезы opr. препаратов, сб. 2, стр. 176, Издатинлит,
1949.
45. С h е г о n i s, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analisys, Crowell,
New York, 1947, p. 289.
46. Harwood, Ralston, J. Org. Chem., 12, 740 (1947).
47. Лайкан и др., Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 154, Издатинлит, 1949.
48. Goldschmidt, Вег., 20, 729 (1887).
49. B riggs и др., J. Chem. Soc., 1942, 61.
50. Jeffreys, Ber., 30, 898 (1897); Am. Chem. J., 22, 14 (1899).
51. Mai, Ber., 35, 162 (1902).
52. Raiford, Oberst, Am. J. Pharm., 107, 242 (1935).
53- Корнблюм, Синтезы орг. препаратов, сб. 3, стр. 203, Издатинлит, 1949.
54. Balz, Schiemann, Ber., 60, 1186 (1927).
55. Schiemann, J. prakt. Chem., 140, 97 (1934).
56. Шиман, Винкельмюллер, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 244,
534, Издатинлит, 1949.
57. Флад, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 537, Издатинлит, 1949.
58. Старки, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 227, Издатинлит, 1949.
59. В i n z, Rath, Ann., 486, 95 (1931).
60. Roe, Hawkins, J. Am. Chem. Soc., 71, 1785 (1949).
61. M i n о г и др., J. Am. Chem. Soc., 71, 1125 (1949).
62. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New Vork, 1942,
p. 282.
19 Заказ № 119
ГЛАВА
XI
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ
1. ВВЕДЕНИЕ
Микро- и полумикроколичества металлорганических реагентов широко
используются не только в тех случаях, когда имеется ограниченное коли-
чество исходного вещества, как, например, при получении малых количеств
меченых органических соединений, но также и в обычной препаративной
работе. Действием двуокиси углерода на галоидалкилмагниевые соедине-
ния были синтезированы уксусная, пропионовая, масляная кислоты и дру-
гие низшие гомологи жирных кислот в количестве 1—10 ммолей [1—51.
Путем карбонизации магнийорганических соединений были получены
в микроколичествах также следующие карбоновые кислоты: «-ундекановая
[6], лауриновая [71, пальмитиновая [6], «-анисовая [81, а-нафтойная [9],
р-нафтойная [101 и глутаминовая [11]. Аналогичным путем при действии
двуокиси углерода на литийорганические соединения были получены
никотиновая [121, н-аминобензойная [12], вератровая и антраниловая
[14] кислоты. 9-Флуоренкарбоновая кислота была приготовлена карбониза-
цией соответствующего натрийорганического производного [15]. Примене-
ние соединений Гриньяра детально и достаточно полно разобрано в моно-
графии Караша и Рейнмута [16].
При проведении реакций Гриньяра с малыми количествами веществ
следует строго соблюдать ряд предосторожностей, которые необходимы и при
работе с макроколичествами веществ, однако некоторые из них становятся
излишними. Реагенты и аппаратура, в которой проводится синтез, должны
быть совершенно сухими. Перемешивание реакционной смеси не обяза-
тельно, поскольку при загрузке 50—250 мг магния реакция обычно закан-
чивается за 5—10 мин. В большинстве случаев синтезы Гриньяра можно
проводить в присутствии кислорода воздуха. Атмосфера азота, свободная
от кислорода, необходима лишь при работе с миллиграммовыми количест-
вами веществ или в том случае, когда присутствие кислорода чрезвычайно
сильно снижает выход продуктов реакции. Однако при работе с веществами,
меченными изотопами, проведение реакции в инертной атмосфере весьма
существенно как для приготовления реакционноспособного металлоргани-
ческого реагента, так и для более полного использования промежуточного
меченого соединения в данной реакции (см. гл. XIII). Сравнительные опыты
с 20—40 ммолями веществ показали, что атмосфера азота не имеет замет-
ного влияния на выходы некоторых спиртов, цепь которых состоит из 6—9
углеродных атомов. Гораздо большее влияние оказывает способ введения
реактива Гриньяра и условия, при которых проводят последующую реак-
II. Установки
291
цию. Вливание реактива Гриньяра в реакционный сосуд всегда сопряжено
с потерями, поскольку растворитель быстро испаряется из раствора, реа-
гент остается на стенках сосуда и быстро реагирует с влагой и кислородом
воздуха. С другой стороны, если реактив Гриньяра прибавлять к раствору
карбонильного соединения через сифон непосредственно из реакционного
сосуда и одновременно принять меры, чтобы реагент возможно меньше сопри-
касался с воздухом, то потери становятся небольшими и выход продукта
реакции увеличивается; Это справедливо также и для процесса карбониза-
ции растворов реактива Гриньяра. Выход бензойной, фенилуксусной
и п-метоксибензойной кислоты составляет 35—45%, если гриньяровский
реактив выливать на твердую углекислоту [17—19]; если же реактив
Гриньяра добавлять к смеси эфира и твердой углекислоты через сифон,
то выход этих кислот увеличивается до 50—70%.
Ниже описываются два типа обычных установок для работы с малыми
количествами металлорганических веществ. Более простая установка пред-
назначена прежде всего для приготовления реактива Гриньяра в количестве
более 20 ммолей. Для меньших количеств этого реагента и для синтезов
с помощью литий- и натрийорганических соединений применяют другую
установку, рассчитанную на проведение реакции в инертной атмосфере.
Кроме того, в качестве иллюстрации применения реактивов Гриньяра
дано подробное описание микросинтезов спиртов и карбоновых кислот.
Там же приведено несколько примеров, иллюстрирующих использование
литий- и натрийорганических соединений. Кетоны [20] и эфиры кетокислот
[21,22] можно синтезировать при помощи кадмийорганических соединений.
Метод, описанный в «Синтезах органических препаратов» [23], легко при-
менить для работы с малыми количествами веществ.
II. УСТАНОВКИ ДЛЯ МИКРОПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕАКТИВОВ ГРИНЬЯРА
На рис. 190 изображен простейший тип установки [24], состоящей
из грушевидной воронки емкостью 25 мл с краном. Сливная трубка обре-
зана на 10 мм ниже крана, на эту короткую трубку надет отрезок резиновой
трубки, закрытый с одного конца кусочком стеклянной палочки. Вместо
стеклянной палочки трубку можно соединять с нижней частью микропори-
стого диспергатора (гл. V, раздел 11,1), через который можно выливать
и фильтровать реактив Гриньяра.
В воронку, снабженную микрохолодильником и хлоркальциевой труб-
кой, загружают нужное количество магния, галоидного соединения и эфира.
После того как большая часть магния прореагирует, под воронку подста-
вляют водяную баню и нагревают в течение 10—15 мин. Затем водяную
баню убирают, сливную трубку воронки насухо вытирают и стеклянную
палочку заменяют микродиспергатором. Реактив Гриньяра фильтруют
в раствор или суспензию вещества, с которым он вступает в реакцию. Напри-
мер, в случае карбонизации магнийорганическое соединение фильтруют
в смесь сухого льда и эфира. При выборе реакционного сосуда следует пом-
нить, что число операций, связанных с перенесением продуктов реакции,
должно быть сведено к минимуму.
Установка, показанная на рис. 191, применяется для приготовления
металлорганических соединений в инертной атмосфере. Часть 1 предста-
вляет собой сосуд с кранами для подвода и отвода сухого азота. В верхней
части сосуда имеется шлиф, куда вставляется микрохолодильник, через
этот же шлиф производится загрузка. В нижней части сосуда 1 выше крана
впаяна пористая стеклянная пластинка для фильтрования реактива Гриньяра.
19‘
292
Гл. XI. Применение металлоргомических соединений
Сосуд 1 ниже крана 2 снабжен шлифом, подходящим к горлу колбы для сме-
шения <3. Сосуд 3 имеет трубки для подвода и отвода газа и широкое отвер-
стие для введения реагентов, закрывающееся пробкой.
Перед употреблением части 1 и 3 тщательно высушивают. Затем откры-
вают кран 2, соединяющий сосуды 1 и 3, и через кран 4 впускают азот;
при этом краны 6 и 7 закрыты, а кран 5 открыт. Установку промывают
2—3 мин. азотом, после чего все краны (включая кран 2) закрывают. Затем
Рис. 190. Установка для получения реак-
тива Гриньяра в микроколичествах.
/—стеклянная палочка.
Р и с. 191. Установка для
получения реактива Гринь-
яра в микроколичествах в
атмосфере инертного газа
[25].
через кран 6, одновременно открыв кран 5, пускают медленную струю азота.
Микрохолодильник на 1 мин. вынимают из установки и в сосуд 1 вносят
нужные реагенты. Микрохолодильник вставляют на прежнее место, после
чего для инициирования реакции сосуд / нагревают электрической лампой
или на микроплитке.
После получения металлорганического соединения краны 5-и 6 закры-
вают. Сосуд <3 промывают азотом, который впускают через кран 4, в то время
как кран 4 полуоткрыт. Через отверстие 8 сосуда 3 вводят нужный реа-
гент. Затем открывают кран 2 и пускают азот через кран 6 при полуоткрытом
III. Методы микросинтезов
293
кране 7. В результате создается небольшое избыточное давление азота
и реактив Гриньяра переливают с желаемой скоростью через отверстие
в большом кране 2 в сосуд <3. Магний, не вошедший в реакцию, задержи-
вается на стеклянном фильтре. Некоторое количество магнийорганического
соединения, оставшегося в. нижней части сосуда 1, рекомендуется смыть
1—2 мл сухого эфира. Эфир наливают через отверстие, в которое вставлен
микрохолодильник.
III. МЕТОДЫ МИКРОСИНТЕЗОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАКТИВОВ ГРИНЬЯРА
1. Получение спиртов [25]
Ниже описан метод, пригодный для синтеза 2,2-диметилбутанола-З,
3-метилпентанола, 2,5-диметилгексанола-З, 2,4-диметилпентанола-З, 2,3-ди-
метилгексанола-3, З-этилгептанола-З, а-метилбензилового спирта, а-этил-
бензилового спирта, а,а-диметилфенилэтилового спирта и а,а-метилизопро-
пилбензилового спирта. Количества необходимых реагентов для каждой
реакции и соответствующие выходы приведены в табл. 19. В случае синтеза
жирноароматических спиртов с целью уменьшения потерь вследствие дегид-
ратации при перегонке в методику введены небольшие изменения. Некото-
рые потери обусловлены побочными реакциями [26—35]. В настоящем
разделе подробно разобрано получение 2,5-диметилгексанола-З.. Ниже,
в примечаниях 2, 3 и 4, описано приготовление некоторых других
спиртов.
После того как установка (рис. 190) высушена и промыта 2—4 мл
сухого эфира, кран закрывают. Большая часть воздуха, оставшегося в сосуде,
вытесняется испарившимся эфиром. В сосуд 1 загружают 1,55 г магния,
7,20 г бромистого изобутила, небольшой кристаллик йода и 10 мл сухого
эфира. Реакция заканчивается в течение 15 мин. Кран открывают, и реактив
Гриньяра стекает в сосуд, в котором находится 2,9 г сухого изомасляного
альдегида и 6 мл эфира, охлажденного до 0°. Содержимому сосуда дают
постепенно принять комнатную температуру, после чего оставляют стоять
в течение 2 час. Затем смесь разлагают добавлением 5 мл 6 н. серной кислоты
и 5 г льда. Эфирный слой отделяют, сушат над безводным сульфатом каль-
ция и перегоняют. Собирают фракцию, кипящую при 156—157°. Выход
2,5-диметилгексанола-З составляет приблизительно 2,8—3,0 г.
Примечание 1. Выходы большинства спиртов, указанных в табл. 19,
снижаются до 20—30%, когда количество исходного вещества уменьшается
до 10 ммолей. Если количество исходного вещества менее 10 ммолей, то
эфирную вытяжку перегоняют до тех пор, пока не останется 1 мл жидкости.
Затем жидкость переносят при помощи капиллярной пипетки в микросубли-
матор, снабженный холодильником со специальной чашечкой (гл..II, раз-
дел 11,3). Сначала, не впуская воду в холодильник, отгоняют эфир. Затем
собирают нужные фракции вещества, используя баню и. вакуумметр.
Примечание 2. Используя метод, описанный в «Синтезах органических
препаратов» [36], из 20—40 ммолей соответствующих веществ можно при-
готовлять триалкилкарбинолы, например триэтил-, три-н-пропил- и три-«-
бутилкарбинолы.
Примечание 3. Первичные спирты получают при взаимодействии реак-
тива Гриньяра с параформальдегидом [37, 38] в «-бутиловом эфире. Другой
метод синтеза первичных спиртов состоит в реакции реактива Гриньяра
с окисью этилена [39—42]. Очень часто второй способ приводит к более
высоким выходам, чем в случае реакции с параформальдегидом.
294
Гл. XI. Применение металлорганических соединений
Таблица 19
ПОЛУЧЕНИЕ МАЛЫХ КОЛИЧЕСТВ СПИРТОВ С ПОМОЩЬЮ РЕАКТИВОВ ГРпНЬЯРА
Спирт Реагент Продукт Лите- рату- ра
ммоли г % ОТ теоре- тиче- ского т. КИП., °C 20 "D
2,2-Диметилбута- нол-3 (метил- дарет-бутилмета- нол) Ацетальдегид mpem-Бутилмагний- бромид 30 50 1,7 55 115—119 — 26
3-Метилпентанол-3 Бутанон Этилмагнийбромид 40 70 2,4 59 118—121 1,420 27—29
2,4-Диметилпен- танол-3 (диизо- пропилметанол) Изомасляный альде- гид Изопропилмагнийбрс- мид 40 60 2,9 63 134—138 26
2.5-Диметилгекса- нол-3(изопропил- изо бути лмета- нол) Изомасляный альде- гид Изобутилмагнийбро- мид 40 60 3,0 58 156—157 1,424 34
2,2-Диметилгекса- нол-3 (пропил- трет-бутилмета- нол) Т риметилацетальдегид н-Пропилмагнийбро- мид 40 80 1,9 39 150-155 1,4275 17
З-Этилгептанол-З (диэтил-н-бутил- метанол) Пентанон-3 н-Бутилмагнийбромид 50 90 3,4 44 80,4а 1.4370 26
а-Метилбензи ле- вый спирт (ме- тилфенилмета- нол) Бензальдегид Метилмагниййодид 40 60 2,8 57 98—ЮОа 31
а-Этилбензило- вый спирт (этил- фенилметанол) Бензальдегид Этилмагнийбромид 40 60 1,7 31 106—1086 — 31
et ,а-Диметилфене- тиловый спирт (бензилдиметил- метанол) Ацетон Бензилмагнийхлорид 50 80 3,6 48 129—132в 1.5211 32, 33
а, ct-Метил изопро- пилбензиловый спирт (изопро- пилметилпропил- метанол) Ацетофенон Изопропилмагнийбро- мид 94 70 2,6 40 104—106в 1,5220 29
а При 1 5 мм.
6 При I 4 мм.
в При I 0 мм.
Примечание 4. Следующие спирты были получены в количестве 10—
40 ммолей (первое число в скобках указывает количество миллимолел исход-
ного реагента, второе—выход в процентах от теоретического): 3-метилгек-
Hi. Методы микросинтезов
295
санол-3 (30, 36%); 2-метилнонанол-З (22, 30%); 2-метилпентанол-4 (40,46%);
метилфенилметанол (10, 37%); н-бутилфенилметанол (20, 31%); трифенил-
мётанол (15, 28%).
Примечание 5. Выходы можно значительно увеличить, если проводить
реакцию в атмосфере инертного газа в установке, изображенной на рис. 191.
2. Получение карбоновых кислот
Карбоновые кислоты, которые при комнатной температуре являются
жидкостями, можно приготовить из 5—10 ммолей соответствующих веществ.
Однако количество получающегося продукта недостаточно для перегонки,
даже если соединение очищают путем экстракции эфиром и перегонкой
с паром. При использовании 20—30 ммолей реактива Гриньяра сырой про-
дукт можно фракционировать и получить 0,8—1,1 г кислоты, т. е.
30—50%-ный выход. При синтезе высших жирных кислот сырой продукт
превращают в метиловый или этиловый эфир соответствующей кислоты,
который затем фракционируют и гидролизуют. Следует отметить, что при
выделении и очистке кислоты экстракцией эфиром с последующей перегонкой
с водяным паром (но не простым фракционированием) выход составляет
70—80%. В этом случае кислоту легко превратить в соответствующие произ-
водные. При получении реактива Гриньяра и проведении карбонизации
в инертной атмосфере твердые карбоновые кислоты можно получать с хоро-
шими выходами из 1—2 ммолей магнийорганического соединения. При
соблюдении некоторых мер предосторожности, помимо исключения при-
сутствия влаги в реактиве Гриньяра и аппаратуре, из 5 ммолей магнийорга-
нического соединения можно получать некоторые твердые карбоновые
кислоты в количестве 200—300 мг. Реактив Гриньяра можно приготовлять
в обычной пробирке длиной 20 см, снабженной микрохолодильником, и без
хлоркальциевой трубки. Для карбонизации магнийорганического соеди-
нения раствор последнего выливают в другую пробирку или стакан, в кото-
рых содержится измельченная твердая углекислота. В этих условиях выход
кислоты составляет 35—50%. При соблюдении ряда предосторожностей,
прежде всего при использовании аппаратуры, изображенной на рис. 190,
выход повышается приблизительно до 60л>. При проведении реакции в
инертной атмосфере в установке, показанной на рис. 191, выход достигает
70—80% и более.
А. Получение «-капроновой кислоты [43]
В установке, изображенной на рис. 190, приготовляют реактив Гриньяра
из 4,5 г бромистого н-амила, 750 мг магния и 10 до сухого эфира в присутствии
маленького кристалла йода. Полученный реагент вливают при перемеши-
вании в смесь 10—15 мг сухого льда и 10 мл эфира. Сосуд споласкивают
приблизительно 2 мл сухого эфира, который затем сливают в реакционную
смесь через кран. Смесь перемешивают до испарения сухого льда. Затем
смесь разлагают медленным добавлением 6 мл 6 н. серной кислоты, предва-
рительно охлажденной прибавлением 2—3 г льда. Смесь перемешивают,
переносят в делительную воронку и отделяют эфирный слой. Водный слой
экстрагируют двумя порциями эфира по 4 мл. Соединенные эфирные вытяжки
встряхивают с 5 мл 10%-ного раствора едкого натра, а затем с двумя пор-
циями воды по 1 мл. Щелочную вытяжку и промывные воды охлаждают,
подкисляют разбавленной серной кислотой и экстрагируют тремя порциями
эфира по 6 мл. Эфирную вытяжку сушат над 0,5 г хлористого кальция
296
Гл. X.I. Применение металлорганических соединений
и помещают в большую перегонную колбу. Эфир отгоняют до тех пор, пока
в колбе не останется приблизительно 5 мл жидкости, остаток помещают
в маленькую перегонную колбу и фракционируют. Собирают фракцию,
кипящую при 200—206°. Выход капроновой кислоты составляет прибли-
зительно 1 г.
Для приготовления кислоты из 5 ммолей реактива Гриньяра используют
130 мг магния, 750 мг бромистого «-амила и 5 мл эфира. Затем реактив выли-
вают в смесь 2—3 г сухого льда и 4—5 мл эфира. Полученную смесь подкис-
ляют и перегоняют с водяным паром. Дистиллат экстрагируют тремя пор-
циями эфира по 4 мл. Эфирную вытяжку встряхивают с 2 мл 5%-ного рас-
твора едкого натра и промывают двумя порциями воды по 1 мл. Раствор упа-
ривают и натриевую соль капроновой кислоты используют для приготовле-
ния н-толуидида в соответствии с методикой, описанной в гл. XVI,
раздел IX,2. При подкислении раствора соли с последующей экстракцией
эфиром после испарения эфира можно получить приблизительно 300 мг
сырой капроновой кислоты.
Этим же способом были получены также следующие кислоты: «-масля-
ная, «-валериановая, изовалериановая, изокапроновая, энантовая, капри-
ловая, каприновая и пентадекановая. Последнюю кислоту получают из
360 мг магния и 4,15 г (15 ммолей) бромистого тетрадецила в 15 мл эфира.
Тетрадецилмагнийбромид обрабатывают углекислым газом и гидролизуют,
как описано в случае капроновой кислоты. Для выделения сырой пентаде-
кановой кислоты щелочную вытяжку подкисляют и кипятят 2 часа.с обрат-
ным холодильником со смесью 12 мл метанола и 1 мл концентрированной
серной кислоты. После этого реакционную смесь выливают в 40 мл воды
и полученный эфир пентадекановой кислоты экстрагируют четырьмя пор-
циями петролейного эфира по 5 мл. Вытяжку промывают двумя порциями
воды по 3 мл и сушат над безводным сульфатом кальция. При фракциони-
ровании получают 2,5 а сложного эфира. Далее эфир гидролизуют кипяче-
нием в течение 2 час. с раствором 900 мг едкого кали (3 гранулы), 1 мл
воды и 10 мл метанола в большой перегонной колбе, снабженной обратным
холодильником. Затем микрохолодильник переставляют в положение для
перегонки и реакционную смесь разгоняют. Собирают 7 мл дистиллата.
Остаток в колбе охлаждают, подкисляют на холоду 3 мл 6 н. соляной кис-
лоты. Кислый раствор экстрагируют тремя порциями эфира по 4 мл. Эфир-
ную вытяжку сушат и эфир испаряют. Кислоту перекристаллизовывают
при —10° из ацетона. Выход составляет приблизительно 2 г. Температура
плавления полученной кислоты 49—50°.
Б. Получение бензойной кислоты и других ароматических кислот [43|
В аппаратуре, изображенной на рис. 190, приготовляют реактив
Гриньяра. Для этого в установку загружают 65 мг магния, 400 мг сухого
бромбензола (2,5 ммоля), 5 мл сухого эфира и маленький кристаллик йода.
Полученный раствор выливают в смесь 2—3 г сухого льда и 5 мл сухого
эфира. Реакционный сосуд промывают 2 мл эфира, который затем сливают
в колбу. Колбу встряхивают и оставляют стоять до испарения сухого льда.
После этого смесь гидролизуют, прибавляя 1 мл концентрированной соляной
кислоты и 2 а льда. При перенесении смеси и карбонизации некоторое коли-
чество эфира испаряется; если объем эфирного раствора стал меньше 6—8 мл,
то добавлением эфира объем раствора следует довести опять до этой величины.
Затем эфирный слой отделяют, а водный слой экстрагируют двумя порциями
эфира по 3 мл. Соединенные эфирные вытяжки встряхивают с 3 мл 5%-ного
IJI. Методы микросинтезов
297
раствора едкого натра и затем с двумя порциями воды по 1 мл. Все водные
вытяжки, в которых растворена натриевая соль, и промывные воды поме-
щают в маленький стакан. Раствор подкисляют и охлаждают. Выпавшую
кислоту отфильтровывают или центрифугируют и затем промывают водой.
Сырую кислоту (приблизительно 250—270 мг) перекристаллизовывают
в пробирке емкостью 3 мл из минимального количества 25%-ной смеси
метанола с водой. Выход чистой кислоты составляет приблизительно 200 мг.
Тем же методом с небольшими изменениями могут быть приготовлены
следующие кислоты: фенил уксусная, анисовая, циклогексанкарбоновая,
а- и ^-нафтойные. Реакции проводят в аппаратуре, изображенной на
рис. 191. Фенилуксусную кислоту приготовляют из хлористого бензила.
Из 2,5 ммолей хлористого бензила получается 150 мг кислоты с т. пл. 75—
76°. Анисовую (ц-метоксибензойную) кислоту получают из л-броманизола.
Смесь 200 мг п-броманизола, 26 мг магния и 10 мл эфира кипятят с обрат-
ным холодильником до полного завершения реакции. Затем добавляют
4 мл бензола и реакционную смесь выливают в смесь сухого льда и эфира.
Выделение и очистку анисовой кислоты проводят так же, как и в случае
бензойной кислоты. Выход кислоты составляет 80—90 мг. Температура
плавления полученных кристаллов 182—183°.
Для получения а- и (3-нафтойных кислот исходят из 2 ммолей соответ-
ствующего бромнафталина (414 мг), 52 мг магния, кристаллика йода, 5 мл
сухого эфира, и 1 мл сухого бензола. В конце реакции добавляют еще 2 мл
сухого бензола. Карбонизацию и гидролиз проводят, как описано выше.
Эфирно-бензольный слой отделяют, а водный слой экстрагируют 5 мл
эфирно-бензольной смеси. Соединенные эфирно-бензольные вытяжки экстра-
гируют щелочью. Далее соединенные вытяжки подкисляют, как это опи-
сано при получении бензойной кислоты. Сырую нафтойную кислоту пере-
кристаллизовывают из толуола. Выход составляет 200—240 мг. а- и 0-Наф-
тойные кислоты плавятся соответственно при 160—161° и 181—183°.
В. Получение никотиновой кислоты при помощи бутиллития [44]
Для приготовления бутиллития используют установку, изображен-
ную на рис. 191. В сосуд 1 помещают 5 мл сухого эфира и 0,52 мл (462 мг,
или 5 ммолей) перегнанного хлористого «-бутила. Через аппарат пропу-
скают сухой азот в течение 2—3 мин., затем приподнимают на мгновение
микрохолодильник и добавляют 80 мг лития (примечание 1) из пробирки,
содержащей мелкие кусочки металла. После этого регулируют ток азота,
как это описано на стр. 298. Реакция заканчивается в течение 20—30 мин.
Открывают кран 2 и раствор фильтруют в снабженный магнитной мешал-
кой сосуд 3, в котором находится раствор 1 г сухого 3-бромпиридина в 5 мл
эфира, охлажденный охладительной смесью приблизительно до —30°.
Аппаратуру заполняют азотом, магнитную мешалку пускают в ход и рас-
твор бутиллития вводят в сосуд 3. Приблизительно через 2 мин. открывают
пробку 8 и в сосуд 3 в один прием вносят кашицу 3—4 г порошкообразного
сухого льда и 5 мл сухого эфира. После этого в маленьком стаканчике отве-
шивают около 4 г порошкообразного сухого льда, наливают сухого холод-
ного эфира, чтобы весь сухой лед был под слоем жидкости, перемешивают
и затем эфир сливают. На лед снова наливают 5 мл эфира и полученную
смесь опять вносят в сосуд 3. Через 2—3 мин. охладительную смесь
убирают и реакционную смесь оставляют стоять до испарения всего
сухого льда. Реакционную смесь гидролизуют добавлением 3 мл холодной
6 н. соляной кислоты. Эфирный слой отбрасывают (см. примечание 2),
298
Гл. XI. Применение металлорганических соединений
а водный слой переносят в микропробирку емкостью 3 мл. Устанавливают
значение pH раствора, равным 3, и смесь охлаждают. Сырое соединение
отделяют центрифугированием, а маточный раствор переносят в другую
пробирку. Кристаллы промывают 0,2 мл холодной воды и перекристалли-
зовывают из метанола. Выход кристаллов никотиновой кислоты составляет
приблизительно 200 мг. Некоторое количество кислоты можно получить
еще при упаривании декантированной жидкости.
Примечание 1. Разрезание и взвешивание металлического лития пред-
ставляет некоторые трудности, и для этой цели предложено несколько
способов [45—47]. Простейший способ, пригодный для нескольких сотен
миллиграммов, состоит в следующем. Металл разрезают ножом на кусочки
размером приблизительно в два раза меньше виноградного зернышка
и помещают их в сухой бензол или керосин, налитый в маленькую чашку.
Тарированную закрытую пробкой пробирку, содержащую 1 мл эфира,
подвешивают за крючок чашки весов и отвешивают кусочки металлического
лития. Для этого каждый кусочек металла вынимают пинцетом из-под
слоя защитной жидкости, отжимают фильтровальной бумагой для удаления
жидкости и затем вносят в пробирку, которую время от времени взвеши-
вают. 5—10%-ный избыток лития не имеет значения, поскольку он уда-
ляется при фильтровании бутиллития.
Примечание 2. Меррей, Форман и Лангем [44] применили для карбо-
низации 0,81 ммоля С14О2 при синтезе никотиновой кислоты, меченной С14.
Выделение и очистку никотиновой кислоты производили следующим обра-
зом. Реакционную смесь 2,76 ммолей н-бутиллития, 2,44 ммолей 3-бром-
пиридина и 0,81 ммоля С14О2 приблизительно в 8 мл эфира гидролизовали
при помощи 3 мл 2,5 н. азотной кислоты. Водный слой помещали в модифи-
цированный аппарат Сокслета и экстрагировали эфиром в течение 3—4 час.
Затем его подщелачивали и вновь экстрагировали 4—6 час. Значение pH
водного раствора доводили до 3 и экстракцию продолжали еще в течение
24—28 час. После очистки сырого продукта путем вакуумной микросубли-
мации и перекристаллизации из метанола авторы получили 30 мг кислоты.
Выход сырой кислоты, рассчитанный на С14О2, составлял 70%.
Вышеуказанный метод выделения и очистки детально разобран в
гл. XIII, раздел IV,1, написанной Ронцио. Этот способ прекрасно оправдал
себя при выделении из водных растворов миллиграммовых количеств про-
дукта реакции, которые при обычном фильтровании остались бы в растворе
и были бы потеряны.
Г. Получение флуоренкарбоновой-9 кислоты [48, 49]
1. Из н-бутиллития. Приготовляют раствор 5 ммолей бутиллития,
как описано в предыдущем разделе. После того как весь металл практи-
чески прореагирует, к раствору бутиллития при помощи капиллярной
пипетки порциями по 1 мл прибавляют раствор 375 мг флуорена в 5 мл
эфира. При этом выделяется бутан и смесь принимает красную окраску.
После добавления флуорена смесь кипятят 30 мин. с обратным холодиль-
ником и выливают на сухой лед, как описано в разделе В. Смесь оставляют
стоять до тех пор, пока она не примет комнатной температуры, и затем
осторожно добавляют 10 мл воды. Образующиеся два слоя разделяют,
и если в водном слое имеются частицы твердого вещества, то их отфиль-
тровывают и сохраняют. Эфирный раствор экстрагируют двумя порциями
воды по 4 мл. Промывные воды и водный слой соединяют вместе и снова
экстрагируют 5 мл эфира. Затем к водному раствору добавляют 1 мл кон-
Литература
299
центрированной соляной кислоты и экстрагируют тремя порциями эфира
по 5 мл. Эфирную вытяжку смешивают с твердым остатком, полученным
при фильтровании водного слоя, и экстрагируют сначала двумя порциями
раствора едкого натра и затем 3 мл воды. Соединенный щелочной раствор
экстрагируют 3 мл эфира и затем подкисляют 6 н. соляной кислотой. Выде-
лившуюся при охлаждении кислоту отфильтровывают, а фильтрат экстра-
гируют тремя порциями эфира по 4 мл. При испарении эфира получают
еще дополнительное количество кислоты. Выход кислоты составляет 300—
400 мг, т. пл. 226—228°.
2. Из фенилнатрия. В установку, изображенную на рис. 191, поме-
щают смесь 570 мг хлорбензола, 290 мг грубодисперсного металлического
натрия и 5 ял сухого (свободного от тиофена) бензола. Смесь нагревают
в атмосфере азота при 60—66° до начала реакции (30—50 мин.). После
этого температуру поддерживают в пределах 50—55°, пока большая часть
металлического натрия не растворится (около 1 часа). К реакционной
смеси добавляют 725 мг флуорена. Далее полученную смесь кипятят с обрат-
ным холодильником в течение 6 мин. Раствор карбонизуют и гидролизуют,
а продукт выделяют и очищают, как описано в предыдущем разделе. Выход
составляет 350—400 мг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Buchanan, Hastings, Nesbett, J. Biol. Chem., 150, 413 (1943).
2. Barker, Kamen, Bornstein, Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.), 31,373 (1945).
3. We i nhouse, Me des„FI oy d, J. Biol. Chem., 155, 143 (1944).
4. Lipman n, Tuttle, J.. Biol. Chem., 153, 571 (1944).
.5. S a k a m i, E v a ns, Gurin, J. Am. Chem. Soc., 69, 1110 (1947).
6. D a u b e n, J. Am. Chem. Soc., 70, 1376 (1948).
7. Harwood, Ralston, J. Org. Chem., 12, 740 (1947).
8. Reid, Jones, J. Biol. Chem., 174, 427 (1948).
9. D a u d e n, J. Org. Chem., 13, 313 (1948).
10. Heidelberger, Brewer, Dauden, J. Am. Chem. Soc., 69, 13, 889 (1947)
11. Speer и др., J. Am. Chem. Soc., 74, 2444 (1952).
12. Murray, Foreman, Langham, J. Am. Chem. Soc., 70, 1037 (1948).
13. С a 1 v i n и др., Isotopic Carbon, Wiley, New York, 1949, p. 183.
14. R о n z i о, гл. XIII данного тома.
15- С о 1 И n s, J. Am. Chem. Soc., 70, 2418 (1948).
16. К h a r a s c h, R e i n in u t h, Grignard Reactions of Nonmetallic Substances,
Prentice-Hall, New York, 1954.
17. G i 1 m a n, К i г b у в кн. Organic Syntheses, Collective Volume I, 2nd ed., Wiley,
New York, 1941, p. 363. Есть русский перевод.
18. F i e s e r, Neuman, J. Am. Chem. Soc., 58, 1055 (1936).
19. Cheronis, Semimicro and Macro Organic Chemistry, Crowell, New YorK, 1942,
p. 201.
20. Gilman, Nelson, Rec. trav. chim., 55, 518 (1936).
21. Cason, Prout, J. Am. Chem. Soc., 66, 46 (1944).
22. Cason, J. Am. Chem. Soc., 68, 2078 (1946); Chem. Revs., 40, 15 (1947).
23. Кейсон, Праут, Синтезы орг. препаратов, сб. 4, стр. 314, Издатинлит, 1953.
24. С h е г о п i s, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analisys, Crowell,
New York, 1947, p. 191.
25. Cheronis, Savoy, «Micro and Semimicro Techniques in Preparative and Ana-
lytical Hydrocarbon Chemistry», Symposium on Petroleum Chemistry, San Fran-
cisco Meeting, American Chemical Society, April, 1949.
300
Г л- XI. Применение металлорганических соединений
26. С о n a n t, В I a t t, J. Am. Chem. Soc., 51, 1233 (1929).
27. Gilman, Schulze, J. Am. Chem. Soc., 49, 2330 (1927).
28. Whitmore и др., J. Am. Chem. Soc., 63, 643 (1941).
29. Gilman и др., J. Am. Chem. Soc., 48, 806 (1926); 51, 821, 2552 (1929); 55, 2609
(1933).
30. Conant, Webb, Mendum, J. Am. Chem. Soc., 51, 1253 (1929).
31. Kharasch, Reinmuth, Grignard Reactions of Nonmetallic Substances,
Prentice-Hall, New York, 1954.
32. Grignard, Ann. chim. phys., 24, 472 (1901).
33. Tiffeneau, Delang e, Compt. rend., 137, 575 (1903).
34. M i c h i e 1 e, Bull. acad. roy. sci. Belg., 1912, 10—37.
35. Kharasch, Weinhouse, J. Org. Chem., 1, 209 (1936).
36. Мойер, Марвел, Синтезы орг. препаратов, сб. 2, стр. 489, Издатинлит,
1949.
37. Гилман, Катлин, Синтезы орг. препаратов, сб. 1, стр. 515, Издатинлит,
1949.
38. Zelinsky, Bull. soc. chim. France, 32, 574 (1904).
39. H i e r s, Adams, J. Am. Chem. Soc-, 48, 2385 (1926).
40. Derick, Bissell, J. Am. Chem. Soc., 38, 2484 (1916).
41. Vaughn, Spahr, N i e u w 1 a n d, J. Am. Chem. Soc., 55, 4207 (1933).
42. Д p e г e p, Синтезы орг. препаратов, сб. 1, стр. 154, Издатинлит, 1949.
43. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analisys, Crowell,
New York, 1947, p. 191.
44. Murray, Foreman, Langham, J. Am. Chem. Soc., 70, 1037 (1948).
45. Gilman, L a n g h a m, M о о re, J. Am. Chem. Soc., 62, 2328 (1940).
46. ' В a r t 1 e t t, Swain, Woodward, J. Am. Chem. Soc., 63, 3230 (1941).
47. Уолтер, Синтезы орг. препаратов, сб. 3, стр. 378, Издатинлит, 1952.
48. С о 1 1 i n s, J. Am. Chem. Soc., 70, 2418 (1948).
49. Bachman, Wiselogl e, J. Am. Chem. Soc., 58, 2418 (1936).
ГЛАВА
ХИ
ДЕГИДРАТАЦИЯ, ЦИКЛИЗАЦИЯМ КОНДЕНСАЦИЯ
I. ДЕГИДРАТАЦИЯ
1. Введение
Термин «дегидратация» в настоящей главе использован в основном
для реакции образования двойных связей путем отщепления воды и в мень-
шей степени для реакции образования циклических соединений в резуль-
тате внутримолекулярного отщепления воды. В разделе II будут кратко
рассмотрены реакции циклизации. К реакциям дегидратации в широком
смысле можно отнести реакции этерификации и ряд процессов, объединяе-
мых под общим названием реакции конденсации. Так, например, образо-
вание кумола из бензола и изопропилового спирта или образование хино-
лина из глицерина и анилина можно рассматривать как цроцессы дегидра-
тации.
Хорошо известные методы дегидратации гидроксилсодержащих соеди-
нений с целью получения олефиновых соединений могут быть использованы
и при работе с малыми количествами веществ. Минимальное количество
вещества, которое можно дегидратировать, зависит от природы этого сое-
динения и продукта реакции. Так, например, дегидратация 50 или 100 мг
жирного спирта при помощи серной кислоты, метафосфорной кислоты или
хлорида цинка невозможна. Но, с другой стороны, при обработке 50 мг
стерина дегидратирующим агентом в присутствии органического раство-
рителя можно получить соответствующее непредельное соединение. Хотя
искуссный экспериментатор, используя соответствующую аппаратуру, на-
пример установки для микровыпаривания и микросублимации, может рабо-
тать с 5—50 мг жидкости, однако такие количества нелегко очистить фрак-
ционированием. Поэтому если продукт реакции является жидкостью,
то выход должен быть не менее 1 г.
Обычными методами дегидратации являются: а) парофазная термиче-
ская дегидратация в присутствии катализатора и б) дегидратация в жидкой
фазе действием дегидратирующих агентов при комнатной температуре или
обычно при температуре ниже 150°.
2. Парофазная дегидратация
Подробное описание процесса, используемого обычно для спиртов,
приведено ниже, в разделе 2, на примере дегидратации 2,5-диметилгекса-
нола-З.
Дегидратация в паровой фазе неприменима для количеств веществ
в несколько сот миллиграммов. Однако для 2—5 г вещества можно полу-
302
Гл. XII. Дегидратация, циклизация и конденсация
чить хорошие результаты. Для этого следует уменьшить размеры аппара-
туры, применяющейся при макропрепаративной работе, и несколько изме-
нить методику выделения и очистки продукта реакции [1]. В табл. 20 при-
ведены данные по микродегидратации, описанной в настоящем разделе.
Таблица 20
ДЕГИДРАТАЦИЯ СПИРТОВ [1]
Фаза а Спирт Количества Продукт Выход
г ММОЛИ г %
Жидкость Циклогексанол 4 40 Циклогексен 2,6 80
Жидкость трет-Амиловый 4,4 50 Амилены 2,5 73
Жидкость Гексанол-1 4 40 Гексен-1 2,7 80
Пар Циклогексанол 4,7 47 Циклогексен 3,5 91
Пар 4-Метилциклогек- санол 4,5 40 4-Метилциклогек- сен-1 з,з 86
Пар 2,5-Диметилгекса- нол-3 4,2 32 2,5-Диметилгек- сен-2 3,0 83
Пар Октанол-1 4,2 32 Октен-1 2,9 81
а Дегидратацию в жидкой фазе проводили при помощи 0,5 мл серной кислоты.
восьми спиртов в полумикроколичествах. Первые три спирта дегидрати-
руются в жидкой фазе, а остальные—в паровой фазе. Когда количество
спирта, взятого для опыта, становится меньше 20 ммолей, выход резко
снижается.
3. Приготовление дегидратирующего катализатора
Раствор платино-(1У)-хлористоводородной кислоты в 75 мл воды вли-
вают в выпарную чашку, в которой находится 45 г активированной окиси
алюминия (10—12 меш). Смесь упаривают на паровой бане, время от вре-
мени перемешивая. Полученную платинированную окись алюминия поме-
щают в реакционную трубку и медленно нагревают сначала до 100°, а затем
температуру повышают до 250° и нагревание продолжают 2—3 часа. Во
время нагревания через трубку медленно пропускают водород. Если ката-
лизатор не используется сразу, то его следует сохранять в склянке или
в реакционной трубке, закрытой пробками с обоих концов.
А. Дегидратация 2,5-диметилп ексанола 3
Дегидратацию проводят в аппаратуре, применяющейся для гидриро-
вания (рис. 183), Склянку с водой для измерения объема водорода отсоеди-
няют. Температуру реактора, в котором помещен катализатор, медленно
повышают приблизительно до 350°. Затем для удаления адсорбированных
веществ через реактор медленно пропускают в течение получаса водород
или азот из баллона или генератора, как это описано ранее (гл. VI, раз-
дел II). К нижней части реактора присоединяют градуированную пробирку
(с открытым боковым отводом), которая служит приемником. Приемник
погружают в смесь воды и льда. В бюретку, находящуюся выше трехходо-
вого крана, наливают 5 мл (4,2 г) 2,5-диметилгексанола-З, который затем
медленно со скоростью 0,2 мл в минуту вводят в реактор. После окончания
I. Дегидратация
303
прибавления спирта через установку в течение приблизительно 30 мин.
медленно пропускают водород. Обычно в установку загружают 3—5 мл
спирта, но можно дегидратировать в один прием 20—25 мл спирта. По-
скольку получающийся олефин имеет низкую температуру кипения, для
уменьшения потерь к боковому отводу приемника присоединяют обратный
холодильник (см. рис. 183, гл. VI, раздел II).
Количество воды, конденсирующейся в нижней части приемника,
может служить мерой степени дегидратации; обычно эта реакция проходит
количественно. Если дегидратация спирта прошла меньше чем на 90%,
то спиртовый слой олефина осторожно переносят в бюретку капиллярной
пипеткой, конец которой вытянут в длинный капилляр, и снова пропускают
через реактор. В этом случае водород пропускают приблизительно в течение
20 мин. Если количество воды (приблизительно 0,6 мл), собравшейся на
дне приемника, указывает на почти полную дегидратацию, то ее по воз-
можности полно удаляют при помощи капиллярной пипетки. Олефин,
оставшийся в приемнике, промывают 1 мл воды и после отделения переносят
в пробирку, в которой находится 0,5 г хлористого кальция. Высушенный
олефин помещают в небольшую грушевидную перегонную колбу. Пробку,
в которую вставлен термометр, на момент вынимают и добавляют малень-
кий кусочек металлического натрия (0,3—0,4 г). Колбу нагревают микро-
горелкой до тех пор, пока пары вещества не начнут конденсироваться
в верхней части колбы. После этого микрогОрелку убирают приблизитель-
но на одну минуту и колбу снова нагревают. В результате разрушаются
следы спирта, оставшиеся в олефине. Затем олефин перегоняют, причем
собирают фракцию, кипящую при 156—157°. Выход олефина составляет
приблизительно 3 г, nD 1,424.
Б. Дегидратация циклогексанола и гексанола-1
Применяется метод, описанный в предыдущем разделе. Температуру
внутри реактора доводят приблизительно до 325°. При загрузке 4,7 г цикло-
гексанола в приемнике скапливается около 0,8 мл воды. Выход циклогек-
сена составляет 3,5 г, т. кип. 81,5—83°, по 1,446.
Для дегидратации гексанола-1 температуру реактора устанавливают
равной 350°. Из 4 а спирта получают 0,7 мл воды и 2,7 г олефина. Темпе-
ратура кипения гексена-1, приготовленного по этому методу, равна 62—
63,5°, п0 1,386.
4. Дегидратация в жидкой фазе
Для проведения дегидратации в жидкой фазе гидроксилсодержащих
соединений с целью получения олефинов и циклических соединений не
требуется особой аппаратуры. Для дегидратации в жидкой фазе, по-види-
мому, большое значение имеют следующие факторы: а) дегидратирующий
агент или катализатор; б) растворитель и в) температура, при которой
протекает реакция. Выбор общего метода для проведения дегидратации
в жидкой фазе весьма затруднителен, поскольку эти реакции проводят
с различными реагентами и в различных условиях. Хорошо известно, что
для дегидратации спиртов используют серную и метафосфорную кислоты,
а также хлористый цинк. Кроме того, в качестве дегидратирующих агентов
обычно применяются также следующие соединения: муравьиная, уксусная
и щавелевая кислоты; уксусный ангидрид и ацетилхлорид; окиси и галоид-
ные соединения фосфора, галоидоводороды и безводный сульфат меди.
304
Гл. XII. Дегидратация, циклизация и конденсация
Некоторые из только что упомянутых соединений, например уксусная
кислота и уксусный ангидрид, одновременно являются и растворителями,
В качестве растворителей были использованы также бензол, толуол, хлоро-
форм и такие органические основания, как пиридин и коллидин. В боль-
шинстве случаев для дегидратации спиртов применяют серную кислоту
с одновременным нагревом реакционной смеси. Этот метод описан в «Син-
тезах органических препаратов» (сборники 1—4). Согласно литературным
данным, для дегидратации пинакона с целью получения 2,3-диметилбута-
диена-1,3 применялись различные катализаторы, в том числе бромисто-
водородная, йодистоводородная и серная кислоты, йод и квасцы. Для полу-
чения двойных связей в определенном положении молекулы стероидов
применяют (наряду с термическим разложением) следующие методы: нагре-
вание с ледяной уксусной кислотой и безводным сульфатом меди в ксилоле
в присутствии пропионовой кислоты [8—131, обработку хлорокисью фосфора
в пиридине при комнатной температуре 114, 15] и этерификацию с после-
дующим деацилированием [16].
А. Дегидратация циклогексанола [17]
В небольшую перегонную колбу или пробирку (рис. 44—46) загру-
жают 4 г циклогексанола, 0,5 мл серной кислоты или 0,7 мл фосфорной
кислоты (85%) и два кусочка неглазурованного фосфора или пемзы вели-
чиной с виноградное зерно. Термометр вставляют так, чтобы он почти
достигал дна пробирки. Пробирку нагревают микрогорелкой с таким рас-
четом, чтобы при 130—140° происходила медленная перегонка. Полученный
дистиллат обрабатывают 2 мл насыщенного раствора поваренной соли и 1 мл
10%-ного раствора соды. Смесь встряхивают и разделяют. Слой углево-
дорода высушивают над 0,5 г хлористого кальция и затем перегоняют.
После фракционированной перегонки на колонке Подбильняка (рис. 51)
получают 2,3—2,6 г циклогексена с т. кип. 83—84°.
Примечание. Тем же способом получают циклопентен. Из 4 г цикло-
пентанола получают 2,2—2,5 г циклопентена с т. кип. 44—45°.
Б. Дегидратация пинакона [3]
В перегонную колбу емкостью 25 мл помещают 7 г пинакона, 0,4 мл
48%-ной бромистоводородной кислоты и два кусочка неглазурованного
.фосфора или пемзы. Смесь перегоняют со скоростью 0,1—0,2 мл в минуту.
Перегонку продолжают до тех пор, пока в колбе не останется небольшого
количества остатка. Верхний слой дистиллата отделяют, промывают двумя
порциями воды по 2 мл и сушат после добавления 250 мг гидрохинона над
0,5 г хлористого кальция. После высушивания раствор фракционируют
на микроколонке Подбильняка, отбирая дистиллат со скоростью 0,10—
0,15 мл в минуту. Собирают фракцию, кипящую при 69—71°. Выход2,3-ди-
метилбутадиена-1,3 составляет 2,5—3 г.
Ш. ЦИКЛИЗАЦИЯ И РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ
Большая часть реакций дегидратации или конденсации, в результате
которых происходит замыкание кольца, может быть без больших изменений
применены и при работе с полумикроколичествами веществ. Если продукт
реакции твердый, то сравнительно хорошие выходы получают с 100—
200 мг исходных веществ. Если же конечный поодукт представляет собой
II. Циклизация и реакции конденсации
305
жидкость, то даже опытный экспериментатор, использующий соответствую-
щую аппаратуру для микродистиллации, обычно сталкивается с рядом
трудностей, препятствующих достижению удовлетворительных выходов.
Некоторые из них можно проиллюстрировать следующими примерами.
Выход а-тетралона (жидкость) по макрошкале (0,2 моля), по лите-
ратурным данным, составляет 74—91% от теоретического; если же коли-
чество исходного вещества равно 0,02 моля (3 г), то выход уменьшается
до 45—55%; когда же для реакции берут 2 ммоля (300 мг} вещества, выход
продукта становится ничтожным*. Потери всегда связаны с микрофрак-
ционированием. Подобно этому, образование кольца циклогексанона из
а-оксиметилкетонов и дикетонов [191 невозможно, если количество исходных
веществ менее 4—5 г. С другой стороны, Шоу [20] удалось получить из
200 мг формамида имидазола 155 мг аденина (твердое вещество). Используя
метод циклодегидратации, предложенный Физером [22], при нагревании
390 мг у-(5,6-диметил-1-нафтил)-а-изопропилмасляной кислоты со смесью
уксусного ангидрида и уксусной кислоты в присутствии хлористого цинка
Ружичка [21] получил 380 мг 1-кето-2-изопропил-7,8-диметил-1,2,3,4-
тетрагидрофенантрена. Аналогично путем циклизации с одновременным
восстановлением 2-нитро-1-о-нитрофенилового спирта при помощи гидро-
сульфита натрия [23] можно приготовить индиго* в миллиграммовых
количествах.
Вообще методы циклодегидратации при помощи уксусного ангидри-
да [24, 25], хлорокиси фосфора в толуоле [26], пятиокиси фосфора и гало-
идных соединений фосфора в хлороформе, бензоле или нитробензоле [27—29]
и фтористоводородной кислоты [30—33] могут быть использованы при
работе с 50—100 мг исходных веществ. Если продукт реакции твердый, то
в некоторых случаях исходные количества веществ можно уменьшить до
5—10 мг.
Проблемы, которые обычно возникают при приготовлении микроко-
личеств жидких чистых соединений, были исследованы в лаборатории
автора. Одно из решений состоит в том, что неочищенный жидкий продукт
превращают в соответствующее производное, которое можно легко очистить
путем микрокристаллизации или микросублимации (см. стр. 402—412 и 73—
76). Затем производные вновь превращают в желаемое жидкое соедине-
ние, которое уже получается в чистом состоянии. Однако такой способ
очистки пригоден лишь для тех производных, которые без каких-либо
особо сильных воздействий можно превратить вновь в исходные соедине-
ния. Другим многообещающим решением является разделение на хромато-
графической колонке. Ниже приведены примеры, иллюстрирующие при-
менение методов циклизации для работы с малыми количествами веществ.
А. Циклодегидратация диметилфенэтилметанола
Диметилфенэтилметанол приготовляют из бензилмагнийхлорида и аце-
тона по методу, описанному в гл. XI, раздел III, 1. Спирт имеет т. кип.
123°/15 мм. Большую перегонную пробирку, содержащую 6 мл 85%-ной
серной кислоты, охлаждают до 5—10°. В пробирку вставляют термометр
и, поддерживая температуру ниже 10°, добавляют из капиллярной пипетки
в течение 5 мин. при перемешивании 5 г диметилфенэтилметанола. Смесь
оставляют стоять в течение 30 мин., время от времени перемешивая, затем
* Работа студентов старших курсов в лаборатории автора.
20 Заказ № 119
306
Гл. XII. Дегидратация, циклизация и конденсация
разбавляют 25 мл воды и перегоняют. После того как будет собрано 5 мл
дистиллата, воду отделяют и вновь возвращают в перегонную пробирку.
.Перегонку возобновляют и продолжают до тех пор, пока в отдельно соб-
ранных нескольких каплях дистиллата не будет обнаружено небольшое
количество маслянистой жидкости. Тогда дистиллат экстрагируют двумя
порциями эфира по 4 мл. Эфирную вытяжку промывают сначала 2 мл 5%-ного
раствора соды, а затем 2 мл воды. Эфирный раствор сушат над небольшим
количеством хлористого кальция и перегоняют из небольшой пробирки.
Собирают фракцию, кипящую при 189—192°. 1,1-Диметилиндан кипит
при 191°. Выход составляет 2—2,4 г.
Б. Циклодегидратация 2-(а-нафтилметил)бензойной кислоты [22]
В пробирку емкостью 8 мл, снабженную обратным холодильником,
загружают 1 г 2-(а-нафтилметил)бензойной кислоты, 6 мл ледяной уксусной
кислоты, 5 мл уксусного ангидрида и 100 мг безводного хлористого цинка.
Смесь нагревают в течение 1 часа, затем к горячему раствору при помощи
капиллярной пипетки добавляют воду до появления мути. Мутный раствор
вновь нагревают, пока он не станет прозрачным, и затем медленно охла-
ждают. Выделяется чистый 1,2-бензантранил-10-ацетат. Кристаллы отфиль-
тровывают и промывают ацетоном. Выход составляет 900—950 мг, т. пл.
163—163,5°.
Примечание. Приготовление 1,2-бензантранил-10-ацетата проходит
успешно и с 50 мг 2-(а-нафтилметил)бензойной кислоты. Однако выход при
этом получается значительно ниже, чем можно было бы ожидать (45 мг)
на основании вышеуказанных результатов.
В. 2-Карбэтоксициклопентанон [34]
Большая часть стадий синтеза 2-карбэтоксициклопентанона прово-
дится в универсальной установке, изображенной на рис. 121—124. Не-
обходимый для циклизации этиловый эфир адипиновой кислоты пригото-
вляют медленной перегонкой смеси 4 г адипиновой кислоты, 10 мл абсо-
лютного спирта, 5 мл сухого толуола и 1 капли концентрированной серной
кислоты. Когда температура паров перегоняемой жидкости достигнет 78°,
перегонку прекращают и дистиллат (азеотроп) встряхивают с 5 г безводного
поташа. Раствор фильтруют (универсальная установка) и фильтрат вновь
помещают в реакционную колбу. Перегонку продолжают до тех пор, пока
температура паров перегоняющейся жидкости не достигнет 78—80°.
Жидкость, оставшуюся в реакционной колбе, перегоняют в вакууме. Соби-
рают фракцию, кипящую при 137—138° (19—20 мм). Выход составляет
приблизительно 4,0—4,2 г (70—75% от теоретического).
Для дальнейшей работы берут колбу емкостью 50 мл, снабженную
магнитной мешалкой и взаимозаменяемыми стеклянными шлифами. Если
же такой колбы нет, то используют установку, изображенную на рис. 127.
Колбу, снабженную капельной воронкой и хлоркальциевой трубкой,
погружают в масляную баню. В колбу загружают 6—7 мл сухого толуола
и 550 мг свеженарезанного металлического натрия и масляную баню нагре-
вают до 105—410°. Затем пускают в ход мешалку и в течение 10 мин. по
каплям прибавляют 4 — 4,2 а этилового эфира адипиновой кислоты. Нагре-
вание продолжают в течение 1 часа, причем время от времени к реакцион-
ной смеси для уменьшения ее вязкости добавляют порциями по 2 мл сухой
толуол. Всего добавляют приблизительно 12 мл толуола. Реакционной
смеси дают охладиться до комнатной температуры, после чего ее охла-
II. Циклизация и реакции конденсации 307
ждают, погружая в смесь льда с солью. Затем при непрерывном перемеши-
вании медленно добавляют 12 мл 15%-ной уксусной кислоты. Толуольный
слой отделяют и промывают сначала 5 мл холодной воды, затем двумя пор-
циями 12%-ного раствора соды по 5 мл и наконец 5 мл воды. Толуол отго-
няют до тех пор, пока в колбе не останется 4—5 мл жидкости. Остаток
переносят в перегонную колбу емкостью 10 мл. Реакционную колбу про-
мывают 1 мл толуола, который также помещают в перегонную колбу. Соби-
рают фракцию, кипящую при 107—108715 мм. Выход составляет прибли-
зительно 1,5 г.
Г. 2-Карбэтоксикумарин [35]
В грушевидную колбу емкостью 25 мм (универсальная установка,
рис. 121—124) помещают смесь 0,3 мл салицилового альдегида, 0,5 мл ди-
этилового эфира малоновой кислоты, 2 мл абсолютного спирта, 0,1 мл
пиперидина и 0,02 мл ледяной уксусной кислоты. Смесь кипятят с обрат-
ным холодильником в течение 1 часа, затем обрабатывают 3,5 мл воды
и помещают на ночь в холодильник. Выпавшие кристаллы отфильтровывают
(рис. 12) и промывают двумя порциями по 0,5 мл 30%-ного спирта. Кри-
сталлы переносят в микропробирку объемом 3 мл, растворяют приблизи-
тельно в 1—1,2 мл горячего спирта и центрифугируют. Жидкость после
центрифугирования переносят капиллярной пипеткой в другую микро-
пробирку (гл. I, раздел III, 1). В пробирку добавляют приблизительно 1,8—
2 мл воды. Содержимое пробирки вновь осторожно нагревают до исчезно-
вения мути и оставляют медленно охлаждаться. Пробирку опускают в охла-
дительную смесь и раствор вновь центрифугируют. Жидкость отбирают
пипеткой, а кристаллы промывают 0,5 мл 30%-ного спирта и затем высу-
шивают в той же пробирке в вакуум-эксикаторе. Выход кристаллов
с т. пл. 93—93,5° (точка плавления определена под микроскопом) составляет
325—350 мг.
Д. 2-Фенилиидол [36]
Прежде всего приготовляют фенилгидразон ацетофенона. Для этого
смесь 160 мг ацетофенона и 360 мг фенилгидразина нагревают при 50—60°
в течение 30 мин. Продукт перекристаллизовывают из спирта. 210 мг
(1 ммоль) сухого фенилгидразона ацетофенона помещают в пробирку дли-
ной 15 см, снабженную стеклянной мешалкой. В пробирку добавляют
приблизительно 1 г мелкого песка и затем около 1 г безводного свежепри-
готовленного хлористого цинка. Смесь перемешивают и нагревают при 170й
в течение 3 мин. или до появления клубов белого дыма. Пробирку охла-
ждают, к ее содержимому добавляют 6 мл воды и 3 капли концентрирован-
ной соляной кислоты. После этого смесь нагревают в течение 10 мин. на
паровой бане и фильтруют. Осадок переносят в микропробирку длиной
7,5 см и осторожно кипятят с 2,5 мл спирта. К раствору добавляют 50мг
обесцвечивающего угля. Полученную смесь нагревают почти до кипения
и центрифугируют. Жидкость быстро переносят в другую пробирку (гл. I,
раздел III, 1), вновь обрабатывают обесцвечивающим углем и центрифуги-
руют. При охлаждении прозрачной жидкости выделяется 2-фенилиндол.
Содержимое пробирки центрифугируют, кристаллы промывают четырьмя
порциями по 0,5 мл 80%-ного спирта и затем высушивают в той же пробир-
ке в вакуум-эксикаторе, получают приблизительно 80—100 мг кристаллов
с т. пл. 188—189°. Соединенные фильтраты и промывные жидкости упари-
вают до объема 1—1,5 мл. В результате получают дополнительно 25—
30 мг сырого продукта (т. пл. 185—188°), который можно перекристаллизо-
вать из 50%-ного спирта.
20,*
Г л. XIII. Мипросинтезы меченых соединений
Теперь понятно, почему химики-органики и биохимики приветство-
вали объявление Атомной комиссии о возможности приобретения радио-
активных изотопов. Поскольку исследование механизмов реакций в слож-
ных органических системах и в живом организме чрезвычайно облегчается
благодаря применению соединений, меченных радиоактивными изотопами,
стало очевидным, что радиоактивные изотопы особенно подходят для реше-
ния указанной задачи.
Для иллюстрации можно привести несколько примеров. В недавних
исследованиях, посвященных превращениям С^-никотиновой кислоты при
обмене веществ в организме крысы при помощи бумажной хроматографии
и последующей радиоавтографии, в моче этого животного удалось обнару-
жить пять различных продуктов обмена [1]. В подобном исследовании
при помощи дикумарола, меченного С14, и этил-4,4'-ди-(4-оксикумаринил)-
ацетата-1,2-Сз4(пелентан) в моче крысы было обнаружено соответственно
семь и три продукта обмена веществ [2].
В тех случаях, когда применяются радиоактивные элементы, исследо-
ватель должен синтезировать необходимое соединение из относительно
простых исходных веществ, что приводит к многостадийности и сложности.
Так, например, С14 выделяют в виде карбоната бария, который и является
исходным веществом для всех синтезов с участием этого изотопа. Таким
образом, все соединения, применяющиеся в исследованиях, должны быть
в этом случае приготовлены из С14О2. В то время как ВаС14О3 в настоящее
время стоит 35 долл, за милликюри*, стоимость других соединений, полу-
чающихся из С14О2, значительно выше: ацетилен-С14 стоит 350 долл/мкюри,
ацетат натрия-1-С14—255 долл!мк,юри, глицин-1-С14—450 долл1мкюри. В тех
редких случаях, когда какое-либо меченое соединение, промежуточное
в данном синтезе, имеется в продаже, его высокая стоимость неизбежно
приводит к необходимости применять микрометоды.
Наиболее часто в органической химий и биологии применяют радио-
активный изотоп углерода С14. Этот изотоп является идеальным для иссле-
дований: поскольку он обладает большим периодом полураспада, его легко
обнаруживать и с ним несложно манипулировать.
В табл. 21 приведены имевшиеся в продаже в 1951 г. изотопы, обычно
используемые в качестве меченых атомов, а также соединения, в состав
которых входят эти изотопы.
Необходимо определять активность всех синтезированных соединений,
в состав которых входит С14. С этой целью капилляр, используемый для
определения точки плавления соединений, взвешивают и наполняют, как
описано ниже, затем вещество сжигают, поглощают полученную двуокись
углерода и определяют ее активность способами, указанными в работе
Добена, Рейда и Янкуйча [31.
В запаянный капилляр помещают взвешенное количество вещества
(0,3—1,0 мг) и определяют температуру плавления. Затем капилляр тща-
тельно очищают и разрезают в лодочке на короткие куски для сожжения.
* Милликюри (мкюри)— единица, соответствующая 3,7-107 распадов в секунду
[37], которая слишком велика для большинства химических и биологических исследо-
ваний. С этой величиной также неудобно оперировать при вычислениях. Более подхо-
дит другая единица «резерфорд», которая соответствует 1 • 106 распадам в секунду [37].
Наиболее удобной единицей для измерения активностей, применяющихся при иссле-
довании биохимических.проблем, является миллирезерфорд (103 распадов в секунду).
Следует обратить внимание также на неустойчивость органических соединений,
меченных радиоактивными изотопами. В недавней работе Кальвин и сотрудники [38]
привели некоторые наблюдения о влиянии саморадиации на некоторые органические
вещества.
ГЛАВА
XIII
МИКРОСИНТЕЗЫ МЕЧЕНЫХ СОЕДИНЕНИИ
А. Р. Ронцио
I. ВВЕДЕНИЕ
Для синтезов органических соединений, меченных радиоактивными
или нерадиоактивными изотопами, применяют специальные методы. Это
связано с тем, что, во-первых, изотопы являются дорогими и редкими веще-
ствами и что, во-вторых, радиоактивные материалы токсичны и работа
с ними при неосторожном обращении может представлять опасность для
здоровья. Изотопы, используемые обычно для приготовления меченых
соединений, получаются или из природных элементов путем длительного
и трудоемкого изотопного разделения, или в атомных реакторах, где в ре-
зультате бомбардировки соответствующих материалов образуются радио-
активные продукты. Однако независимо от метода получения того или
иного изотопа стоимость его производства отражается на его цене.
Изотопы уже сравнительно давно применяются для изучения хими-
ческих реакций. Однако в последнее время в связи с тем, что радиоактив-
ные изотопы стали вполне доступными, проявился большой интерес к исполь-
зованию их для исследования механизма реакций в химии и биологии.
Для биохимиков уже в течение многих лет была ясна необходимость
методов, при помощи которых можно было бы проследить за определен-,
ным химическим соединением в сложной биологической системе, в которой
происходит ряд процессов обмена веществ. В. этом направлении был про-
веден ряд работ. Например, органическое соединение перед введением его
в живой организм метили галоидом. В результате сложного и утомитель-
ного исследования удавалось проследить за превращениями, которым под-
вергается это соединение. Однако такого рода работы можно было всегда
подвергнуть сомнению, поскольку введение иного атома изменяет свойства
вещества, а следовательно, и его физиологическое воздействие.
Разделение изотопов, отличающихся только по своим массам, сыграло
громадную роль в биохимии, так как введение изотопа в то или иное сое-
динение не изменяет его свойств в живом организме. В этом случае меченое
соединение или его производные, получающиеся в процессе обмена веществ,
обнаруживают и идентифицируют при помощи масс-спектрографа, опре-
деляя соотношение изотопов данного элемента. Однако этот метод часто
труден и утомителен.
Несмотря на трудности, которые встречаются при работе с нерадио-
активными изотопами, с ними был выполнен ряд принципиально важных
исследований. К таким исследованиям относятся работы Шонгеймера, Рит-
тенберга, Вуда, Дю-Виньо и их сотрудников и студентов.
Гл. XI11. Микросинтезы меченых соединений
Теперь понятно, почему химики-органики и биохимики приветство-
вали объявление Атомной комиссии о возможности приобретения радио-
активных изотопов. Поскольку исследование механизмов реакций в слож-
ных органических системах и в живом организме чрезвычайно облегчается
благодаря применению соединений, меченных радиоактивными изотонами,
стало очевидным, что радиоактивные изотопы особенно подходят для реше-
ния указанной задачи.
Для иллюстрации можно привести несколько примеров. В недавних
исследованиях, посвященных превращениям С^-никотиновой кислоты при
обмене веществ в организме крысы при помощи бумажной хроматографии
и последующей радиоавтографии, в моче этого животного удалось обнару-
жить пять различных продуктов обмена [1]. В подобном исследовании
при помощи дикумарола, меченного С14, и этил-4,4'-ди-(4-оксикумаринил)-
ацетата-1,2-С44(пелентан) в моче крысы было обнаружено соответственно
семь и три продукта обмена веществ [2].
В тех случаях, когда применяются радиоактивные элементы, исследо-
ватель должен синтезировать необходимое соединение из относительно
простых исходных веществ, что приводит к многостадийности и сложности.
Так, например, С14 выделяют в виде карбоната бария, который и является
исходным веществом для всех синтезов с участием этого изотопа. Таким
образом, все соединения, применяющиеся в исследованиях, должны быть
в этом случае приготовлены из С14О2. В то время как ВаС14О3 в настоящее
время стоит 35 долл, за милликюри*, стоимость других соединений, полу-
чающихся из С14О2, значительно выше: ацетилен-С14 стоит 350 долл/мкюри,
ацетат натрия-1-С14—255 долл/мкюри, глицин-1-С14—450 долл!мкюри. В тех
редких случаях, когда какое-либо меченое соединение, промежуточное
в данном синтезе, имеется в продаже, его высокая стоимость неизбежно
приводит к необходимости применять микрометоды.
Наиболее часто в органической химии и биологии применяют радио-
активный изотоп углерода С14. Этот изотоп является идеальным для иссле-
дований: поскольку он обладает большим периодом полураспада, его легко
обнаруживать и с ним несложно манипулировать.
В табл. 21 приведены имевшиеся в продаже в 1951 г. изотопы, обычно
используемые в качестве меченых атомов, а также соединения, в состав
которых входят эти изотопы.
Необходимо определять активность всех синтезированных соединений,
в состав которых входит С14. С этой целью капилляр, используемый для
определения точки плавления соединений, взвешивают и наполняют, как
описано ниже, затем вещество сжигают, поглощают полученную двуокись
углерода и определяют ее активность способами, указанными в работе
Добена, Рейда и Янкуича [3].
В запаянный капилляр помещают взвешенное количество вещества
(0,3—1,0 мг) и определяют температуру плавления. Затем капилляр тща-
тельно очищают и разрезают в лодочке на короткие куски для сожжения.
* Милликюри (мкюри)—единица, соответствующая 3,7-1()7 распадов в секунду
[37], которая слишком велика для большинства химических и биологических исследо-
ваний. С этой величиной также неудобно оперировать при вычислениях. Более подхо-
дит другая единица «резерфорд», которая соответствует 1-Ю6 распадам в секунду [37].
Наиболее удобной единицей для измерения активностей, применяющихся при иссле-
довании биохимических проблем, является миллирезерфорд (103распадов в секунду).
Следует обратить внимание также иа неустойчивость органических соединений,
меченных радиоактивными изотопами. В недавней работе Кальвин н сотрудники [38]
привели некоторые наблюдения о влиянии саморадиации на некоторые органические
вещества.
ИЗОТОПЫ И СОЕДИНЕНИЯ, МЕЧЕННЫЕ ИЗОТОПАМИ,
ИМЕЮЩИЕСЯ В ПРОДАЖЕ
Таблица 21
Соединение или элемент Стоимость 1 мкюри, долл. Число милликюри на миллимоль
ВаС14О3 35,00 —
НС14НО 250,00 2,33
HC14OONa 125,00 0,25
O40(NH2)2 125,00 4
C14NH(NH2)2 300,00 0,15—0,18
С14 200,00 1
NaHC14O3 150,00 1
BaC‘l 150,00 2
срн2 350,00 2
С14Н3ОН 250,00 1
Ci4H3J 285,00 1
'сн3сын2он 300,00 0,5
CH3C14H2J 350,00 0,5
CI4H3CH2OH 450,00 0,5
c14h3ch2j 475,00 0,5
CH3C14OONa 225,00 1
CH3C14OO этиловый^эфир 275,00 1
C14H3COONa 350,00 1
C14H3COO этиловый эфир 375,00 1
Бензойная кислота, меченная в кольце 550,00 0,02—0,1
Толуол, меченный в кольце 500,00 0,02—0,1
Бензол, меченный в кольце 600,00 0,02—0,1
H2S35O4 2,00 —
BaS36 4,00 —
S35 5,00 —
CS35(NH2)2 50,00 0,8
cs^ 275,00 —
C2H6S35H 325,00 —
CH3S35H 325,00 —
KCNS3S 325,00 —
srci2 235,00 —
S35OC12 300,00 —
C2H5J131 250,00 —
CHJisi 250,00 —
CH3J131 250,00 —
CH2J131 300,00 —
NaJ131 0,75 —
312
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
Далее вещество сжигают с сахаром по методу, описанному Кальви-
ном и сотрудниками [4]. Образующаяся двуокись углерода поглощается
едким натром, свободным от карбонатов, и затем осаждается в виде карбо-
ната бария. Затем определяют активность взвешенного количества карбо-
ната бария и после соответствующих поправок на потери, связанные как
с поглощением части излучения самим препаратом, так и с конструкцией
счетчика (определение поправок см. [3, 4]), вычисляют удельную актив-
ность, т. е. число милликюри на единицу веса. Последнюю величину обычно
и приводят в соответствующей литературе. По мнению автора, в качестве
единицы активности для соединений меченных радиоактивными изотопами,
следовало бы принять в качестве стандартной величину, равную 1 107 рас-
падов в секунду. Эта величина более удобна при вычислениях, чем милли-
кюри (3,7-107 распадов в секунду).
И. СПОСОБЫ ВВЕДЕНИЯ МЕЧЕНЫХ АТОМОВ В ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Меченые атомы в органические соединения можно вводить либо |'хими-
ческими, либо биологическими методами. Например, меченую никотино-
вую кислоту можно получать как путем химических реакций [5], так и при
помощи биологических процессов. В последнем случае табак выращивают
в атмосфере С14О2 и из растения экстрагируют никотин, который затем
окисляют до никотиновой кислоты. Следующие факторы ограничивают
эффективность биологического метода: 1) неизбежные потери радиоактив-
ного изотопа вследствие реакций элиминирования, происходящих в про-
цессах обмена веществ; 2) возможный биосинтез побочных соединений;
3) нежелательное разбавление меченого соединения немеченым, которое
присутствует в организме; 4) биосинтез соединения, меченного изотопом
с коротким периодом полураспада, не всегда возможен ввиду фактора вре-
мени; 5) выделение меченого соединения из сложной биологической системы
обычно затруднительно; 6) некоторые соединения синтезируются живыми
организмами очень медленно или только лишь на определенных стадиях
своего развития. Очевидно также, что слишком большая радиоактивность
может привести к гибели организма. Вообще к биологическому синтезу
следует прибегать лишь в тех случаях, когда меченое соединение невоз-
можно получить иным методом. Несмотря на эти недостатки, биосинтез
привлекает большое внимание. Отделение изотопов Ок-Риджской нацио-
нальной лаборатории в 1950 г. опубликовало отчет о биологическом методе
введения меченых атомов в органические соединения. В отчете имеются
данные о большом числе органических соединений, которые были уже полу-
чены или могут быть получены в будущем путем биосинтеза.
Химический метод получения меченых органических соединений являет-
ся более распространенным, чем биологический. В настоящей книге рас-
сматривается лишь химический метод. Ниже будут описаны необходимое
лабораторное оборудование и техника работы с изотопами, а также неко-
торые синтезы меченых органических соединений. Прежде чем синтезиро-
вать меченое органическое соединение, следует решить следующие вопросы:
а) каким изотопом метить соединение, б) в какую часть молекулы жела-
тельно ввести изотоп и в) какой путь синтеза применить для этой цели.
Разберем эти вопросы по порядку.
В органической химии в качестве меченого атома чаще всего исполь-
зуют С14. Другие изотопы, которые также могут быть применены для этой
цели, приведены в табл. 21. Выбор изотопа, очевидно, определяется той
задачей, для которой метят соединение. Для иллюстрации тех проблем.
II. Способы введения меченых атомов
313
которые могут возникнуть в том или ином случае, можно привести сле-
дующий гипотетический пример. Было показано, что йодтиоурацил являет-
ся в высшей степени активным биологическим веществом. Если бы потребо-
валось провести полное изучение этого вещества, то для этого нужно было
решить следующие задачи: 1) локализацию биологической активности,
механизм активности и метаболизм йода в соединении,, меченном J131;
2) подобное же исследование превращений серы в соединении, меченном S35;
3) исследование превращений атома углерода, находящегося в положении
2 кольца и т. д.
Хорошо известно, что лишь немногие органические реакции протекают
количественно. Поэтому при получении меченого соединения для умень-
шения потерь изотопа последний следует вводить на возможно более позд-
ней стадии синтеза. Однако если после введения меченого атома для завер-
шения синтеза все же требуется провести еще две или больше стадий, то
для получения максимального выхода эти последние стадии следует хорошо
изучить.
При выборе пути синтеза меченого соединения следует соблюдать
осторожность, поскольку решение этого вопроса наиболее затруднительно
и часто не может быть сделано произвольно. То или иное вещество можно
обычно синтезировать различными путями, причем число последних бывает
иногда весьма велико. Следует также отметить, что использование редкого
или дорогого промежуточного соединения, которое исключает возможность
проводить синтез с макроколичествами веществ, очень часто полезно при
проведении микросинтезов. На начальных стадиях синтеза допустимы низ-
кие выходы, однако после того, как в соединение введен изотоп, выходы
реакции должны быть высокими. Предварительный выбор пути синтеза
может быть основан на личном вкусе и опыте исследователя. После этого
обычно остается еще несколько способов, одинаково заслуживающих вни-
мания. Эти методы следует тщательно исследовать, применяя количества
веществ порядка 0,2—1,0 г. При помощи аналитических весов необходимо
проверить все выходы и потери, получающиеся на каждой стадии синтеза.
Вероятно, нелишним будет подчеркнуть, что микросинтез очень близок
к анализу. -Наиболее важным инструментом при проведении микросинтеза
являются аналитические весы. При синтезе микроколичеств веществ сле-
дует делать точные записи относительно количеств и чистоты исходных
веществ, а также промежуточных и конечных продуктов. После того как
избран и проверен путь синтеза, необходимо выбрать шкалу количеств
веществ, с которыми придется работать в «горячем опыте». С этой целью
проводят слепые («холодные») опыты до тех пор, пока каждая операция
не будет осуществляться экспериментатором автоматически и все условия
синтеза будут проверены. Эти «холодные опыты» проводят с теми же реа-
гентами и в той же аппаратуре, которые будут применяться в «горячем
опыте». «Горячий» синтез. выполняют почти автоматически, и результаты
его уже заранее известны. «Горячий опыт» является обычным термином,
распространенным среди исследователей, занимающихся синтезом соеди-
нений, меченных радиоактивными изотопами. «Горячий опыт» является
синонимом опыта с использованием радиоактивных изотопов; «холодные
опыты» служат для проверки и улучшения того или иного метода.
Если исследователь пренебрегает каким-либо из вышеупомянутых
факторов или не проверяет его, то результаты синтеза будут неопределен-
ными и неизвестными заранее.
Иногда химик бывает вынужден метить соединение сразу двумя’изо-
топами. Для этого имеется два пути: 1) можно использовать смесь двух
314
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
равных частей соединения, каждая из которых мечена лишь одним изо-
топом; 2) можно провести синтез, в процессе которого последовательно
вводятся нужные изотопы. Преимущество первого метода заключается
в его простоте, а недостаток—в 100%-ном разбавлении изотопов. Второй
метод невыгоден, поскольку приходится проводить значительно более
сложный синтез, в результате чего часто получаются низкие выходы.
Однако этот метод имеет и большое преимущество, так как при этом полу-
чают соединения со значительно большей активностью. Выбор метода
диктуется изучаемой проблемой. В связи с этим можно привести следую-
щий пример. За превращениями мочевины в процессе обмена, поскольку
это касается С14, легко проследить, если использовать в эксперименте
с животным мочевину, меченную С14. Такой эксперимент был действительно
проведен [6]. Поскольку полученные результаты отличались от результа-
тов Блоха [7], работавшего с мочевиной, меченной N15, было решено исполь-
зовать мочевину, меченную одновременно С14 и N15. Такое соединение
действительно было получено, после чего смесь равных количеств моче-
вины, меченной С14 и N15, дала нежелательное разбавление С14 и N15 [8].
III. ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРИ РАБОТЕ С РАДИОАКТИВНЫМИ
ИЗОТОПАМИ
Лаборатория микросинтезов должна быть связана тем или иным путем
с лабораторией органической химии, где могли бы синтезироваться в макро-
количествах соединения, которых нет в продаже. Эта лаборатория могла бы
также проводить: а) очистку растворителей и промежуточных соединений,
которые могут потребоваться для микросинтезов, и б) исследование раз-
личных стадий намеченного синтеза, анализ и другие функции обычной
лаборатории.
Чистота лаборатории, предназначенной для проведения работы с мик-
роколичествами веществ, является первым и необходимым условием. Столы
лучше всего покрывать «панелитом» или нержавеющей сталью. Следует
избегать всякого рода устройств и полок, где могла бы задерживаться
пыль. Склянки с кислотами и другими жидкостями, которые могут вызы-
вать коррозию, рекомендуется держать на специальной полке под тягой.
Водосток лучше всего делать из альберена (высший сорт мыльного камня)
и свинца.
1. Вытяжные шкафы
При оборудовании лабораторий, предназначенных для проведения
микросинтезов с радиоактивными изотопами, очень большое значение имеют
вытяжные щкафы. Необходимо иметь два типа вытяжных шкафов: а) обыч-
ный вытяжной шкаф, в котором проводятся обычные операции с радиоактив-
ными материалами (фильтрование, выпаривание, перегонка, перекристал-
лизация и т. п.) и которые могут быть использованы также для других
операций, не требующих применения вакуума; б) вытяжной шкаф, к кото-
рому подведена линия вакуума с вакуумной гребенкой. Все синтезы, в том
числе синтезы с применением высокого вакуума, проводят в этом вытяж-
ном шкафу.
Вытяжной шкаф, предназначенный для проведения синтезов, должен
быть сконструирован так, чтобы работу можно было проводить с обеих
сторон. Сооружение вакуумных систем обходится очень дорого, и поэтому
было бы крайне нерационально использовать лишь одну сторону вытяж-
ного шкафа. Основание шкафа делается на высоте 61 см от пола, а окна,
111. Лабораторное оборудование
315
которые в случае надобности закрываются опускающимися заслонками,—
на высоте 178 см. Такая высота выбрана потому, что для измерения давления
иногда приходится делать отсчеты по манометру, а при такой высоте работ-
нику лаборатории для отсчета по манометру не нужно вставать на стул.
При такой высоте наиболее удобно, наблюдать за реакционными установ-
ками. В вытяжной шкаф, кроме того, при помощи медных трубок и венти-
лей подводят кислород, очищенный азот и гелий. В шкафу необходимо
иметь также все остальное стандартное оборудование. Вентили следует
Рис. 192А. Правая сторона вытяжного шкафа,
предназначенного для проведения синтезов.
I и 2 — краны Линий воды, воздуха, пара и т. и. Эти
краны имеются в вытяжном шкафу в двойном количестве,
по одному набору на каждую рабочую сторону шкафа;
3—линии кислорода, азота и гелня, идущие от балло-
нов внутрь тягн.
располагать с внешней стороны вытяжного шкафа. Хороший вытяжной
шкаф, предназначенный для проведения микросинтезов с использованием
радиоактивных изотопов, изображен на рис. 192А—192В.
Внутреннюю часть вытяжного шкафа делают из непористого материа-
ла*, который легко мыть. Основание шкафа лучше всего изготовлять из
нержавеющей стали в виде противня с небольшим наклоном в одну сто-
рону, чтобы пролитая жидкость стекала в маленькую раковину, располо-
женную на конце стола. В том случае, если будет пролито значительное
количество раствора активного вещества, в водостоке необходимо иметь
ловушку, с помощью которой можно было бы собирать всю пролитую
жидкость в специальный стеклянный сосуд для последующего уничтоже-
ния. Масляные и диффузионные насосы во избежание загрязнения лучше
* Для этой цели вполне подходит имеющаяся в продаже краска под'названием
Tygon- White.
Рис. 192Б. Левая сторона вытяжного шкафа, изображен-
ного на рис. 192А.
/—линия высокого вакуума, идущая в вытяжной шкаф; 2—ловуш-
ка с жидким воздухом; 3—трехступеичатый диффузионный насос.
Масляные насосы расположены под полкой 4; 5—линия низкого ва-
куума, идущая от масляного насоса к вытяжному шкафу.
Рис. 192В. Внутренняя часть вытяжного шкафа, предна-
значенного для проведения синтезов.
Передняя и задняя стенки шкафа открыты. 1 и 2 —коммуникации,
связывающие гребенку с линиями высокого и низкого вакуума;
3—ловушка с жидким воздухом. Система между 4 и 5 подобна си-
стеме, показанной на рис. 192А; 6 и 7 — реакционные сосуды, присо-
единенные к гребенке линии вакуума; 8— насос Теплера, присоеди-
ненный к гребенке 9 — 10, которая также соединена с линией вакуума.
III. Лабораторное оборудование
'317
распологать вне вытяжного шкафа. К выпускным отверстиям насосов сле-
дует присоединить медные трубки диаметром в 2,5 см, концы которых сле-
дует вводить в вытяжной шкаф вблизи всасывающего воздух короба.
2. Вакуумные системы
В лабораториях, предназначенных для проведения микросинтезов,
необходимо иметь вакуумную систему одного из следующих двух типов:
1) тип, показанный на рис. 193, представляет собой стационарную вакуум-
ную систему с гребенкой, которую можно использовать для целого ряда
Рис. 193. Стационарная вакуумная система с гребенкой, предназна-
ченной для большого числа различных операций.
различных операций; 2) тип, показанный на рис. 194, представляет собой
вакуумную систему, в которой гребенка предназначена для проведения
специальных синтезов и которую в конце синтеза в случае необходимости
можно удалить. Вакуумная линия второго типа очень удобна, поскольку
ее легко видоизменять и чистить. Вместо обычных конусообразных шлифов
п манометру Пирана
Р и с. 194. Вакуумная линия, к которой может быть
присоединена гребенка, предназначенная для специаль-
ных синтезов.
лучше пользоваться полусферическими шлифами, так как последние более
удобны и реже ломаются.
За реакцией, в ходе которой происходит изменение объема, удобно
наблюдать при помощи ртутного манометра. Этот способ можно рекомендо-
вать при проведении тех реакций, на которые следы ртути не оказывают
вредного влияния. Для измерения давления в высоком вакууме рекомен-
дуется применять манометры Мак-Леода или Пирани.
Большая гребенка, типа показанной на рис. 193, должна быть присо-
единена к двум вакуумным линиям: а) к линии низкогд вакуума, которая
318
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
обслуживается обычным масляным насосом с большой производительно-
стью, и б) к линии высокого вакуума, соединенной с диффузионным насо-
сом. Масляный насос используют для всех работ, где необходим низкий
вакуум, а также для создания форвакуума перед включением диффузион-
ного насоса.
Р и с. 195. Схема образования газовой подушки в вакууме.
Высокий вакуум совершенно необходим для проведения большинства
микросинтезов, потому что жидкие и газообразные реагенты приходится
перемещать через гребенку в газообразном состоянии. При низком вакууме
в гребенке образуется газовая подушка (которую швейцарцы ранее назы-
вали «tampon d'air») и перемещение газа или совершенно невозможно,
или происходит чрезвычайно медленно. Это явление иллюстрировано
рис. 195. 1 и 2—сосуды, присоединенные к вакуумной линии в точке 3;
крестиком (X) обозначены молекулы воздуха в концентрации, отвечающей
низкому вакууму. Жидкость О в отростке 1 замораживают жидким возду-
хом, после чего систему откачивают. Если затем отвод 2 охлаждать жидким
воздухом, а отвод 1 нагревать, то молекулы вещества О вытеснят все моле-
кулы неконденсирующегося газа X в отвод 2. Очевидно, это обстоятель-
ство не дает возможности молекулам О проникнуть в отвод 2 и, следова-
тельно, затруднит или сделает невозможной конденсацию вещества О.
Смазку для кранов и шлифов следует выбирать, сообразуясь со свой-
ствами применяющихся растворителей. Для обычной работы наиболее
удобна смазка апиезон-D, единственный недостаток которой состоит в том,
что при нагревании она становится жидкой и вследствие этого в ней могут
образоваться пустоты. Вполне удовлетворительна также высоковакуумная
смазка (Celvacene-Heavy), которая затвердевает при повышенных темпе-
ратурах. Перед высушиванием в сушильном шкафу краны и полусфериче-
IV. Специальные методы лабораторной работы 319
ские шлифы необходимо предварительно тщательно очистить от этой смазки.
Наиболее устойчивой смазкой против паров йодистого водорода оказалась
смазка фирмы «Харшоу».
IV. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
После окончания синтеза перед химиком встает задача выбора соответ-
ствующих методов для выделения и очистки полученного соединения.
В связи с этим следует напомнить несколько хорошо известных положений.
Очевидно, что чем больше сосуд, тем значительнее потери вещества вслед-
ствие адсорбции последнего на стенках. Поэтому установку необходимо
делать возможно меньших размеров. Очевидно также, что чем разбавлен-
нее раствор, тем меньше потери от адсорбции. Во всех случаях полноту
удаления радиоактивных соединений из химической аппаратуры следует
проверять при помощи счетчика Гейгера.
Хотя в предыдущих главах уже дано подробное описание методов
работы с микроколичествами веществ, но некоторые операции, особенно
связанные с выделением меченых соединений, еще раз кратко рассмотрены
в настоящем разделе. В гл. II и III подчеркивалось, что при работе с микро-
количествами веществ следует избегать операций, связанных с перенесе-
нием продуктов, и следить, чтобы размеры аппаратуры были возможно
меньшими. При синтезе меченых соединений эти факторы приобретают
еще большее значение.
1. Экстракция
Этот метод оказался чрезвычайно важным для выделения желаемого
соединения из реакционной смеси. Чтобы правильно выбрать растворитель
для экстракции, исследователь должен хорошо знать теорию водородной
связи в применении к растворам. Водородная связь, более правильно назы-
ваемая «водородным мостиком», играет важную роль во всех явлениях,
связанных, с растворами и растворителями. Так, например, если между
молекулами двух растворителей существует водородная связь, то при пере-
гонке образуется азеотропная смесь. Вода, спирты и т. д. могут образо-
вывать водородные связи с соединениями, имеющими подвижный атом водо-
рода, такими, например, как хлороформ, трихлорэтилен и т. п., или, на-
оборот, отдавать атом водорода для образования водородного мостика
с соединениями, являющимися акцепторами (пиридин, простые эфиры
и т. д.). Насыщенные углеводороды (гексан, гептан и т. д.) не образуют
водородных связей и при перегонке не дают азеотропных смеСей. Правиль-
ный выбор растворителя существенно ускоряет экстракцию. Так, например,
для простых эфиров, спиртов, сложных эфиров, кетонов и альдегидов хлоро-
форм является более хорошим растворителем, чем четыреххлористый угле-
род. В случае спиртов, аминов, кислот и амидов лучше пользоваться бен-
золом в качестве растворителя, чем гексаном. Правильный выбор значения
pH среды и растворителя определяет успех экстракции. Для удаления из
раствора следов смазки кранов и масла рекомендуется проводить предва-
рительную экстракцию петролейным эфиром. Разумеется, что это можно
делать только в тех случаях, когда петролейный эфир не извлекает основ-
ного вещества. Последнее следует проверить проведением «слепых опытов»
с холодным веществом. Экстракцию не следует ограничивать во времени.
Вещество можно извлекать до любой степени полноты, соответственно удли-
няя время экстракции. Для проверки полноты экстракции существуют раз-
320
Гл. XIIIX Микросинтез» меченых соединений
личные способы. В некоторых случаях можно для этого применить изящ-
ный способ, заключающийся в том, что при достаточно полном извлечении
вещества раствор при освещении ультрафиолетовыми лучами прекращает
флуоресцировать.
Некоторые аппараты для экстракции жидкостей описаны в гл. Ш,
раздел III, 3. Наиболее подходящие экстракторы изображены на рис. 196,
Рис. 1у6 и 197. Экстрактор, работаю-
щий по принципу падающей пленки,
для извлечения растворителем более
тяжелым, чем раствор.
Рис. 198. Эк-
страктор для
извлечения ра-
створителем бо-
лее легким, чем
раствор.
Рис. 199.
Трубка с ваку-
умной рубаш-
кой для ввода
растворителя.
197 и 198. На рис. 196 и 197 показаны два типа экстракторов, предназна-
ченных для извлечения веществ из раствора растворителями более тяже-
лыми, чем раствор. Оба типа этих экстракторов при правильной работе
являются весьма эффективными. Холодильники, используемые для этих
экстракторов, не должны принадлежать к оросительному типу. Экстрактор,
• изображенный на рис. 198, применяют для извлечения веществ из раство-
ров растворителем, который легче раствора. Часть 1 сделана из литого
стекла и служит для изоляции раствора от кипящего растворителя. Рас-
творители, температура кипения которых выше температуры кипения воды,
при использовании в этом типе экстрактора могут вызвать осложнения
в случае образования азеотропных смесей с водой. При конденсации паров
азеотропа образуются капельки воды и растворителя, которые стекают
в маленькую воронку 2. При этом горячие пары растворителя нагревают
воду до кипения. Очевидно, это явление будет мешать экстракции. С целью
устранения подобной помехи вокруг сливной трубки воронки Делают
вакуумную рубашку, как изображено на рис. 199.
IV. Специальные методы лабораторной работы
321
2. Возгонка
Микровозгонка описана в гл. II, раздел II.
Наиболее эффективным методом очистки микроколичеств многих твер-
дых органических соединений является возгонка. В большинстве случаев
при возгонке получаются почти количественные выходы, в то время как
при перекристаллизации в среднем теряется 10% вещества. Тиомочевина-С14
при перекристаллизации из «-бутанола получается с 87%-ным выходом;
продукт плавится при 171—172р. Однако если тот же продукт, получен-
ный аналогичным способом, подвергнуть возгонке при температуре 70—
90° и давлении 0,025—0,030 мм, то выход тиомочевины-С14, плавящейся
при 171 —173°, повышается до 97%. Если применять соответствующие тем-
пературы и давления, то большинство органических соединений можно
возогнать без разложения.
Поскольку при возгонке в высоком вакууме твердое вещество испа-
ряется с нагретой поверхности на охлажденную, при молекулярной пере-
гонке необходимо соблюдать следующие условия:
1. Длина пути между нагретой поверхностью и поверхностью, на кото-
рой происходит конденсация, должна быть возможно меньшей. Однако
имеется практическое ограничение этого условия, поскольку при высоком
вакууме из твердых частиц постепенно выделяются адсорбированные и рас-
творенные газы. Это явление вызывает разбрызгивание вещества и при-
водит к загрязнению возгона. Следовательно, поверхность, на которой
происходит конденсация, необходимо располагать на таком расстоянии,
чтобы не происходило загрязнения продукта вследствие разбрызгивания
возгоняемого вещества.
2. Следует по возможности уменьшать «блокирование» процесса воз-
гонки нелетучими примесями. Этого можно достигнуть в том случае,
если будет постоянно меняться верхняя пленка возгоняемого вещества, нахо-
дящегося на нагреваемой поверхности. Эту стадию вакуумной перегонки
можно проиллюстрировать на простом примере. Предположим, что пере-
гоняется жидкое вещество, давление паров которого при данной темпе-
ратуре равно 0,01 мм. Если теперь в верхнем слое будет находиться
жидкость, давление паров которой при той же температуре равно 0,001 мм,
то перегонка в данных условиях будет чрезвычайно затруднена. Это явле-
ние столь же важно и при проведении возгонки в вакууме. Очевидно, в суб-
лиматоре, в котором вещество находится в микроколичествах, невозможно
иметь устройство для перемешивания. Явление «блокирования» нелету-
чими пленками встречается довольно часто.
Для устранения этих трудностей нагреваемая и охлаждаемая поверх-
ности в сублиматоре должны быть большими. Если'возгонка не идет, то суб-
лиматор охлаждают, остаток растворяют в соответствующем летучем рас-
творителе, растворитель испаряют, сублиматор закрывают и затем возгонку
продолжают. В результате этой операции происходит перераспределение
продукта и возгонка становится опять возможной. Процесс можно повто-
рять так часто, как это будет необходимо. При проведении возгонки в ва-
кууме не обязательно пользоваться диффузионным насосом, поскольку
количество возгоняемого вещества мало и поэтому самому процессу воз-
гонки можно уделить больше времени. Слишком высокий вакуум может
привести к испарению и потере продукта. Однако этих потерь можно избе-
жать, если применять специально сконструированный сублиматор, в кото-
ром для охлаждения используется жидкий азот.
21 Заказ № 1 1S
322
Л/г. XIII. Микросинтезы меченых соединений
Для лучшей герметизации верхнюю и нижнюю часть сублиматора при-
шлифовывают, причем устанавливают полусферические шлифы. Цилин-
дрические пришлифованные поверхности неудовлетворительны, так как
при нагревании сублиматора вакуум поддерживается лишь с трудом и в про-
цессе изготовления и последующего отжига чрезвычайно трудно сохра-
нить эти поверхности абсолютно гладкими. Кроме того, сублиматор
с полусферическим шлифом гораздо легче открывать после окончания
возгонки [10].
Не следует делать сублиматор слишком малым. В небольшом субли-
маторе часто происходит «блокирование», и для продолжения возгонки
Рис. 200. Схема сублиматора, Рис. 201. Микросублиматор в работе,
охлаждаемого водой.
приходится растворять продукт в растворителе, испарять раствори
тель и т. д.
На рис. 200 изображен сублиматор, который оказался наиболее эффек-
тивным для микровозгонки. Полусферический шлиф в микросублиматоре
рекомендуется делать так, чтобы нижняя часть сублиматора входила
в верхнюю часть. В этом случае если смазка, которая служит для гермети-
зации шлифа, при нагреве сублиматора станет жидкой, то она не попадет
в сублиматор и не загрязнит продукта. Проволочный каркас, снабженный
пружинками, изображенный на рис. 201 и 202, служит для скрепления
верхней и нижней частей сублиматора.
Процесс возгонки проводят следующим образом. В нижнюю часть
сублиматора помещают раствор возгоняемого вещества, растворитель уда-
ляют путем испарения, после чего верхнюю часть сублиматора надевают
на нижнюю, смазав шлиф высоковакуумной смазкой Celvacene-light. В боль-
шинстве случаев для проведения возгонки достаточен вакуум, достигае-
мый при помощи масляного насоса. Сублиматор нагревают на парафино-
вой бане, в которую опущен электрический нагреватель. Температуру
IV- Специальные методы лабораторной работы
323
нагрева регулируют автотрансформатором. Возгонку проводят при наи-
более низкой температуре, при которой происходит медленная возгонка
вещества.
Рис. 202. Микросублиматор в разобранном виде. Видна внутрен-
няя часть и проволочный каркас.
Продукт возгонки удаляют из сублиматора при помощи соответствую-
щего растворителя, как показано на рис. 203. После испарения раство-
Р и с. 203. Удаление вещества, очищенного возгонкой.
рителя получают нужное вещество. Процесс возгонки может продолжаться
12—14 час.; выход продукта после возгонки составляет 95—100%.
3. Перекристаллизация
Очистка веществ путем перекристаллизации детально описана в гл. 1.
Меченые органические соединения следует очищать перекристаллизацией
21*
324
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
только в тех случаях, когда возгонка не дала ожидаемого эффекта. В лабо-
ратории автора было выяснено, что для перекристаллизации меченых со-
единений в количестве 5—100 жг одним из лучших методов является метод,
Рис. 204. Прибор для фильтрования.
Вакуум регулируют при помощи вентиля.
Рис. 205. Фильтроваль-
ная трубочка (не реко-
мендуется).
Рис. 206. Прибор для фильтрования в действии.
в котором применяли прибор, изображенный на рис. 204. Этот прибор схо-
ден с описанным в гл. II, раздел III, 2. Фильтровальная палочка такого
типа, как изображено на рис. 205, не может быть рекомендована. Конусо-
IV. Специальные методы лабораторной работы
325
образные ггробирки изготовляются из обычных пробирок емкостью 40 мл,
которые применяются при центрифугировании. Для этого последние обре-
зают в том месте, где имеется метка 35 мл. Фильтровальную палочку изго-
товляют из толстостенного капилляра с отверстием 1,0 или 1,5 мм. Капил-
ляр вытягивают так, чтобы при прежнем диаметре отверстия внешний диа-
метр капилляра был равен 2,5—3 мм. Далее конец капилляра обламывают
и притирают карборундом на стеклянной пластинке. Из плотной фильтро-
вальной бумаги вырезают небольшие кружки диаметром 3 мм. Фильтро-
вальные кружки удерживаются на фильтровальной палочке вследствие
разрежения, которое регулируют при помощи игольчатого вентиля. Раз-
режение следует отрегулировать так, чтобы растворитель проходил через
фильтр, не закипая. Фильтровальной палочке следует придать форму,
показанную на рис. 204; это предотвращает разбрызгивание фильтрата.
Прибор для фильтрования в действии показан на рис. 206.
4. Перегонка
Затруднения, которые встречаются при очистке жидкостей путем пере-
гонки, описаны в гл. II. Для работы описываемого типа перегонка вообще
связана со слишком большими потерями и не имеет практического значения.
Рис. 207. Выпаривание при . помощи инфракрасной лампы,
и струи воздуха.
1—инфракрасная лампа; 2 — капилляр диаметром 0,5 мм, Давление газа
регулируют при помощи вентиля.
Наилучшим методом для отделения летучего соединения от нелетучего
является перегонка в высоком вакууме. Летучий компонент при этом ула-
вливают при помощи жидкого воздуха. Этот метод может быть применен
для всех веществ, температура кипения которых приблизительно лежит
в пределах от 80 до 150°. Растворитель можно легко удалить путем испаре-
ния. Для этого раствор обогревают инфракрасной лампой и одновременно
пропускают умеренный ток воздуха. Температуру лампы регулируют авто-
326
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
трансформатором. Этот метод схематически показан на рис. 207. Если рас-
творитель требуется регенерировать, то можно использовать установку,
изображенную на рис. 208.
5. Прочие лабораторные операции и приборы
Все соединения, меченные радиоактивными изотопами, следует прежде
всего проверить на гомогенность при помощи бумажной хроматографии
с последующим получением радиоавтографа бумажной полоски. Появление
на радиоавтографе лишь одного пятна свидетельствует о том, что меченое
соединение однородно. Если же на радиоавтографе имеется более одного
пятна, то необходима дальнейшая очистка меченого соединения. При био-
логических исследованиях может получиться большая путаница, если
делать выводы на основании экспериментов, в которых вместо одного пред-
полагаемого меченого соединения фактически используется два меченых
соединения!
Часто к кранам и полусферическим шлифам припаивают стеклянные
шарики. При работе в вакууме эти стеклянные шарики можно частично
наполнять жидкостью и, таким образом, использовать в качестве резер-
вуаров для реагента. Шарики легко наполнять жидкостью при помощи
воронки, если к отводной трубке последней припаять трубку из нержавею-
щей стали. Диаметр стальной трубки должен быть таким, чтобы она сво-
бодно проходила через отверстие крана. Другой метод состоит в том, что
вместо стальной трубки берут трубку из пластмассы (обычно известную
под названием «спагетти») типа, часто употребляемого для изоляции. Труб-
ка должна проходить через отверстие крана. Конец стеклянной воронки
вытягивают в виде толстого капилляра и на последний надевают пласт-
массовую трубку. Этот метод удобен для наполнения стеклянного шарика
такими низкокипящими реагентами, как, например, бромистый метил.
IV. Специальные методы лабораторной работы
327
У всех органических соединений, меченных радиоактивными изото-
пами, необходимо определить активность и проверить температуру плавле-
ния. Для экономии продукта оба> определения можно провести на одном
и том же образце. Капилляр для определения температуры плавления
внутренним диаметром 1 мм взвешивают на микровесах с точностью до 2у.
Затем в капилляр вводят 0,3—0,8 мг вещества и запаивают его. Для запол-
нения капилляра радиоактивным веществом наиболее удобен следующий
Рис. 209. Схема устройства реакционных сосудов, снабжен-
ных магнитными мешалками.
способ. Открытый конец капилляра погружают в кристаллическое веще-
ство и затем капилляр (запаянным концом вниз) бросают через стеклян-
ную трубку диаметром 5 мм и длиной 25—30 см на небольшое часовое стекло,
находящееся на черной глянцевой бумаге. Если при ударе капилляра
о стекло будет потеряно некоторое количество вещества, то, очевидно,
его легко собрать. Заполненный капилляр помещают в аппарат для опреде-
ления температуры плавления. Нагревание производят так, чтобы темпе-
ратура бани поднималась на 3° в минуту. После того как определена тем-
пература плавления, капилляр вынимают из бани и тщательно очищают.
Если вещество не разложилось или разложилось без выделения летучих
продуктов, то капилляр разламывают на короткие кусочки, помещают
их в платиновую лодочку и сжигают для определения активности, как
указывалось выше. Если вещество в капилляре во время плавления раз-
ложилось с выделением газов, то для сжигания необходимо взять другую
порцию вещества.
Часто требуется перемешивание реакционной массы в закрытой сис-
теме. Идеальными для этой цели являются магнитные мешалки. В боль-
шинстве случаев для этого запаивают в стекло короткий кусок железа
или «алнико»* и вращают последний в растворе при помощи магнита,
находящегося снаружи стеклянного сосуда. В некоторых случаях в стек-
лянном сосуде делают специальную мешалку. Такие сосуды изображены
на рис. 209 и 210.
* Сплав 54% Fe, 17—18% Ni, 10—11% Al, 12% Со и 6% Си.
328
Гл. XIII. Микросинтезы, меченых соединений
Исследователь, который собирается работать с радиоактивными изо-
топами, должен иметь в виду, что все радиоактивные вещества чрезвычайно
опасны для здоровья и поэтому при работе с ними следует принимать соот-
ветствующие меры предосторожности. Перемещение всех твердых радио-
активных материалов проводят в резиновых хирургических перчатках
и в специальном противогазе, защищающем от вдыхания пыли. Стол во
время перенесения радиоактивного материала следует покрыть для защиты
большим листом вощеной бумаги или поставить на него большую стеклян-
ную фотографическую кювету. Аппаратуру, в которой проводят исследо-
вание, необходимо сразу после окончания работы проверить на загрязне-
ние радиоактивными веществами.
Рис. 210. Реакционные сосуды, снабженные магнитными мешалка-
ми (для работы в закрытых системах).
Химику иногда приходится работать с изотопами, которые сильно
загрязняют стеклянную аппаратуру. В этом случае применяют специаль-
ную аппаратуру, например описанную недавно Вильямсом и Ронцио [11].
Эта аппаратура изображена на рис. 211. Загрязненное оборудование
необходимо очистить. Если это невозможно, то его помещают в картонную
коробку и затем уничтожают. Все радиоактивные отбросы собирают в боль-
шую широкогорлую склянку с навинчивающейся крышкой. Эту склянку
хранят под тягой. После того как бутыль наполнится, ее освобождают соот-
ветствующими стандартными способами.
При работе с С14, S35 или другими слабыми источниками [3-частиц,,
активность которых равна 2—10 мкюри, свинцовый защитный экран не
нужен. Если в исследовании применяется йод или другой источник у-излу-
чения, то необходимо иметь свинцовый щит. Ни на один момент нельзя
допустить соприкосновения незащищенных частей тела с реакционным
сосудом, содержащим эти изотопы. Каждому исследователю, который
собирается работать с какими-либо радиоизотопами, помимо очень слабых
источников p-излучения, как С14 и S35, настоятельно рекомендуется перед
началом синтетической работы пройти специальный курс обучения обра-
щению с этими потенциально опасными элементами.
V. Примеры микросинтезов
329-
Исследователя, впервые приступающего к микросинтезам, иногда
пугают различные предосторожности и необходимость обращать внимание-
на разного рода детали, необходимые для успешной работы. Вследствие-
этого он склонен «разбавить» радиоактивный образец инертным материа-
лом и таким образом получить возможность проводить синтез, с большими
количествами вещества. Этого делать не следует, и синтезы нужно прово-
дить с «неразбавленными» радиоактивными веществами. Исследователь,
должен заранее решить, до какой степени он желает «разбавить» синтези-
рованное вещество, так как обратный процесс невозможен.
Рис. 211. Установка, которую легко чистить и разбирать.
В реакционном сосуде 1 находятся восстанавливаемое вещество, катализатор
и растворитель. 2—двойной специальный прибор (см. раздел VI настоящей
главы), содержащий тритий; 3—газометр, наполненный водородом. К системе
присоединена вакуумная линия в точках 4 и 5. После того как достигнут нуж-
ный вакуум, трубки, ведущие к насосам, отпаивают.
Большую часть исследований в настоящее время проводят с соеди-
нениями, меченными в наиболее удобных положениях; это часто все, что<
требуется. Однако поскольку изучаемые биологические и биохимические-
системы становятся все более и более сложными, то для полного исследо-
вания превращения того или иного вещества в организме необходимо иметь
соединения, меченные не в одной, а в нескольких положениях молекулы.
Проблемы, которые решаются при помощи радиоактивных изотопов, ста-
новятся с каждым днем все более многочисленным!!, и поэтому микро-
химику обеспечено обширное поле деятельности на многие годы.
V. ПРИМЕРЫ МИКРОСИНТЕЗОВ МЕЧЕНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Совершенно очевидно, что в одной главе невозможно описать все син-
тезы и все методы работы с мечеными органическими соединениями, кото-
рые появились за последние 5 лет. Вполне естественно также, что методы
и техника работы с изотопами, разрабатываемые тем или иным исследова-
телем, сильно зависят от той области, в которой он работает. В этой главе
330
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
кратко описаны примеры методов синтеза меченых органических соедине-
ний, которые оказались в лаборатории автора наиболее эффективными.
Для более подробного ознакомления с синтезом и использованием
меченых соединений, а также с проблемами, которые связаны с этой новой
•областью исследования, следует обратиться к специальной литературе [4,
12, 131. Описание многих новых синтезов появляется также в текущей
литературе.
Отделение изотопов Национальной Ок-Риджской лаборатории опуб-
ликовало сообщение о всех химических (а также и биологических) синтезах
меченых соединений, которые уже осуществлены и будут проведены в буду-
щем. Там же приведены ссылки на литературу.
1. Карбоксилирование
Для введения С14 в карбоксильную группу органического вещества
имеется изящный способ, в котором используют наиболее выгодный источ-
ник С14—карбонат бария, меченный С14. Приготовленные этим способом
кислоты можно в свою очередь использовать в качестве промежуточных
веществ для более сложных синтезов. Радиоактивную двуокись углерода
можно количественно получать из карбоната бария, меченного С14. Далее,
при взаимодействии С14О2 с магний- или литийорганическими соединениями
получают нужную кислоту. Для иллюстрации этого метода ниже описы-
ваются два синтеза.
2. Бензойная кислота, меченная С14 [14]
Бензойная кислота, меченная С14 в карбоксильной группе, была при-
готовлена с выходом 85,4% путем карбонизации фенилмагнийбромида [41.
Нижеописываемый метод приводит к практически количественному выходу
бензойной кислоты.
В сосуд 1 (рис. 212), в котором находится железный стерженек, запаян-
ный в стекло, помещают 1,365 г (6,94 ммоля, 15 мкюри) хорошо высушен-
ного карбоната бария, меченного С14. В воронку 2 наливают концентриро-
ванную серную кислоту (по крайней мере по 2 мл на каждые 50 мг карбо-
ната). (Замечание. Кран 3 необходимо смазать силиконовой смазкой.) Затем
приготовляют раствор фенилмагнийбромида с концентрацией приблизи-
тельно 0,3 мэкв!мл, установленной титрованием. В реакционный сосуд 4
добавляют гриньяровский реактив с избытком 10% по сравнению с вычис-
ленным количеством. Далее реакционный сосуд 4 замораживают жидким
азотом и систему откачивают через отвод 5 до высокого вакуума. Раство-
ренные газы медленно выделяются из серной кислоты, находящейся в во-
ронке 2. Как только выделение газов уменьшится, воронку 2 нагревают
маленьким светящимся пламенем до удаления всего растворенного воздуха
из серной кислоты. Затем закрывают кран 6 и начинают получать С14О2,
приливая серную кислоту в сосуд 1. Иногда при попадании первых капель
кислоты на порошкообразный ВаС14О3 некоторое количество карбоната
'бария за счет разбрызгивания попадает на стенки сосуда 1, поэтому для
предотвращения потерь порошкообразного карбоната бария целесообразно
поместить в сосуд немного стеклянной ваты. После того как реакция по
внешним признакам прекратится, сосуд 1 нагревают горелкой до раство-
рения всего осадка. Эта операция необходима, во-первых, для того, чтобы
весь карбонат прореагировал с кислотой, и, во-вторых, для удаления рас-
творенной двуокиси углерода. Пока кислота еще горячая, смесь размеши-
V. Примеры микросинтезов
331
вают магнитной мешалкой. После этого установку поворачивают в полу-
сферическом шлифе вокруг оси так, чтобы серная кислота смочила стенки
сосуда и стеклянную вату. Таким способом удается ввести в реакцию весь
карбонат. Газообразная двуокись углерода проходит через ловушку 8,
охлаждаемую смесью сухого льда с трихлорэтиленом, и замораживается
жидким азотом в сосуде 9. Затем закрывают кран 10. Реакционному сосуду 4
Р и с. 212. Установка для синтеза бензойной кислоты, меченной G14,
в карбоксильной группе.
дают нагреться до —20°, а сосуду 9 до тех пор, пока С14О2 не станет газо-
образной. Карбонизацию проводят в течение 15 мин., перемешивая реак-
ционную смесь магнитной мешалкой при помощи двух магнитов 11, приво-
димых в движение мотором мощностью в 0,25 л. с.
Затем реакционный сосуд 4 погружают полностью в жидкий азот,
чтобы сконденсировать всю двуокись углерода. Кран 12 закрывают и сосу-
ду 4 дают нагреться до —26°. После этого карбонизацию проводят еще в тече-
ние 15 мин. Реакционную смесь гидролизуют 10 мл 2 н. НС1 и переносят
в экстрактор (рис. 198), в котором находится вода и небольшое количество
эфира. Водный раствор нейтрализуют содой и затем нагревают инфракрасной
лампой до испарения всего эфира. Эта операция совершенно необходима.
Затем смесь хорошо перемешивают, охлаждают и экстрагируют в течение
2 час. для удаления всех побочных продуктов и следов смазки. Экстракт
•отбрасывают, а к оставшейся жидкости осторожно добавляют 6 н. НС1 до
кислой реакции. Бензойную кислоту экстрагируют эфиром в течение
В час. Выход бензойной кислоты после удаления эфира составляет 0,7735 г
(91.6%). Полученная кислота достаточно чиста для любых целей. Этот
метод был испытан с 2 ммолями ВаС14О3, причем выход составлял 95—
96%. Показанный на фотографии кран 13 служит для впуска сухого
газообразного азота, если работа проводится с литийорганическими соеди-
нениями.
332
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
3. Антраниловая кислота, меченная С14
Получение антраниловой кислоты, меченной С14, представляет собой
трудно выполнимую задачу. Приготовлению кислоты через литийоргани-
ческое производное мешает взаимодействие атомов водорода аминогруппы
с литием, что вызывает потери С14О2 при карбонизации. В результате обшир-
ных исследований перегруппировки галоид—металл в производных о-бром-
анилина было выяснено, что ацетильные производные дают удовлетвори-
тельные выходы этой физиологически важной кислоты.
Реакцию проводят в установке, изображенной на рис. 213 и 214.
Кран 1 ведет к масляному насосу, что позволяет эвакуировать обе главные
Рис. 213. Установка для синтеза антраниловой кислоты, меченной С14.
части системы. Источники СО2 и сухого азота присоединены к крану 2
После того как система эвакуирована до давления 0,01 мм, в колбе 3 полу-
чают меченую двуокись углерода. Для этого способом, описанным в пре-
дыдущем синтезе, медленно добавляют из воронки 4 обезгаженную серную
кислоту к ВаС14О3. Горячую смесь перемешивают магнитной мешалкой 5
(железный стерженек в стеклянном футляре). Образовавшийся газ проходит
через ловушку 6, охлаждаемую смесью сухой лед—трихлорэтилен, и вымо-
раживается в сосуд 7 при помощи жидкого азота. При этом образуется
некоторое количество неконденсирующегося газа, который можно обнару-
жить манометрически. Газ удаляют при помощи насоса через кран 1. Затем
к свежеприготовленному раствору 3,6 ммолей бутиллития в эфире (кон-
центрацию раствора бутиллития определяют титрованием), находящемуся
в сосуде 8, в атмосфере очищенного азота в течение 2 мин. добавляют из
сосуда 9 раствор 0,428 г (2 ммоля) чистого о-бромацетанилида в 15 мл эфира.
Температура при этом должна быть равной —30°. Прозрачный, бесцветный
раствор перемешивают в течение 15 мин.' Затем его охлаждают смесью сухой
V. Примеры микросинтезсв
333
лед—трихлорэтилен и систему эвакуируют до давления 0,1 мм. Далее
проводят карбонизацию. Для этого 1 ммоль С14О., (1,3 мкюри), приготовлен-
ный из 197,4 мг ВаС14О3 описанным выше способом, впускают через откры-
тый кран 10 в реакционный сосуд 8. Смесь энергично перемешивают магнит-
ной мешалкой, которая вращается при помощи магнитов 11, приводимых
в движение мотором. Затем смесь несколько раз попеременно замораживают
жидким азотом и оттаивают. После того как при оттаивании повышения
Рис. 214. Установка для приготовления и хра-
нения растворов литийорганических растворов
и для карбонизации реагентов.
давления'более не наблюдается, смесь подкисляют 3 мл 2 н. НС1. При этом
всегда выделяется небольшое количество СО2. Эта газообразная СО2, а также
некоторое количество меченой двуокиси углерода, которая не вошла в реак-
цию с литийорганическим соединением, адсорбируется в колонке 12, напол-
ненной 25%-ным раствором КОН. Для этой цели открывают кран 2 и через
систему пропускают ток азота.
Реакционную смесь (после гидролиза) подщелачивают и экстрагируют
эфиром в экстракторе в течение 5 час. В вытяжке после испарения досуха
обнаруживают ацетанилид и маслообразные примеси (отбрасывают). Ацет-
анилид идентифицируют анализом и определением точки плавления смешан-
ной пробы с известным образцом. Водный раствор слегка нагревают, чтобы
освободиться от растворенного эфира. Затем раствор подщелачивают доба-
влением 4 мл насыщенного раствора КОН, разбавленного 20 мл этанола.
334
Г л. XIII. Микросинтезы меченых соединений
После этого раствор кипятят с обратным холодильником в течение 40 час.
Это необходимо для гидролиза ацетилированного амина. Щелочной раствор
снова экстрагируют (3 часа), чтобы удалить смолы и смазку, попавшую из
кранов. Вытяжку опять отбрасывают. Оставшуюся жидкость подкисляют
до значения pH 3 и экстрагируют эфиром в экстракторе непрерывного дей-
ствия до тех пор, пока не будет извлечена вся антраниловая кислота (24—
28 час.). О полноте извлечения можно судить по исчезновению флуорес-
ценции раствора при освещении его ультрафиолетовой лампой. Далее
из вытяжки удаляют растворитель и остаток высушивают в эксикаторе
над Р£О5. Вес сырого продукта равен 71,2 мг (52% от теоретического).
Продукт возгоняют при 100° и давлении 0,1 мм, сублимат растворяют
в эфире и обесцвечивают углем. После осторожного испарения эфира полу-
чают 55,2 мг бесцветных игл с т. пл. 140—142°.
Антраниловая кислота, меченная С4 * * * * * * * * * 14 и приготовленная в лаборатории
автора, имела активность, равную 1 мкюри на 83,3 мг.
Описанные два синтеза иллюстрируют применение специальной аппа-
ратуры, соединенной с вакуумной системой. Они иллюстрируют также-
процесс карбонизации литий- и магнийорганических соединений. В лите-
ратуре имеется описание огромного числа синтезов различных кислот.
Ссылки на соответствующую литературу даны выше.
Простой метод приготовления уксусной кислоты, меченной С14, путем,
карбонизации метилмагнийгалоида, при котором не требуется применения
вакуума, описан Ван-Брюггеном и сотрудниками [16].
Ацетилен является реакционноспособным соединением, которое нашло*
многостороннее и широкое применение в органическом синтезе. При спла-
влении карбоната бария с металлическим кальцием образуется смесь кар-
бидов кальция и бария [17], из которых легко получить ацетилен [18].
Согласно литературным данным, замена кальция барием приводит к более
высоким выходам ацетилена. Это было подтверждено в лаборатории автора.
Плавление
5Ва-р2ВаС*О3 -р» бВаОЦ-ВаС*
ВаС*Н-2Н2О —» Ва(ОН)2+С£Н2.
Поскольку использовался избыток металлического бария, то можно-
было думать, что некоторое количество ацетилена восстанавливается до-
этилена при действии водорода, образующегося при реакции бария с водой.
Если это так, то результаты могли быть ошибочными, поскольку выход
синтезированного ацетилена обычно определялся газометрически. Вслед-
ствие этого полученный ацетилен анализировали.
4. Карбид бария, меченный С44 [13]
В центрифужную пробирку емкостью 50 мл загружают теоретическое-
количество тонконарезанного металлического бария.
На металлический барий осторожно кладут карбонат бария, а сверху
осторожно помещают тонконарезанный металлический барий в таком же
количестве, как и в нижнем слое. Пробирку закрывают резиновой проб-
кой, в которую вставлены две трубки: одна для впуска, а другая—для
отвода газообразного гелия. Через пробирку пропускают очищенный гелий
и одновременно нагревают реакционную смесь до красного каления. Вместо-
гелия нельзя использовать азот, поскольку последний образует с барием
нитрид. Если некоторое количество порошкообразного карбоната бария
не вошло в реакцию, то содержимое пробирки охлаждают в токе гелия,
V. Примеры микросинтезов
335
добавляют нарезанный кусочками барий (в количестве, достаточном для
того, чтобы покрыть непрореагировавший карбонат бария) и реакцион-
ную смесь вновь нагревают. Далее содержимое пробирки охлаждают в токе
гелия.
5. Ацетилен, меченный СД
Нижнюю часть пробирки, в которой находится сплавленная масса,
надпиливают напильником, обламывают, дотрагиваясь в месте надпила
раскаленной стеклянной палочкой, и помещают в грушевидный реакцион-
ный сосуд 1, изображенный на рис. 215. Через установку пропускают уме-
ренный ток азота, U-образную трубку 2 перед тем, как припаять к кранам,
наполняют короткими отрезками никелевой или нихромовой проволоки.
Эту U-образную трубку погружают в жидкий азот, после чего к карбиду
бария приливают 10—20 мл воды. Поскольку воду берут в избытке, то
карбид бария полностью входит в реакцию. Содержимое грушевидной
Рис. 215. Установка для получения ацетилена,
меченного C|J.
колбы кипятят в течение 15 мин. и одновременно через систему продувают
азот, предварительно очищенный пропусканием через ловушку с серной
кислотой. Эта операция необходима для полного удаления ацетилена, по-
скольку он в заметных количествах растворяется в воде. Во время синтеза
ацетилен может замерзнуть в капилляре, ведущем в U-образную трубку.
Для устранения этого достаточно пламенем горелки на момент коснуться
капилляра. Чтобы ток азота не прерывался в результате забивания капил-
ляра, необходимо в течение всей реакции внимательно следить за скоростью
прохождения пузырьков газа через ловушки с серной кислотой, поста-
вленные на входе и выходе из системы. Краны U-образной трубки закры-
вают и U-образную трубку, погруженную в жидкий азот, отключают от
установки. Далее U-образную трубку присоединяют к реакционному со-
суду. Если же полученный ацетилен не сразу пускают в работу, то его для
хранения переводят в больший сосуд.
Для количественного анализа ацетилена [201 требуется линия высо-
кого вакуума с гребенкой. Анализ основан на методе, описанном Нифон-
товой [21 ].
Объемный метод анализа основан на реакции ацетилена с избытком
нитрата серебра в присутствии избытка гидроокиси аммония. Реакцию
можно представить следующим уравнением:
2AgNO3+C2H2 + NH40H 2AgaC2+2NH4NO3 + 2H.,O.
Далее реакционную смесь фильтруют, а избыток AgNO3 в фильтрате
оттитровывают NH4SCN (в качестве индикатора применяют железоаммиач-
ные квасцы):
AgNOsNH4SCN AgSCN+NHjNOg.
.336
Г л. XIII. Микросинтезы меченых соединений
К 15 мл 0,1 н. раствора AgNO3 в круглодонной тонкостенной колбе
емкостью 100 мл добавляют 2—3 мл концентрированного раствора NH4OH
и 10—15 мл дистиллированной воды (сосуд 1, рис. 216). В колбу помещают
также магнитную мешалку. Далее колбу присоединяют к вакуумной линии,
соединенной с атмосферой через ловушку, погруженную в жидкий воздух.
U-Образную трубку 2 с закрытыми кранами помещают в жидкий азот и так-
же присоединяют к вакуумной линии. Затем открывают кран, ведущий
к высоковакуумному насосу, и систему откачивают до остаточного давле-
ния 0,01 мм. На 10—15 сек. открывают кран U-образной трубки, чтобы
удалить некоторое количество азота, находящегося в ней. Открывать кран
на более длительное время не рекомендуется, поскольку твердый ацетилен
испаряется при температуре жидкого азота. Затем кран, ведущий к насосу,
закрывают, раствору при перемешивании дают принять комнатную темпе-
ратуру и делают отсчет давления паров раствора.
Рис. 216. Установка для анализа ацетилена, мечен-
ного С*4.
Затем U-образную трубку вынимают из жидкого азота и открывают
кран, соединяющий трубку с остальной системой. Содержимое U-образной
трубки принимает комнатную температуру, и ацетилен реагирует с раство-
ром AgNO3— NHjOH. Когда давление в системе достигнет первоначального
давления паров раствора в колбе 1, можно считать, что реакция закончи-
лась. Для того чтобы ацетилен полностью вошел в реакцию, необходимо
колбу 1 время от времени на момент охлаждать. Если после реакции давле-
ние в системе выше первоначального, то получаются заниженные резуль-
таты. Это объясняется слишком большим количеством азота, оставшегося
в системе, что мешает полному вступлению ацетилена в реакцию.
Далее реакционную колбу 1 отключают от системы, отфильтровывают
Ag2C„ и осадок промывают несколько раз дистиллированной водой. Филь-
трат “подкисляют концентрированной азотной кислотой, добавляют в каче-
стве индикатора 1 мл железоаммиачных квасцов и раствор титруют 0,1. н.
раствором NH^SCN из бюретки емкостью 25 мл. С используемыми реа-
гентами следует провести слепой опыт.
Из данных, полученных в опытах 1—5 (см. табл. 22), следует, что для
удаления ацетилена, растворенного в воде, содержимое реакционной
колбы, в которой получают ацетилен, необходимо кипятить по крайней
мере 15 мин.
В двух опытах (6 и 7) получился малый выход продукта. Это произо-
шло потому, что газообразный азот, применявшийся для вытеснения аце-
тилена из реакционной колбы в U-образную трубку 2, не был удален из
последней, после того как ацетилен был заморожен в жидком воздухе.
V. Примеры микросинтезов
337
МИКРОСИНТЕЗЫ АЦЕТИЛЕНА, МЕЧЕННОГО С11
Таблица 22
№ опыта ВаСОз. г Ва, г Количество С2Н2, г Примечания
теорети- чески, г получе- но, г %
1 0,12449 0,4339 0,00820 0,00784 95,5 3 Содержимое колбы промы-
2 0,12449 0,4339 0,00820 0,00769 93,7 J вали и кипятили 10 мин.
3 0,12449 0,4339 0,00820 0,00811 98,9
4 0,12449 0,4339 0,00820 0,00807 98,3 1 Содержимое колбы промы-
5 0,12449 0,4339 0,00820 0,00803 97,8 I вали и кипятили 15 мин.
6 0,12449 0,4339 0,00820 0,00604 73,6 1 Промывали 10 мин. Из колбы,
7 0,12449 0,4339 0,00820 0,00655 79,7 [ содержащей замороженный ) ацетилен, азот не удаляли
Присутствие азота привело к неполному взаимодействию ацетилена с рас-
твором нитрата серебра. Однако опыты показали также, что слишком
долгая эвакуация системы с целью более полного удаления газообразного
азота приводит к потерям ацетилена даже в том случае, если он заморожен
жидким азотом.
Ацетилен, меченный С14, при синтезе этим методом имеет активность
приблизительно вдвое большую, чем активность использованного ВаС14О3.
6. 5-Амилбарбитуровая кислота^ меченная 2-Си [22]
Синтез 5-амилбарбитуровой кислоты, меченной в положение 2 С14,
идет с хорошим выходом. При проведении синтеза не требуется создавать
вакуум.
В стеклянную пробирку (внутренний диаметр 15 мм, длина 13 см),
снабженную сферическим шлифом и обратным холодильником, помещают
0,3509 г (15,2 ммоля) свежёнарезанного натрия и 6,1 мл этанола. Натрию
дают полностью прореагировать со спиртом. Этанол следует перед самым
опытом отогнать от этилата магния. Вращая колбу, к алкоголяту осторожно
добавляют 5 ммолей (1,35 мл) этил-(2-амил)малонового эфира. Затем быстро
добавляют 0,300 г мочевины, меченной С14 (4,99 ммоля, 3,12 мкюри). Далее
пробирку закрывают колпачком, пришлифованным к сферическому рас-
трубу, помещают вертикально в стакан и нагревают в печи, в которой под-
держивается постоянная температура, равная 85°. Через несколько минут
пробирку вынимают из печи и встряхивают до полного растворения всех
реагентов. После этого пробирку вновь вставляют в печь и нагревают.
Через 5 суток пробирке дают охладиться. Затем пробирку вскрывают и ее
содержимое переносят сначала при помощи воды, а затем метанола в стакан
емкостью 50 мл. Полученный раствор нагревают лампой накаливания, про-
пуская одновременно над раствором струю воздуха до испарения всех лету-
чих продуктов. Далее раствор переносят в жидкостной экстрактор при
помощи воды. К раствору добавляют 1,5 мл 50%-ного едкого кали и экстра-
гируют эфиром в течение 17 час. Эта операция необходима для удаления
из раствора таких загрязнений, как смазка и т. д. Эфирную вытяжку отбра-
сывают. Прозрачный бесцветный водный раствор (приблизительно 25 мл)
сильно подкисляют соляной кислотой. Используют избыток соляной кис-
лоты 2 мл сверх того количества, которое необходимо для появления
22 Заказ № 1 I 9
338
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
неисчезающей маслообразной мути. Барбитурат экстрагируют из раствора
эфиром в экстракторе, описанном выше (7—12 час.). Для удаления эфира
вытяжку нагревают лампой и одновременно пропускают струю воздуха.
Затем полученный продукт сушат над Р2О5. Стекловидный остаток янтар-
ного цвета в конце концов застывает в кремовую массу древовидных кри-
сталлов. Выход сырого продукта составляет 77,8%. Для окончательной
очистки продукт растворяют в эфире, обесцвечивают углем, испаряют
эфир и перекристаллизовывают из смеси бензола и петролейного эфира
1 : 5 (охлажденной до 0°). После двух перекристаллизаций выход продукта
с т. пл. 124—126° составляет 744 мг. Если этот продукт еще раз перекри-
сталлизовать из воды, то можно получить с выходом 79% соединение с т. пл.
128—129°. Температура плавления 5-амилбарбитуровой кислоты равна
также 128—129°. Маточный раствор не обрабатывают. Соединение, пригото-
вленное в лаборатории автора, имело активность, равную 2,52-104 мкю-
ри!мг. 5-Амилбарбитуровую кислоту можно превратить в натриевую соль
нагреванием с теоретическим количеством раствора бикарбоната натрия
с последующим испарением полученного раствора досуха. При использо-
вании этого метода средний выход соли, по данным шести опытов, соста-
вил 70%.
Образцы дважды меченных соединений могут быть двух типов: а) про-
дукт синтеза имеет в своем составе оба желаемых изотопа или б) продукт
является смесью двух соединений, каждое из которых содержит лишь один
из двух нужных изотопов. Смешанный образец легче приготовить, однако
концентрация каждого изотопа в таком образце мала. Синтез дважды мечен-
ной мочевины труден, требует много времени и идет с более низкими выхо-
дами. При синтезе дважды меченной мочевины концентрации изотопов полу-
чаются равными С14—4% и N15—50%, в то время как в смеси 1 : 1 эти кон-
центрации уменьшаются до 2 и 25% соответственно. В тех случаях, когда
такое разбавление приемлемо, естественно следует применять смешанные
образцы.
Мочевина, меченная С14, имеется в продаже. Синтез мочевины, мечен-
ной N15, описан ниже.
7. Цианат серебра [23]
К раствору 5 г цианата калия (фирмы «Бейкер») в 50 мл воды доба-
вляют избыток 0,1 н. раствора нитрата бария. Это делают для удаления
карбоната, который всегда в виде примеси присутствует в цианате калия.
Выпавший карбонат бария отфильтровывают. К прозрачному раствору
добавляют избыток 10%-ного раствора нитрата серебра, достаточный для
полного осаждения цианата. После фильтрования хлопьевидный белый оса-
док, оставшийся на воронке Бюхнера, промывают холодной дистиллиро-
ванной водой до тех пор, пока фильтрат при добавлении разбавленного
раствора хлористого натрия не будет показывать лишь слабую реакцию
на ион серебра (остающаяся слабая реакция на ион серебра объясняется
небольшой растворимостью цианата серебра в воде). Полученный цианат
серебра высушивают в вакуум-эксикаторе над хлористым кальцием.
8. Цианат аммония, меченный N15
В центрифужной пробирке емкостью 40 мл хорошо перемешивают
0,1535 г (0,00287 моля) хлорида аммония, меченного N15, 0,6105 г
(0,00407 моля) цианата серебра (40%-ный избыток) и 10 мл дистиллирован-
V. Примеры микросинтезов
339f-
ной воды. Смесь энергично перемешивают в течение 7 час., чтобы непро-
реагировавший цианат серебра и выпавший в осадок хлорид серебра все
время находились в виде суспензии.
Затем смесь фильтруют и фильтрат, содержащий следы цианата серебра
и цианата аммония, переносят в круглодонную колбу емкостью 250 мл,
снабженную стеклянным шлифом. Осадок хлорида серебра и цианата сереб-
ра, а также пробирку промывают 100 мл абсолютного спирта. Промывную
жидкость присоединяют к фильтрату.
9. Мочевина, меченная N15
Колбу, содержащую спиртовый раствор цианата аммония, плотно
закрывают пробкой и нагревают на масляной бане при 55° в течение 16,5 ча-
са (после 5-часового нагревания раствор показывает лишь слабую реакцию
на ион цианата). После нагревания спиртовой раствор количественно пере-
носят в стакан емкостью 250 мл и выпаривают досуха. Сухой остаток экстра-
гируют 40 мл абсолютного метанола. Вытяжку переносят в вакуум-субли-
матор (рис. 200) и выпаривают досуха. Продукт очищают путем возгонки
в два приема по 3 часа каждый при 68—70° и давлении в 0,002—0,003 мм.
После того как первый сублимат (в конце первого 3-часового периода)
удален, остаток вновь растворяют в спирте, спирт испаряют и остаток
вновь возгоняют.
Продукт весит 0,1465 г (85,4% от теоретического выхода) и плавится
при 131—132°.
Недавно появилось сообщение о чрезвычайно большой антимитотиче-
ской активности триэтиленмеламина (2,3,6-триэтиленимино-1,3,5-три-
азен) [251. Для изучения этого явления предполагалось использовать три-
этиленмеламин, меченный С14.
Наиболее удобным методом получения этого соединения, меченного С14,
по-видимому, является реакция цианурхлорида с этиленимйном, описанная
Бестианом [25]. Положение С14 в кольце более выгодно, чем в этиленовой
группе, поскольку можно ожидать, что в этом случае возможно получить
более высокий выход продукта в расчете на С14 и, кроме того, получаю-
щиеся продукты обмена легче идентифицировать. Цианурхлорид может
быть получен в виде препарата высокой специфической активности, по-
скольку он является полимером хлорциана, который в свою очередь можно
приготовить из цианистого натрия, меченного С14.
Меченый хлорциан был получен в микроколичествах [26] при реакции
хлора с влажным цианистым серебром, меченным С14, с высоким выходом,
равным 80%.
Для изучения этой реакции была проведена серия предварительных
опытов. Потери при проведении синтеза, по-видимому, проистекают от двух
причин: 1) цианистое серебро, вероятно, покрывается слоем образующегося
во время реакции хлористого серебра в такой степени, что это сначала
затрудняет течение реакции, а затем вообще прекращает последнюю; 2)-хлор-
циан частично реагирует с цианистым серебром, в результате чего обра-
зуется циан.
Цианурхлорид был получен с высокими выходами Дженнингсом
и Скоттом непосредственно при взаимодействии влажного цианистого нат-
рия и хлора [27]. Этот метод был применен и для приготовления микро-
количеств. На ход реакции большое влияние оказывает количество при-
сутствующей воды. Рекомендованная концентрация воды (2%) приводила
к местному перегреву, и ее было трудно регулировать. Перегрев был крайне
340
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
нежелателен, поскольку выше оптимальной температуры хлорциан реаги-
ровал с цианистым серебром с образованием циана, который полимеризо-
вался в парациан. Тщательное регулирование количества воды и темпера-
туры реакции привело к удовлетворительным выходам цианурхлорида.
Поскольку продажный цианистый натрий, меченный С14, стабилизи-
рован большим избытком едкого натра, можно было полагать, что в этом
случае более выгодно использовать метод, предложенный Хартлеем, соглас-
но которому цианистый водород непосредственно вводят в реакцию с хло-
ром [28]. Хлористый водород, образующийся в ходе реакции, оказывает
каталитический эффект, способствующий превращению хлорциана в циа-
нурхлорид.
Уэйд и Пантинг [291 заметили, что реакция цианистого натрия с кон-
центрированной серной кислотой ведет к образованию почти чистой окиси
углерода. Разбавленная серная кислота (1 : 1) дала количественный выход
цианистого водорода.
Изучение полимеризации хлорциана в цианурхлорид [30—33] пока-
зало, что этот процесс идет наиболее эффективно в присутствии простых
эфиров и хлорированных углеводородов и сухого хлористого водорода.
Наиболее эффективными растворителями оказались хлороформ и диоксан.
10. Триэтиленимино-2,4,6-Сз4-1,3,5-триазен(триэтиленмеламин) [36]
Этиленимин, использованный в этом синтезе, приготовляли стандарт-
ным методом [34, 35]. Конденсацию этиленимина с цианурхлоридом в основ-
ном проводили по методу, описанному Бестианом [25].
К охлажденному раствору этиленимина и триэтиламина в бензоле
добавляли по каплям раствор цианурхлорида в сухом бензоле в течение
приблизительно 15 мин., после чего смесь оставляли стоять на 30 мин.
Реакционную смесь защищали от попадания влаги воздуха. Бензольный
раствор отфильтровывали через воронку со стеклянным фильтром. Оса-
док солянокислого триэтиламина промывали несколько раз сухим бен-
золом. Промывную жидкость присоединяли к фильтрату и полученный
раствор выпаривали в вакууме досуха. Во всех пробных синтезах вес бес-
цветного кристаллического осадка, как видно из табл. 23, был выше тео-
ретического.
Таблица 23
ПОЛУЧЕНИЕ ТРИЭТИЛЕНМЕЛАМИЦА ИЗ ЦИАНУРХЛОРИДА
Цианурхлорид, ммоли Этиленимин, ммоли Триэтиламин, ммоли Продолжитель- ность реакции, мин. Сырой про- дукт, % Очищенный продукт, %
5,43 16,29 16,29 30 116,5 84
0,88 2,89а 2,63 60 114,8 94,5
0,75 2,46 а 2,24 90 100,0 86,8
0,88 2,89 а 2,63 60 — 86,7
а 10%-ный избыток этиленимина.
Согласно Бестиану [25], продукт после перекристаллизации из этил-
ацетата разлагался при 150°. Разложение продукта, полученного в лабрра-
тории автора, наблюдалось явно уже при 115—-120°, примем даже при
V. Примеры микросинтезов
34»
нагревании до 245° продукт не плавился. Продукт лишь умеренно раство-
рялся в этилацетате. При растворении 31 мг неочищенного продукта в 20 мл
этого растворителя растворилось лишь 25 мг (81%) вещества и при охла-
ждении профильтрованного раствора не было выделено никакого продукта.
При упаривании раствора досуха получили остаток, который при 115°
разлагался, но давал с нитратом серебра положительную пробу на ион
хлора. Это указывало на то, что некоторое количество солянокислого
триэтиламина растворилось. Остаток, не растворимый в этилацетате,
экстрагировали теплым эфиром и полученную вытяжку фильтровали.
Затем фильтрат упаривали досуха. Остаток более не показывал реакции
на ион хлора и разлагался при 130°.
Соответственно этому сырой продукт очищали путем повторных экстрак-
ций холодным эфиром и последующего удаления эфира из вытяжек в ва-
кууме. Остаток при 150° по внешнему виду немного изменялся, но не пла-
вился даже при нагревании до 300°. Образец триэтиленмеламина, получен-
ный в институте Sloan-Kettering, обладал подобными же свойствами.
Анализ. Для C8H12N6 вычислено: N 41,15%; найдено: N 41,00; 41,15%.
Остаток, не растворимый в эфире, плавится при 243—245° и дает с ни-
тратом серебра отчетливую реакцию на ион хлора. Солянокислый триэтил-
амин плавится при 254°.
Бестиан в своей работе приводит следующий анализ триэтиленмел-
амина, перекристаллизованного из этилацетата.
Анализ. Для CbH12N6 вычислено: С 52,93%; Н 5,92%; N 41,16%;
найдено: С 53,25%; Н 6,14%; N 40,54%.
Эти данные показывают, что перекристаллизацией сырого продукта
из этилацетата нельзя освободиться от солянокислого триэтиламина. В то
же время при экстракции холодным эфиром получается чистый триэтилен-
меламин. Использованию других растворителей мешает тот факт, что три-
этиленмеламин быстро изменяется в растворе при 50°*. Поскольку в конце
синтеза единственными нелетучими загрязнениями являются солянокислый
триэтиламин, солянокислый этиленимин и, возможно, небольшие коли-
чества циануровой кислоты и цианурхлорида, растворение сырого продукта
в эфире, последующее - фильтрование и наконец удаление растворителя
должны дать чистый триэтиленмеламин.
11. Хлорангидрид 2,4,6-циануровой кислоты, меченной С44
Для описываемого синтеза используют цельностеклянную установку,,
схематически изображенную на рис. 217А.
Систему эвакуируют при закрытых кранах 1 и 2 и при открытом кра-
не 3 до давления 0,003—0,005 мм. Далее через трубку, наполненную Р2О5,
которая присоединена к крану 4, перегоняют 15 мг хлороформа в сосуд <5,
охлаждая его жидким азотом. Газовую бюретку 6 полностью заполняют
6 1И раствором хлористого натрия. Затем систему, включая и резиновые
трубки, ведущие к баллону с хлором, полностью эвакуируют, манипулируя
кранами 2 и 7. (Линию между 8 и 9, перед тем как присоединить баллон
к системе, предварительно следует заполнить хлором до избыточного дав-
ления 0,14 ат.) Открыв кран 8, систему наполняют хлором до тех пор,
пока резиновый баллон 10 не укажет на небольшое избыточное давление.
После этого кран 7 поворачивают так, чтобы хлор шел в газовую бюрет-
ку 6. В бюретку вводят 0,00278 моля хлора (62,4 мл при нормальных усло-
* Частное сообщение Розе.
И. Примеры микросинтезов
343
(0,00297 моля, 15% избытка) этиленимина в 3 мл сухого бензола. Полу-
ченный раствор охлаждают до —2°. Далее к смеси при хорошем перемеши-
вании добавляют по каплям раствор цианурхлорида. Немедленно начинает
образовываться осадок солянокислого триэтиламина. Следы цианурхлорида
из бюретки удаляют промыванием ее 2,5 мл бензола. Реакционную смесь
перемешивают в течение 1 часа, после чего фильтруют, причем, сосуд и оса-
док промывают несколько раз бензолом. Бензол испаряют в высоком ва-
кууме. От остатков бензола освобождаются в высоком вакууме путем нагре-
вания продукта до 40° на водяной бане. Бесцветный остаток весит 0,2068
(116% от теоретического). Для
очистки продукт экстрагируют
20 порциями сухого эфира по
10 мл. Эфирные вытяжки филь-
труют и испаряют досуха. Про-
дукт 0,1696 г (95,8%) изменяется
при 150—160° и обладает актив-
ностью ] мкюри на 17,1 мг.
Для дальнейшей очистки
соединение растворяют в мини-
мальном количестве бензола при
45—50°. Раствор быстро фильт-
руют через нагретый стеклянный
фильтр. Для удаления оставше-
гося вещества сосуд и фильтр
промывают небольшим количе-
ством (1—2 мл) сухого бензола.
Далее фильтрат нагревают приб-
лизительно до 50° и разбавля-
ют равным количеством сухого
дважды перегнанного н-гексана.
В прозрачный раствор в качестве
затравки бросают несколько кри-
сталликов чистого продукта, пос-
ле чего раствор охлаждают до 0°
и выдерживают при этой темпе-
ратуре в течение 24 час. Про-
дукт кристаллизуется в виде
бесцветных прозрачных октаэд-
Рис. 217Б. Фотография части установки
схематически показанной на рис. 217А.
рических кристаллов. Кристаллы
содержат еще некоторое коли-
чество бензола, который можно
удалить в вакууме при комнат-
ной температуре. После этого кристаллы становятся непрозрачными.
После перекристаллизации 142,4 мг продукта из 30 мл смеси бензол—
н-гексан (1 : 1) выход составил 110,4 мг (77,6%). В другом случае
после перекристаллизации 146 мг вещества из 45 мл смеси бензола с и-гек-
саном (1 : 2) было получено 119,4 мг (81,5%) продукта.
VI. СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПРИБОР, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ РАБОТЫ В ВАКУУМЕ
С ЛЕТУЧИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Летучие соединения, содержащие радиоактивные изотопы, обычно
получают из продажных препаратов в трубках или в стеклянных бал-
лонах, присоединенных к специальному прибору (breakoffsky device).
344
Гл. XIII. Микросинтезы меченых соединений
Поскольку этот прибор очень удобен как для удаления летучих соединений
из вакуумной системы, так и для введения этих соединений в вакуумную
систему, то целесообразно описать метод работы с ним.
На рис. 218,Л показана конструкция прибора, присоединенного к ва-
куумной линии для удаления летучих соединений. На рис. 218,Б изобра-
жен тот же прибор, в который при помощи жидкого азота конденсируют
летучие соединения. После конденсации достаточного количества жидкости
трубку отпаивают под вакуумом в перетяжке 1. На рис. 218,В показан
прибор, припаянный к другой вакуумной линии, в которую требуется
Р и с. 218. Специальный прибор, предназначенный для
работы в вакууме с летучими радиоактивными соеди-
нениями.
ввести летучее соединение. После достижения в системе достаточного ва-
куума стальной шарик, запаянный в трубке, приподнимают при помощи
магнита 2 и разбивают капилляр. На рис. 211 описанный прибор показан
в работе.
Автор считает своим долгом выразить признательность следующим
лицам, которые участвовали и участвуют в работе по выполнению программы
синтеза органических соединений, меченных изотопами, в лаборатории
в Лос-Аламосе: В. Форману, Ч. Билсу, Д. Вильямсу и А. Меррею, III. Ме-
тоды и техника работы, описанные в настоящей главе, являются резуль-
татом четырехлетней коллективной работы.
Работы, указанные в ссылках ПО, 15, 19, 20, 22, 36], выполнены по
поручению Атомной комиссии.
Названия меченых органических соединений, упоминаемых в настоя-
щей главе, даны согласно рекомендациям, содержащимся в работе Кол-
линса, Кромптона, Ронцио и Толберта «Номенклатура органических соеди-
нений, меченных изотопом углерода», ORNL 1084.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Leifer, Roth, Hogness, Со
2. Н a usne г, Shafer, Corson,
Circulation, 3, 171—181 (1951).
3. Dauben, Reid, Yankwich,
г s о n, J. Bioi. Chem., 190, o95 (1951).
Johnson, Trujillo, Langham
Anal. Chem., 19, 828—832 (1947).
Литература
345
4. С а 1 v i п и др., Isotopic Carbon, Wiley, New York, 1949, pp. 82—88.
5. Murray, Foreman, Langham, J. Am. Chem. Soc., 70, 1037 (1948).
6. Leifer, Roth, He mpel man, Science, 108, 748 (1948).
7. Bloch, J. Biol. Chem., 165, 469 (1946).
8. Williams, Ronzio, J. Am. Chem. Soc., 74, 2407 (1952).
9. Bills, Ronzio, J. Am. Chem. Soc., 72, 5510 (1950).
10. «Micro Sublimation of Organic Compounds», Murray, Bills, Ronzio,
LA-1119, 1950.
11. W i 1 I i a m s, R о n z i o, J. Am. Chem. Soc., 72, 5787 (1950).
12. Kamen, Radioactive Tracers in Biology, 2nd ed., Academic Press, New York,.
1951.
13. Sanderson, Vacuum Manipulation of Volatile Compounds, Wiley, New York,
1948.
14. Bills, Ronzio, AECU-1007.
15. Murray, Ronzio, «Micro Syntheses with Tracer Elements. X. The Synthesis
of Anthranilic Acid Tagged with C14», Nuclear Science Abs., 2, 908 (1949).
16. Van Brugge n, Claycomb, Hutchens, Nucleonics, 7, No. 3, 45 (1950).
17. А г г о 1, Glascock, J. Chem. Soc., 1948, 1534.
18. А г г о 1, С 1 a s с о с к, Nature, 159, 810 (1947).
19. Micro Syntheses with Tracer Elements. The Synthesis of Acetylene Labeled with C14»,
Mona t, Robbins, Ronzio, AECU-672.
20. An Analytical Study of the coversion of Radium Carbonate to Acetylene», Rob-
bins, Ronzio, LADC-736.
21. Нифонтова, Пром. орг. химии, 6, 457 (1939).
22. Micro Syntheses with Tracer Elements. XL The Synthesis of Nembutal Labeled
with C14», Murray, Ronzio, Nuclear Science Abstracts, 2, 909 (1949).
23. Micro Syntheses with Tracer Elements. XII. The Synthesis of Urea Labeled with
N1S», W i П i a m s, LADC-735.
24. Rose, Hendry, Walpole, Nature, 165, 993 (1950).
25. В e s t i a n, Ann., 566, 210 (1950).
26. Calvin и др., Isotopic Carbon, Wiley, New York, 1949, p. 158.
27. Jennings, Scott, J. Am. Chem. Soc., 41, 1241 (1919).
28. Hartley, D о b i e, Lauder, J. Chem. Soc., 79, 852 (1901).
29. W a d e, P a n t i n g, J. Chem. Soc., 73, 255 (1898).
30. Metcalf, англ. пат. 566827 (Jan. 16, 1945); Chem. Abstracts, 41, 1251 (1947).
31. Thurston, пат. CHIA 2416656 (Feb. 25, 1947); Chem. Abstracts, 41, 3494 (1947).
32. Oldham, пат. США 2417659 (March 18, 1947); Chem. Abstracts, 41, 3494 (1947).
33. Smedley, пат. США 2414982 (Jan. 28, 1947); Chem. Abstracts, 41, 2755 (1947).
34. Leighton, Perkin, R e n q u i s t, J. Am. Chem. Soc., 69, 1540 (1947).
35. Wenke r, J. Am. Chem. Soc., 57, 2328 (1935).
36. Micro Syntheses with Tracer Elements. XIII. The Synthesis of Cyanuric-C14 Chloride
and of 2,4,6-C14-Triethyleineimino-l,3,5-triazene», Williams, Ponzio,
LADC-971.
37. Curtiss, Evans, J onhnson, Seaborg, Rev. Sci. Instruments, 21,
94 (1950).
38. Tolbert, Adams, Bennett, Hughes, Kirk, Lemmon, Nol-
le r, Ostwald, Calvin, J. Am. Chem. Soc., 75, 1867 (1953).
ЧАСТЬ
III
АНАЛИТИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ
И РЕАКЦИИ
342
Гл. ХИГ Микросинтезы меченых соединений
виях, 7% избытка). Далее открывают кран 7 так, чтобы хлор шел по гре-
бенке. Хлор для осушки пропускают через трубку 11, наполненную СаС12
и Р2О5, и собирают в реакционном сосуде 5, охлаждая последний жидким
азотом. После этого закрывают кран 2. Цианистый натрий, меченный С14,
получают в маленьких сосудах, активность препарата в каждом сосуде
равна 1—2 мкюри. Цианистый натрий, меченный С14, с активностью
10 мкюри (0,0026 моля) в восьми сосудах последовательно обрабатывают
следующим образом. В резервуар 12 наливают 20 мл серной кислоты (1 : 1).
Сосуд 13, в котором находится меченый цианид, присоединяют к сосуду 14.
2
Рис. 217А. Схема цельностеклянной установки, предназна-
ченной для получения цианурхлорида-2,4,6, меченного С|4.
Трубку 15 помещают в трихлорэтиленовую баню, температуру которой под
держивают в пределах от —25 до —30°. Затем, закрыв кран <3 и охлаждая
сосуд 12 сухим льдом, систему эвакуируют. Приливая серную кислоту
в сосуд 13, получают цианистый водород. Его высушивают, пропуская через
трубку 15, наполненную Р2О5, и собирают в сосуде 5. После окончания
реакции для удаления следов цианистого водорода, растворенного в сер-
ной кислоте, сосуд 13 нагревают теплой водой. Реакцию повторяют с дру-
гими порциями цианистого натрия, находящимися в стальных сосудах, до
тех пор, пока в сосуде 5 не будет собран цианистый водород с активностью
10 мкюри.
Затем жидкий азот, в который опущен сосуд 5, убирают и вместо него
подставляют баню с трихлорэтиленом с температурой —40°. Температуру
этой бани в течение приблизительно 16 час. поднимают до 0°. Хлор входит
в реакцию почти полностью. После этого сосуд 5 вновь охлаждают жидким
азотом и через трубку с Р2О5, присоединенную к крану 4, перегоняют в него
0,15 мл очищенного диоксана. Далее кран 3 закрывают и смеси дают на-
греться до комнатной температуры. Раствор хлорциана оставляют стоять
при комнатной температуре в течение 168 час. За это время происходит
полимеризация в цианурхлорид.
Растворители, образующийся во время реакции сухой хлористый водо-
род и непрореагировавший хлорциан удаляют при перегонке в вакууме.
Бесцветный кристаллический остаток весит 0,1822 г (114% от теоретиче-
ского).
Продукт растворяют в 6 мл сухого бензола и переносят в бюретку.
Тем временем в двугорлой колбе, снабженной мешалкой с ртутным затво-
ром, растворяют 0,3 г (0,00297 моля, 15% избытка) триэтиламина и 0,129 г
ГЛАВА
XIV
МИКРО МЕТОДЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
I. ВВЕДЕНИЕ
Классический метод исследования неизвестного органического соеди-
нения включает следующие стадии: а) очистку и определение чистоты не-
известного соединения; б) систематическое исследование с целью опре-
делить, не совпадают ли физические и химические свойства данного веще-
ства со свойствами одного из многочисленных органических соединений,
описанных в химической литературе; в) определение структуры и клас-
сификацию в случае нового вещества.
В настоящей и последующих главах будут детально описаны микро-
методы, пригодные для этих исследований. В работе не сделано попытки
изложить и оценить всю обширную литературу по вопросу микрообнаруже-
ния и микроопределения индивидуальных органических соединений.
Неизвестный органический продукт может представлять собою сравни-
тельно чистое или загрязненное, содержащее небольшие количества приме-
сей, индивидуальное органическое соединение или смесь нескольких инди-
видуальных веществ. Различие между последними двумя состояниями за-
ключается только в степени чистоты; например, образец аминокислоты,
содержащий 1% примеси других аминокислот, можно рассматривать для
определенных целей как практически чистое вещество, хотя он и представ-
ляет собой смесь. Однако термин «смесь» обычно применяется к материалам,
в которых ни один компонент не составляет более 90% всего количества.
Хотя термин «чистый» применяется ко многим органическим веществам,
содержащим менее 1% примеси, во многих случаях (например, в случае
соединений, обладающих физиологической активностью) наличие даже
0,01% примеси может существенно изменить их активность. В следующем
разделе будет кратко рассмотрено понятие «чистоты» химического вещества.
II. ОСНОВЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИДЕНТИФИКАЦИИ
1. Чистота
Абсолютная чистота—недостижимый идеал. Определение абсолютно
чистого соединения как соединения, «в котором все молекулы идентичны»,
с самого начала должно быть ограничено с учетом того, что молекулы с раз-
личным содержанием энергии нельзя считать идентичными в смысле выше-
приведенного определения: сама концепция динамической молекулы ука-
зывает на невозможность существования системы, идентичных структур.
350
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
Понятия чистоты и идентичности можно представить яснее, если исследовать
понятие сходства. В старой литературе было сравнительно мало критериев
сходства. Первыми критериями, используемыми при изучении различных
видов материи, были качественные отличия, которые прежде всего бросались
в глаза, а именно размер, цвет и форма. Между введением первой количе-
ственной меры (плотность) в качестве критерия чистоты и использо-
ванием химического состава в качестве меры сходства лежит период более
двух тысяч лет. С развитием науки критерии сходства становились более
многочисленными, а приборы для измерения свойств веществ—более совер-
шенными. С увеличением точности измерения наши понятия о чистоте,
идентичности и элементах настолько изменялись, что в настоящее время
трудно утверждать, что чистый углерод можно получить из сахарозы,
и поэтому следует предпочесть относительное определение чистоты. Если
при хлорировании пропионовой кислоты в результате тщательной разгонки
продукта выделяют фракцию, после повторной перегонки которой точка
кипения, показатель преломления и плотность различных фракций не изме-
нятся, то такой продукт можно вполне законно назвать чистым. Однако
если в дополнение к вышеизложенным операциям включить разделение
на оптические антиподы, то представления о чистоте и идентичности придет-
ся изменить, поскольку это чистое соединение представляет собой раце-
мическую смесь. Аналогичные аргументы можно выдвинуть в отношении
любого органического вещества, если определяют концентрацию изотопов
водорода и углерода в чистых органических соединениях. Понятие чистоты,
следовательно, является относительным и полностью основывается на кри-
териях, используемых для измерения сходства определенных фракций дан-
ного вещества. Эйрин [1] определяет чистое вещество как систему молекул,
в которой после тщательного фракционирования не удается выделить фрак-
ции с различными свойствами. Можно показать, что чистая енольная форма
ацетоуксусного эфира в кварцевом сосуде представляет собой чистое соеди-
нение, в то время как в стеклянном сосуде, где присутствуют следы щелочи,
она становится смесью. Понятие чистоты включает применение специальных
методов определения свойств, поэтому автор предпочитает ограничиться
следующим определением; «Органическое вещество можно считать чистым,
если оно при повторном фракционировании дает фракции такой же раство-
римости, с такими же температурами плавления и кипения, с одним и тем
же показателем преломления и т. д.», т. е. беря наиболее обычные свойства.
Из предшествующего обсуждения следует, что определение чистоты
включает повторное фракционирование и определение ряда констант раз-
личных фракций. Однако, за исключением случая новых соединений (не
описанных ранее в литературе), эта последняя операция упрощается, и
определяют одну или две константы. Для большинства твердых соединений
измеряют точку плавления или замерзания, а для большинства жидкостей—
точку кипения и показатель преломления.
Определение чистоты новых веществ предполагает более строгий под-
ход, чем тот, который применяется в отношении соединений, уже описан-
ных в литературе. Кроме того, можно воспользоваться кривыми плавления
и растворимости [2—4]. Многократная экстракция двумя несмешивающимися
растворителями [5—91 может быть применена для определения гомоген-
ности вещества при работе с несколькими миллиграммами. Этим методом,
описанным Крейгом и Крейгом в томе III настоящей серии [10], можно
пользоваться для разделения многих родственных веществ.
Недавно были опубликованы обзоры наиболее важных работ, в которых
описаны методы определения чистоты образцов [31.
III. Стадии идентификации
351
2. Идентичность
Термин «идентификация» в том смысле, в каком он употребляется в ор-
ганической химии, относится к установлению того, что неизвестное соеди-
нение имеет физические и химические свойства, идентичные свойствам одного
из многочисленных органических соединений, описанных в литературе.
Абсолютное доказательство ‘Идентичности всех молекул веществ А и Б,
очевидно, невозможно независимо от того, какие константы были определены
и совпали в пределах ошибки опыта. Практически необходимо, чтобы вещества
А и Б, очищенные эффективной разгонкой, имели в основном одинаковые
химические и физические свойства. Некоторые доказательства идентичности
являются более строгими, другие—менее строгими в зависимости от числа
и рода свойств, которые определяли и сравнивали. Например, заключение
об идентичности веществ А и Б, основанное на сходстве окрашенных компле-
ксов, образующихся при реакции каждого из них с реагентом В, следует рас-
сматривать как более или менее предположительное. Если, кроме сходства
цветной реакции с одним и тем же реагентом, оба вещества обнаружат ана-
логичное физиологическое действие, то этот критерий идентичности, хотя
и допустимый для некоторых целей, также нельзя рассматривать как стро-
гое доказательство. Однако если вещества А и Б имеют в основном одина-
ковые точки плавления, плотности и показатели преломления и если точки
плавления их производных также совпадут, то такое доказательство идентич-
ности является настолько строгим, насколько это возможно при фактиче-
ских условиях работы.
Доказательство идентичности часто основывается на сходстве одного
или двух свойств. В повседневной работе о присутствии или отсутствии
данного вещества часто судят по одной или двум пробам, основанным на
образовании осадка или окрашенного комплекса. Хотя такая практика
и допустима в повседневной работе, для строгой идентификации неизвест-
ного соединения сходства одного или двух свойств недостаточно.
III. СТАДИИ ИДЕНТИФИКАЦИИ
Опытный экспериментатор может часто идентифицировать вещество,
опуская ряд последовательных стадий, необходимых для установления иден-
тичности неизвестного соединения. Наблюдение под микроскопом процесса
плавления на нагревательном столике часто указывает на вероятную
природу вещества, в особенности если известно его происхождение. Однако
в большинстве случаев соблюдается систематичность проведения операций,
хотя для ускорения иногда возможно опустить некоторые из них.
Большинство схем идентификации органических соединений начинает-
ся с классификации очищенного неизвестного вещества на основе одного или
нескольких данных: элементарного состава, растворимости в определенных
растворителях и других констант (см. табл. 24). Следующая стадия состоит
в проведении проб на функциональные группы. На основании полученных
данных можно отнести неизвестное вещество к определенному классу соеди-
нений. Учитывая все данные, в том числе и физические константы неизвест-
ного вещества, выбирают наиболее вероятное соединение из литературы.
Последняя стадия заключается в приготовлении двух или трех производных.
Если точки плавления соответствующих производных, приготовленных
из заведомого и неизвестного вещества, совпадают в пределах 1 или2°, то
идентификация считается окончательной. Иногда требуется дополнительная
стадия—определение точки плавления смеси; если смесь производных,
352 Г л. XIV. Микрометоды характеристики соединений
заведомого и неизвестного вещества плавится в пределах Гот точки плавле-
ния каждого из компонентов в отдельности, то идентификация рассматри-
вается как полная и окончательная. Этот вопрос рассмотрен далее в гл. IV,
раздел 1,7—9.
Таблица 24
ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ НЕИЗВЕСТНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
ПО СХЕМЕ СИСТЕМАТИЧЕСКОГО КАЧЕСТВЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Автор и литература Основы классификации
Кемпбелл [12J Растворимость вещества в определенных
растворителях
Черонис и Энтрикен [13] Элементарный состав и растворимость в определенных растворителях
Дейвидсон [14] Элементарный состав и константа иониза- ции
Хантресс [15] Элементарный состав и физические кон- станты
Хантресс и Малликен [16] То же
Камм [17] Растворимость в определенных раствори- телях и элементарный состав
Мак-Элвейн [18] Растворимость в определенных раствори- телях
Мидлтон [19] Элементарный состав и физические кон- станты
Малликен [20] То же
Розенталер [21] Реакция на лакмус
Шнейдер [22] Растворимость в определенных раствори- телях
Шрайнер и Фьюсон [23] То же
Штаудингер [24] . » » '
При работе с микроколичествами существует естественная тенденция
избегать выделения чистых веществ [11] и опускать приготовление произ-
водных; в соответствии с этим идентификация часто основана на цветных
или других специфических химических реакциях. Такая идентификация, по
мнению автора, не является адекватной. Заключения, основанные на хрома-
тографических данных, страдают тем же недостатком. Например, если на
двух хроматограммах на бумаге неизвестного твердого вещества нингидри-
новая и йодоплатиновая реакции положительны, то естественно предполо-
жить присутствие среди других аминокислот метионина. Если неизвестная
смесь представляет собой белковый гидролизат и получены воспроизводи-
мые хроматограммы смеси со значениями Rр совпадающими с Rf известного
образца метионина, и если неизвестная смесь дает положительную пробу
при выращивании специфических микроорганизмов, то наличие метио-
нина в этом гидролизате можно считать твердо установленным.
Желательно не только выделить соединение в чистом виде и определить
одну или две физические константы, но и приготовить по меньшей мере
одно из его производных. В гл. I, II и IV описаны микрометоды очистки
и определения физических констант.
IV. Предварительное испытание
353
IV. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ
Предварительное испытание включает определение запаха и цвета ве-
щества, микроскопическое и другие исследования, позволяющие прийти
к заключению о природе неизвестного вещества и о том, является ли оно
индивидуальным веществом или смесью. Опытный исследователь легко
может идентифицировать по характерному запаху такие вещества, как
алифатические и ароматические углеводороды, большинство аминов, низ-
шие алифатические кислоты, фенолы и многие карбонильные соединения.
Подобным же образом нитросоединения, хиноны, азосоединения, произ-
водные трифенилметана и антрахинона окрашены. Если исследуемое веще-
ство твердое, то его наносят в виде очень тонкого слоя на предметное стекло
и определяют под микроскопом кристаллическую структуру, преломление
и окраску отдельных частичек. Затем этот мазок исследуют в поляризацион-
ном микроскопе со скрещенными призмами Николя. Исследование можно
провести, используя обычный микроскоп, если его конденсор снабдить
поляризатором и анализатором типа «чашечки». Такое приспособление
более удобно в работе с органическими веществами, чем поляризационный
микроскоп, так как оно позволяет более гибко оперировать с расплавами.
Различия во внешнем виде кристаллов указывают на то, что исследуемый
образец или смесь могут быть результатом полиморфизма—чрезвычайно
широко распространенного явления среди органических веществ. Значи-
тельно больше данных можно получить, сочетая микроскопическое иссле-
дование с определением температуры плавления.
1. Методы определения температуры плавления
Эти методы были первоначально разработаны Кофлером и Кофлером [25J
в Европе, а затем Мак-Кроном и его сотрудниками [26] в США. Они состоят
в наблюдении изменений нескольких миллиграммов твердого вещества при
нагревании, плавлении, затвердевании расплава и охлаждении; сюда может
быть включено также плавление смешанной пробы с заведомым веществом.
Эти методы, даже в их простейшей форме, могут быть использованы для
идентификации и определения чистоты вещества. Они часто позволяют полу-
чить полные данные о природе исследуемого образца, а иногда и опреде-
лить приблизительный состав смеси.
А. Наблюдения во время процесса нагревания
Явления плавления и кристаллизации лучше всего наблюдать на на-
гревательном столике микроскопа (см. гл. IV, раздел 1,4). При отсутствии
такового поступают следующим образом: на половину предметного стекла
помещают 1—2 мг неизвестного вещества, покрывают его покровным стек-
лом, нагревают на микрого'релке и периодически исследуют при малом уве-
личении. Когда температура образца станет близкой к точке плавления, мож-
но наблюдать возгонку, природу сублимата, тенденцию к разложению или
дегидратации. Дегидратация выражается появлением характерных газовых
пузырьков при образовании плава. Многие органические вещества (гекса-
метилентетрамин, бензойная кислота, карбазолгидрохинон и 3,5-динитро-
бензойная кислота) [266] образуют сублиматы, при наблюдении которых
могут быть охарактеризованы геометрические и оптические свойства кри-
сталлов [26в].
23 Заказ № 1 1 9
354
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
Подобные явления легко наблюдать на нагревательном столике микро-
скопа для определения температуры плавления. Кроме того, наблюдаемая
характерная перегруппировка кристаллов перед плавлением может также
дать ценную информацию опытному работнику. Например, аскорбиновая
кислота разлагается при 185—192°, однако ее можно идентифицировать по
характерной перегруппировке кристаллов при температуре около 175°.
Мак-Крон [26в] указал, что при выполнении программы научных исследо-
ваний в области взрывчатых веществ аналитик легко запомнил основные
особенности почти 50 взрывчатых веществ, детонаторов и их смесей. В ре-
зультате любое вещество этой группы можно было точно идентифицировать
в течение нескольких минут, включая подготовку образца.
Для идентификации и характеристики полезны также следующие наблю-
дения, которые можно сделать при нагревании: а) температура, при кото-
рой происходит первая заметная полиморфная трансформация; б) темпера-
тура, при которой начинается потеря кристаллизационного растворителя;
в) температура, при которой начинается разрушение кристаллов; г) темпе-
ратура, при которой начинается эвтектическое плавление. Понятие об «эвтек-
тической точке плавления», развитое Кофлерами [25], рассматривается
в гл. IV, раздел 1,4. Оно полезно, в частности, для идентификации веществ,
которые возгоняются или разлагаются перед плавлением. Кофлеры уста-
новили эвтектические точки плавления смесей более 1000 соединений с дву-
мя веществами, выбранными для сравнения. Наконец, когда вещество рас-
плавляется, можно определить показатель преломления расплава по методу,
описанному в гл. IV, раздел IV, 4.
Б. Наблюдения во время процесса охлаждения
Многие органические вещества, например тимол, легко переохлаждают-
ся и нуждаются в затравке для начала кристаллизации. Некоторые соеди-
нения, например хлоргидрат и-бутиламина, при быстром охлаждении
затвердевают в стекловидную массу. Для кристаллизации таких веществ
необходимо поддерживать температуру лишь немного ниже температуры
плавления. Однако большинство соединений быстро затвердевает при охлаж-
дении их до температуры ниже температуры плавления. Наблюдения при
охлаждении и кристаллизации позволяют сделать заключения о внешнем
виде кристаллов, о скорости их роста, о форме фронта кристаллов и о нали-
чии эвтектики. Использование этих данных для идентификации рассмотрено
Шамо и Мейсоном [27], а также Митчелом [28] (см. также обсуждение на
стр. 136—146).
Скорость роста кристаллов, так же как и тенденция веществ к образо-
ванию переохлажденных расплавов, рассмотрена Мак-Кроном и сотрудни-
ками [26]; эти наблюдения могут быть пригодны в ограниченном числе
случаев. Однако обнаружение сравнительно небольшого количества распла-
ва в закристаллизовавшемся образце имеет большую ценность, так как дает
возможность судить о чистоте соединения и относительном количестве при-
меси. Если вещество чистое и не разлагается при плавлении, то кристалли-
ческая пленка, образовавшаяся после охлаждения расплава, не содержит
следов остаточного эвтектического расплава. В присутствии примесей
остаточный плав обычно появляется после затвердевания основного компо-
нента. Относительное количество расплава указывает на степень загрязне-
ния. Однако в тех немногих случаях, когда примесь изоморфна с основным
компонентом, эвтектического расплава не появляется.
IV. Предварительное испытание
355
В. Метод плавления смеси
Метод плавления смеси можно применять как для подтверждения иден-
тичности двух веществ, так и для снятия диаграммы состояния. Построе-
ние таких диаграмм подробно описано Кофлерами [25J и выходит за рамки
настоящей книги. Однако метод плавления смеси можно использовать
в сочетании с точкой плавления смеси для идентификации двух кристалли-
ческих веществ (см. детали в гл. IV, раздел 1,4, В).
Г. Оптические свойства
Оптические свойства кристаллов могут быть определены при помощи
поляризационного микроскопа [25, 266, в, 30] петрографического типа.
Для идентификации кристаллов используют следующие критерии: а) двой-
ное лучепреломление, б) главный показатель преломления,в) угол между
оптическими осями, г) дисперсию, д) угол угасания, е) оптическую ориен-
тацию, ж) профильный угол и з) знак удлинения. Методы определения этих
величин описаны Джели [29], Пикоком [30] и Доннэ [31 ] в томе I этой серии.
2. Другие предварительные пробы
Главной целью всех предварительных проб является получение ключе-
вых данных относительно природы исследуемого образца. Если образец
представляет собой твердое вещество, то микроскопическое исследование
обычно дает эти ключевые данные, и на этой стадии можно уже проводить
предварительные пробы на растворимость твердого вещества, чтобы разра-
ботать схему очистки. Ход очистки сильно зависит от количества имеюще-
гося образца. Если это количество порядка 500 мг, то используют методи-
ку, описанную в гл. I, раздел II. Если количество вещества порядка 50 мг
или меньше и предварительные наблюдения указывают, что это смесь, то
предварительную пробу на растворимость следует проводить на предметном
стекле, как это описано в гл. I, раздел III*. Если неизвестное вещество
представляет.собой жидкость, то прежде всего определяют пределы выки-
пания (раздел 1,2) и затем фракционируют (гл. II, раздел I, 3, 4). В случае
небольших количеств исследуемого вещества используют фракционирова-
ние в капилляре или разделение на адсорбционной колонке. Блом [32]
описал полезный метод разделения микроколичеств жидкостей посредством
вытеснительной адсорбции. После определения показателя преломления
различных фракций по 10—20 X каждой фракции помещают в капилляр
и пытаются вызвать кристаллизацию и определить точку плавления (см.
гл. IV, раздел 1,6). Эти данные позволяют обычно ответить на вопрос, содер-
жит ли образец более чем один компонент.
Горение неизвестного твердого или жидкого органического вещества
часто позволяет сделать важные заключения о его природе. Органические
соединения, содержащие металлы, такие, как металлорганические соеди-
нения, соли карбоновых кислот и сульфокислот и т. д., дают остаток, состоя-
щий главным образом из карбоната металла. Ароматические соединения
горят коптящим пламенем, в то время как низшие алифатические соедине-
ния дают почти бездымное пламя. Галоидные соединения горят коптящим
пламенем, однако полигалоидные соединения обычно не воспламеняются, если
только пламя не соприкасается непосредственно с веществом; в последнем
* Капиллярный метод, описанный в разделе VII, 2 настоящей главы, можно
использовать для образцов весом 0,1—0,5 мг.
‘356
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
случае они горят коптящим пламенем. Соединения, содержащие кислород,
торят голубоватым пламенем. При горении сахаров и белков появляется
характерный запах.
Если количество вещества более 100 мг, то 1—2 ж его помещают пример-
но посередине внутренней стороны крышки тигля и осторожно нагревают
на маленьком пламени. Время от времени пламя приближают к пробе веще-
ства с тем, чтобы оно воспламенилось, прежде чем улетучиться. После обугли-
вания вещества пламя увеличивают и под конец вещество сильно нагревают.
Остаток, если он остается, должен быть почти белым. При выделении газов
до загорания их испытывают влажной индикаторной бумажкой. Остаток
обрабатывают, как описано в разделе VI,5 настоящей главы.
При наличии только нескольких миллиграммов вещества пробу сожже-
ния проводят с 0,1—0,01 мг на платиновом микрошпателе. Шпатель нагре-
вают на микропламени так, что образец постепенно нагревается и наконец
загорается. Если остается остаток, то лопаточку шпателя сильно нагревают
до тех пор, пока он не станет почти белым, а затем его исследуют, как ука-
зано в разделе VI настоящей главы.
Присутствие воды может влиять на последующие пробы, например
при определении гидроксильных групп. Для обнаружения следов воды
в сухую микропробирку, высушенную на пламени и закрытую пробкой,
«еще в горячем состоянии помещают 10—20 мг безводного (бесцветного)
сульфата меди. Затем вводят в пробирку около 0,5 мл абсолютного спир-
та или эфира и 0,05 мл вещества, ее закрывают, встряхивают и оставляют
стоять около 1 часа. Контрольный опыт проводят с растворителем. Появле-
ние голубой окраски осадка вследствие образования пентагидрата указы-
вает на присутствие воды. Кроме того, появление желеобразного осадка
гидроокиси алюминия при добавлении 0,05 мл исследуемой жидкости
к капле этилата алюминия (или любого другого имеющегося алкоголята алю-
миния) свидетельствует о наличии воды. Шнейдер [33] описал чувствитель-
ную пробу на присутствие воды, основанную на образовании ацетилена
из карбида кальция. Следы и большие количества воды легко обнаружить
добавлением к 0,05 мл исследуемого вещества или его раствора капельки
тетраизопропилата титана; образование осадка гидроокиси титана указы-
вает на присутствие воды. Пробу можно производить с Юл жидкости или
раствора, используя капиллярные пробирки, как описано в разделе VI 1,2
настоящей главы.
3. Обработка предварительных наблюдений
Предварительные наблюдения часто дают ключевые данные для выясне-
ния природы неизвестного вещества, на основе которых возможно сократить
схему идентификации. Согласно Мак-Крону, опытный исследователь, при-
меняя методы плавления, может охарактеризовать и идентифицировать
в течение нескольких минут многие вещества, входящие в различные груп-
пы органических соединений (такие, как замещенные аминохиноны [34],
«стерины [35], бризантные взрывчатые вещества [36], гексахлорбензолы [37]
й некоторые другие). В таких случаях аналитик при почти ежедневной ра-
боте с каждым из этих веществ может идентифицировать препарат на взгляд
на основании каких-нибудь характерных морфологических или оптических
свойств, например аномальной поляризационной окраски, специфических
усадочных трещин или пузырьков газа, необычного внешнего вида, хода
превращения, характерной перестройки кристаллов перед плавлением
и т. д. Использование предварительных наблюдений с целью сокращения
V. Хроматографические методы
357
хода анализа* иллюстрировано нижеприведенной схемой, где представлен
ход анализа 0,05 мл раствора, содержащегося в ампуле, который поступил
для исследования в лабораторию автора. Сокращение хода анализа было
возможно потому, что аналитик был знаком с морфологической характери-
стикой периода перед расплавлением веществ, содержащихся в смеси.
Исследуемый образец (0,05 мл жидкости)
Выпаривание
Твердое вещество, 15 мг (не имеет определенной
кристаллической струк-
туры, т. пл. -150—260е)
14 мг, растворены в этаноле
Остаток <---------------Эфир--------------->Центрифугат
Выпаривание
Твердое вещество, 4 мг,
т. пл. 150—180°
Экстрагирова-
ние этанолом-)-
+эфир
Твердое вещество, 9 мг, т. пл. 241—245° Твердое вещество, т. пл. 186—191°
Полиморфизм ...................... + Реакция ..................... кисла»
Реагенты на алкалоиды..............— Фосфомолибдат....................
Тиохром............................+ V2O5—H2SO4........................4-
Пикрат..............т. пл. 206—207° Т. пл. смеси с аскорбиновой кисло-
той .................... 186—192°
Выводы. Состав исходного вещества следующий: хлоргидрат тиамина около 200 мг/мл
и аскорбиновая кислота приблизительно 100 мг/мл.
Оба компонента смеси были идентифицированы в основном по методу
плавления, и их идентичность была подтверждена вышеописанными про-
бами и методами. Однако даже неопытный работник может сберечь время,
если будет точно следовать стандартным методикам, описанным в настоя-
щей и последующих главах.
V. ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
1. Введение
Хроматография является в основном методом разделения компонентов
смеси, основанным на различном распределении растворенного вещества
между двумя или более фазами. В конце главы II, посвященной разделе-
нию, уже было указано, что этот метод не описывается в данной работе,
поскольку имеется ряд прекрасных руководств как по хроматографии на
колонках [38], так и по хроматографии на бумаге [39]. Настоящий раздел
ограничен описанием нескольких приемов хроматографии на бумаге, кото-
* Черонис и Ковиц, неопубликованные данные.
358
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
рые используются для определения микроколичеств органических соеди-
нений. Хотя в настоящее время хроматографический метод является почти
эмпирическим и представляет собою скорее искусство, чем науку, можно
ожидать, что в будущем он заменит многие приемы, используемые до сих
пор в качественном органическом анализе.
Среди замечательных особенностей метода хроматографии на бумаге
необходимо отметить простоту и низкие пределы идентификации. Техникой
работы сравнительно легко овладеть, а требуемое оборудование не занимает
много места и для качественных работ недорого. При помощи хроматогра-
фии на бумаге возможно обнаружить и выделить из смеси вещества, содер-
жание которых не превышает нескольких микрограммов, что крайне труд-
но или невозможно при использовании других простых способов разде-
ления.
2. Определение чистоты
Посредством хроматографии на бумаге возможно обнаружить во многих
органических веществах очень небольшие примеси, которые нелегко от-
крыть с помощью определения нескольких констант. Продажный препарат
Рис. 219А. Хроматограммы.
1—известный чистый метионин; 2—сульфоксид метио-
нина; 3—исследуемый метионин; 4—сульфои метионина;
5 — цистин. Использовали бутанол-1, насыщенный водой,
в течение 26 час. при 25°. Запись проводили на бумаге
(onion skin) непосредственно с хроматограммы, прояв-
ленной нингидрином. Ср. с рис. 219Б. Нисходящий
способ.
метионина был очищен однократной кристаллизацией. Как детально рас-
сматривалось в гл. XVI, раздел VI 1,1, точка плавления аминокислот являет-
ся плохим критерием их чистоты. Точки плавления, приведенные в лите-
V. Хроматографические методы
359
ратуре для аминокислот, представляют собой температурный интервал, в
котором происходит их разложение. Этот интервал зависит к тому же
от скорости нагревания. Более того, даже приготовление производного
с четкой точкой плавления нельзя использовать как критерий чистоты.
Рис. 219Б. Хроматограмма тех же соединений,
что и на рис. 219А, при применении в качестве
растворителя смеси mpem-бутанол—вода (70 : 30)
в течение 17 час. при 25°. Ср. с рис. 219А и обра-
тите внимание на различие скоростей движения
и разделения. Нисходящий способ.
так как при очистке производного примесь удаляется. Равновесная
растворимость [2, 4] и многократная экстракция парой несмешивающихся
растворителей (противоточное распределение) требуют специального обору-
дования и занимают значительное время, хотя пригодны при отсутствии
подходящего более простого метода [5—9].
Описываемая ниже пробирочная техника хроматографии на бумаге
была использована для ‘определения чистоты исследуемого образца. На
хроматограмме, полученной через 2 часа, была обнаружена значительная
примесь, которая была идентифицирована при помощи большей хромато-
граммы (см. рис. 219А и 219Б). Хроматограмма, представленная на рис. 219А,
была снята с использованием следующих веществ: 1) метионина, очищен-
ного пятикратной перекристаллизацией, 2) сульфоксида метионина, 3) ис-
следуемого образца метионина, 4) сульфона метионина и 5) цистина. Рас-
творителем служил бутанол-1, насыщенный водой. На рис. 219Б пред-
ставлена хроматограмма тех же веществ с использованием в качестве раство-
рителя смеси 70% mpem-бутанола и 30% воды. Очевидно, вторая система
360 Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
растворителей обеспечивает более быстрое движение фронта растворителя
и, следовательно, лучшее разделение. Основной примесью в исследуемом
образце метионина является сульфоксид метионина. Далее, в этой работе*
было показано, что после высушивания кристаллического метионина в ва-
куум-эксикаторе возможно удалить примесь двумя перекристаллизациями.
При хранении в склянках в присутствии воздуха как в твердом метионине,
так и в его растворах увеличивается количество сульфоксида.
Вообще пробирочную технику хроматографии на бумаге легко приспо-
собить для определения чистоты органических соединений, которые можно-
хроматографировать. Хроматография на бумаге в пробирке является также
отличным методом исследования эффективности разделения и часто способ-
ствует сокращению хода идентификации органического соединения.
3. Пробирочная техника хроматографии на бумаге
А. Аппаратура
Этот метод наиболее прост 140], поскольку не требует специального
оборудования и занимает мало времени. Его можно использовать для
Рис. 219В. Пробирка
(А) с бумажной поло-
ской в процессе проявле-
ния растворителем. По-
лоска (5) после испаре-
ния растворителя и ок-
раски пятен раствором
большинства работ по идентификации веществ, в
особенности в исследовательской работе при опре-
делении наилучших условий хроматографии на
больших листах или полосах.
Наиболее удобным типом пробирки для прояв-
ления хроматограмм с одним пятном служит изоб-
раженная на рис. 219В пробирка из стекла пирекс
длиной около 15 см, для проявления хроматограмм
с двумя пятнами можно использовать пробирку
25x150 или 25x200 мм. Когда требуется неболь-
шое число полосок, их удобно вырезать по шаб-
лону, сделанному из желтого манильского картона;
шаблон для пробирки длиной 15 см имеет длину
135 мм; ширина в верхней части равна 15 мм, в
нижней—10 мм; для более широкой пробирки шаб-
лон имеет длину 135 или 165 мм, ширину верхней
части 25 мм и нижней—15 мм. Полоски вырезают
из трех или четырех кружков фильтровальной бу-
маги ватман № 1 диаметром 15 см, сложенных
вдвое. Шаблон кладут на бумагу, очерчивают его
контуры карандашом и затем режут бумагу нож-
ницами по внутренней стороне карандашной ли-
нии; таким образом получают полоску такой же
индикатора.
ширины, как шаблон. Верхние наружные полоски
отбрасывают (поскольку они соприкасались с ру-
ками работника), а внутренние полоски берут в руки только за края
широких концов. Затем полоски прокалывают посередине на расстоянии
4—5 мм от верхнего конца, как показано на рис. 219В, для облегчения под-
вешивания при высушивании. На расстоянии примерно 8 мм от узкого
конца полоски проводят легкую карандашную линию, на которую должно-
быть нанесено вещество. Для приготовления большого количества полосок
* Черонис и Кроненталь, неопубликованные данные.
V. Хроматографические методы
361
используются листы бумаги ватман № 1 (45,7x56,3 см), которые разрезают
специальным ножом для разрезывания бумаги.
Образец наносят, как описано в следующем разделе, посередине ка-
рандашной линии с помощью микропипетки и высушивают. Пробирка
снабжена хорошо подогнанной пробкой, не касающейся бумаги при закупо-
ривании пробирки. На дно пробирки капиллярной пипеткой осторожно
помещают 0,4—0,5 мл растворителя, насыщенного водой, так, чтобы стенки
пробирки над уровнем жидкости оставались совершенно сухими. Пробирку
устанавливают в штатив и осторожно вводят в пробирку полоску бумаги
до погружения узкого конца в растворитель. Однако уровень растворителя
должен быть ниже карандашной линии. После этого пробирку закрывают
пробкой и оставляют стоять (рис. 219В) до т?х пор, пока растворитель не
поднимется почти до верхнего края полоски или на расстояние примерно
5 мм от широкого конца полоски. Это зависит от растворителя и обычно
занимает 1,5—3 часа. Пробирку открывают, вынимают бумагу пинцетом
и отмечают фронт растворителя легкой карандашной линией. Полоску под-
вешивают на крючке, как показано на рис. 219В, высушивают и затем опры-
скивают индикатором или определяют положение пятна другим методом.
Б. Нанесение пробы
Количество вещества, наносимое первоначально на бумагу, зависит
от ряда факторов. Прежде всего оно должно быть достаточным для образо-
вания отчетливой зоны после проявления хроматограммы. Очевидно, это
зависит также от чувствительности метода обнаружения зоны. При исполь-
зовании радиоизотопов требуется меньше вещества, так как счетчик вообще
чувствительнее, чем цветная реакция. При нанесении недостаточного коли-
чества смеси можно не заметить компонента, содержащегося в низкой кон-
центрации, хотя остальные компоненты будут четко обнаруживаться. Если
нанесено слишком много вещества, то образуются слишком большие пятна,
что может затруднить обнаружение других компонентов, значение кото-
рых близки Rf исходного продукта; разделение будет неполным, и наложе-
ние пятен затруднит идентификацию. Эта проблема возникает не только
при нанесении большого количества вещества, но и в том случае, если значе-
ния Rf компонентов близки друг другу. Считают, что для четкого разделе-
ния на одномерной хроматограмме значения Rf должны различаться по
крайней мере на 10% независимо от количества нанесенного вещества.
Если вещество плохо растворимо в растворителе, то нанесение большого
количества приводит к вытягиванию пятна. Однако образование «хвостов»
не всегда связано с нанесением слишком большого количества вещества,
так как некоторые вещества при нанесении в обычных количествах ведут
себя подобным образом. Поскольку фактически необходимое количество
наносимого вещества зависит от всех этих факторов, то трудно рекомендо-
вать какое-либо определенное оптимальное количество. При одномерном
хроматографировании достаточно 50—100 у, а при использовании проби-
рочной методики достаточно 5—15 у. Для двумерных хроматограмм требует-
ся 200—300 у.
Проба должна быть нанесена на очень малую площадь. Лучше всего
наносить пробу при помощи микропипетки или микробюретки. Кончиком
пипетки с капелькой объемом 3—5 X касаются отмеченного места на бумаге,
укрепленной над плиткой на расстоянии нескольких сантиметров. После
испарения раствора на то же место наносят еще одну каплю и процедуру
повторяют до тех пор, пока не будет нанесено необходимое количество.
362
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
Если пробу наносят крупными каплями, то раствор займет слишком боль-
шую площадь, в результате чего на проявленной хроматограмме появится
расплывчатое пятно.
Пробу можно растворить в любом растворителе, если он хорошо испа-
ряется после нанесения. Однако поскольку все хроматографируемые веще-
ств а должны до известной степени растворяться в воде, то следует пред-
почесть этот растворитель. В некоторых случаях, когда вещество плохо
растворяется в воде, его превращают в более растворимую форму добавкой
кислоты или щелочи, а после нанесения на бумагу вновь регенерируют
исходное соединение. Так, цистин, тирозин, Ристидин, аргинин и другие
иминокислоты наносят в виде растворов хлоргидратов, а затем нейтрали-
зуют, выдерживая бумагу в парах аммиака в течение нескольких минут.
В. Подбор растворителя
Подбор подходящего растворителя очень важен при хроматографии
на бумаге. Для разделения на бумаге растворитель должен до некоторой
степени смешиваться с водой, поскольку фронт образуется при адсорбции
воды бумагой в процессе продвижения растворителя. Однако использова-
ние большого количества воды нежелательно, а применение чрезмерно насы-
щенных водой органических растворителей может привести к получению
плохих хроматограмм. Как правило, растворитель не должен содержать
более 10—20 вес. % воды. С другой стороны, имеются растворители, смеши-
вающиеся с водой в любых отношениях, в которых процентное содержание
воды может быть выше; например, были использованы изопропаноловые
смеси, содержащие до 40—50% воды. Растворители с низким давлением
лара неудовлетворительны, потому что могут мешать окраске хроматограм-
мы или способствовать распространению растворенных веществ на большую
площадь, что приводит к образованию плохих хроматограмм. Коллидин,
например, нельзя употреблять с йодоплэтиновым индикатором для метио-
нина, потому что, даже если прогреть хроматограмму в течение 1 часа при
120°, следы коллидина, остающиеся на бумаге, обесцвечивают индикатор.
Растворители с высоким давлением пара следует употреблять с осторож-
ностью, так как они чувствительны к колебаниям температуры и имеют тен-
денцию к испарению с бумаги или к конденсации на бумаге, что вызывает
фазовые нарушения, если температура тщательно не регулируется. Раство-
ритель не должен быть обязательно однородным веществом. Например,
при хроматографии различных сахаров хорошими растворителями являют-
ся смесь бутанола с уксусной кислотой и смесь этилацетата с пиридином,
насыщенная водой. В табл. 25 приведены некоторые растворители и индика-
торы, использующиеся для некоторых типов органических соединений. Более
подробную сводку можно найти в литературе 139].
Таблица 25
РАСТВОРИТЕЛИ И ИНДИКАТОРЫ, ОБЫЧНО УПОТРЕБЛЯЕМЫЕ ПРИ ХРОМАТОГРАФИИ
НА БУМАГЕ НЕКОТОРЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Соединение Растворитель Индикатор для обнаружения пятен
Органические кислоты Смеси муравьиной кислоты с этанолом, пропанолом-2, бутанолом-1 и другими спиртами или кетонами Раствор бромкрезолового зеленого или бромфеноло- вого синего в этиловом спирте
V. Хроматографические методы
363
Продолжение табл. 25
Соединение Растворитель Индиктатор для обнаружения пятен
Окси- и кетокислоты Толуол—уксусная кислота: бутанол-1 — пропионовая кислота Растворы аммиака и Нес- слера и о-фенилендиамин и ультрафиолетовое облу- чение
2,4-Динитрофенилпроиз- Бутанол-1 Раствор КОН (10%)
водные кетокислот
Гидроксамовые производ- ные органических кислот Фенол — изомасляная кисло- та Хлорид железа (III)
Аминокислоты Фенол; фенол—аммиак; коллидин; 2,4-лутидин; а-пиколин; /лрг/л-бута- нол; бутанол-1 Раствор нингидрина (0,1 — 0,2% в этиловом спирте)
Аминокислоты (содержа- щие серу) mpem-Бутанол Раствор йодоплатината ка- лия (водный)
2,4-Динитрофенилпроиз- Бутанол-1 —уксусная кисло- Окрашенные соединения,
водные аминокислот та; коллидин; фенол не требующие индикатора
2,4-Динитробензоаты спир- тов Метанол — ацетон; метанол— гексан; пропанол-2; пири- дин Раствор КОН (5%)
Амины Б утанол-1 — уксусная кисло- та Раствор нингидрина; раствор йода
2,4-Динитрофенилгидразо- ны карбонильных соеди- Эфир — гексан; ацетон — гексан Раствор КОН (10%)
нений
Сахара Бутанол-1 — уксусная кисло- та; этилацетат — пири- дин—вода; бутанол-1 — л-Аминодиметиланилин (оловянная соль); раствор нитрата серебра; раствор
* коллидин 3,5-динитросалициловой кислоты
Г. Индикаторы для обнаружения пятна
После проявления хроматограммы и испарения растворителя ее обра-
батывают раствором индикатора, который вызывает окрашивание хромато-
графируемых веществ и таким образом позволяет определить их положе-
ние на бумаге. Раствором индикатора (табл. 25) обычно опрыскивают поверх-
ность бумажной полоски, где прошел растворитель. Выбор индикатора пол-
ностью зависит от природы хроматографируемого вещества. Например,
при хроматографии аминокислот широко применяют нингидрин (трикето-
гидр инден гидр ат). При опрыскивании хроматограммы 0,1—0,2 %-ным рас-
твором нингидрина в бутаноле-1 или этаноле окрашенные пятна появляют-
ся через 24 часа. Реакцию можно ускорить осторожным нагреванием хрома-
тограммы после опрыскивания при 90—100° в течение 10 мин. В случае
окрашенных соединений (красители, нитросоединения и т. п.) применения
индикатора не требуется, хотя для увеличения интенсивности окраски пя-
тен хроматограмму часто опрыскивают сильно разведенными растворами
щелочей и комплексообразующих агентов. Флуоресцирующие при облуче-
нии ультрафиолетовым светом вещества часто обнаруживают облучением
хроматограммы маленькой ультрафиолетовой лампой. Для распыле-
364
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
ния индикатора применяют пульверизатор. В некоторых случаях (хромато-
граммы 2,4-динитробензоатов) применение кисточки вместо пульверизатора
для нанесения индикатора на хроматограмму дает лучшие результаты.
В связи с возможностью выцветания пятен хроматограмму исследуют
немедленно после развития окраски и пятна обводят карандашом. Измеряя
площадь пятна и сравнивая ее с площадью пятна, обусловленного стандарт-
ным количеством вещества, хроматографированного одновременно, можно
провести приблизительную количественную оценку. В литературе [39, 41]
описана количественная оценка окрашенных пятен при помощи фотоэлек-
трических колориметров.
Примеры использования хроматографии для идентификации веществ
приведены в гл. XVI, разделы VII, 7 (аминокислоты) и VIII, 3 (сахара.)
VI. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ АНАЛИЗ
1. Углерод, водород и кислород
Предварительные испытания, как, например, проба на горение, обычно
указывают на наличие или отсутствие органического вещества и таким
образом избавляют от необходимости производить пробу на углерод.
Однако в случае очень летучих соединений или некоторых солей органиче-
ских кислот может возникнуть необходимость произвести пробу на углерод.
Традиционную пробу с окисью меди можно приспособить для количеств
около 0,1 мг. Прибор, изображенный на рис. 220,А, представляет собою
стеклянную трубку с внешним диаметром 5—6 мм с шариком (диаметр 7—
8 мм) на конце, как показано на рис. 220,А. Этот прибор изготовляют из
куска стеклянной трубки длиной в 60—70 мм, запаянной с одного конца.
Около 50 мг предварительно прокаленной окиси меди смешивают на
глянцевой бумаге с 0,1—0,5 мг неизвестного вещества и помещают в трубку
для сжигания. Если вещество жидкое, то сначала в шарик трубки для сжи-
гания помещают окись меди, затем капиллярной пипеткой добавляют веще-
ство и смешивают компоненты, вращая трубку. После этого в трубку вводят
комок стеклянной ваты толщиной 10 мм и насыпают слой окиси меди 15—
20 мм. Трубку нагревают выше слоя окиси меди, непрерывно вращая; когда
стекло размягчится, трубку вынимают из пламени и растягивают до дли-
ны ПО—130 мм (рис. 220,5). Затем ей дают остыть и отрезают в точке 1.
Вытянутую часть трубки нагревают в точке 3 и сгибают, как показано на
рис. 220, В. Трубку зажимают в лапке так, чтобы конец оттянутого капил-
ляра был погружен в 0,5 мл свежепрофильтрованного раствора гидроокиси
бария в небольшой пробирке, полученной при запаивании отрезка 2
(см. рис. 220,5). Трубку медленно нагревают на участке 4 (рис. 220,5)
и медленно передвигают пламя вниз, пока весь слой окиси меди не накалится
докрасна; затем пламя подводят под шарик трубки для сжигания и образец
испаряют. При наличии в образце углерода зона окиси меди восстанав-
ливается и в верхнем слое баритовой воды появляется углекислый барий.
Одна из проб Эмиха [46] для обнаружения углерода может быть ис-
пользована для количеств, меньших 0,1 мг. Для этой цели применяют ка-
пиллярную трубку из стекла пирекс диаметром 1 мм, запаянную с одного
конца. Если образец твердый, то его вводят при помощи стеклянной нити,
а если жидкий—посредством капиллярной пипетки. Затем открытый конец
капилляра запаивают и нагревают участок, расположенный немного выше
вещества. Когда это место накалится докрасна, образец нагревают так, чтобы
он испарялся и проходил через раскаленную часть капилляра.
VI. Элементарный' анализ
365
При наличии углерода образуется блестящее зеркало. Трубку охлаж-
дают и разрезают в двух местах около зеркала.
Если нагревать часть трубки с зеркалом, то зеркало улетучивается
и сгорает.
Описан также метод мокрого сжигания для обнаружения 10 у углерода
в образце весом 1 мг [431. Этот метод заключается в нагревании образца
Стеклянная
Л
Рис. 220. Конструкция трубки для сжигания для микрообна-
ружения углерода и водорода [13].
при 100° в течение 3—5 мин. в капиллярной трубке cq смесью йодной, хро-
мовой, серной и фосфорной кислот. Образующуюся в результате окисления
органических соединений двуокись углерода открывают затем осаждением
в виде углекислого бария.
Кислород обнаруживают обычно по наличию функциональных групп,
включающих этот элемент. В немногих случаях, когда присутствие кисло-
рода в органических соединениях желательно доказать непосредственно,
можно использовать методику, разработанную Шютце и усовершенствован-
ную Унтерцаухером [44]. Пробу испаряют при 950—1000° в атмосфере
чистого азота и продукты пропускают над чистым углеродом, нагретым
до 1100—1150°; при этом кислород превращается в окись углерода, которая
затем окисляется пятиокисью йода до двуокиси углерода. Использование
этого метода в качественном микроанализе описали Герделер и Домгер-
ген [45].
366
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
2. Сплавление с натрием
Вещество (около 0,1 мг) помещают в шарик небольшой пробирки для
сплавления длиной примерно 50 мм, приготовленной из стеклянной трубки
диаметром 5—6 мм, как описано выше. Металлический натрий (3—5 мг) от-
жимают между листами фильтровальной бумаги, формуя из него тонкую
палочку, и затем вводят при помощи проволоки в пробирку до соприкосно-
вения с веществом. После стояния в течение 3—5 мин. пробирку, укреплен-
ную в штативе, нагревают сверху вниз и, наконец, сильно нагревают шарик,
после чего пробирке дают хорошо охладиться. Капиллярной пипеткой до-
бавляют 2 капли метанола и затем пробирку оставляют стоять или в слу-
чае необходимости подогревают до растворения всего натрия. После добавле-
ния 0,5—0,7 мл воды пробирку осторожно нагревают почти до кипения над
небольшим пламенём, направляя пламя во избежание внезапных толчков
на верхнюю часть, а не на шарик пробирки. После нагревания пробирку
центрифугируют или дают осадиться взвеси. Затем жидкость отсасывают
капиллярной пипеткой и разбавляют до объема 1 мл. Из полученного рас-
твора берут пробы для открытия азота, серы и галоидов.
При наличии большего количества веществ для сплавления можно
использовать 1—2 мг, которые помещают вместе с 50 мг металлического
натрия в пробирку из стекла пирекс длиною 7,5 см. После стояния в течение
нескольких минут пробирку зажимают вертикально в штативе и нагревают
микрогорелкой до расплавления металла и начала реакции. Затем добавляют
еще 1 мг образца и нагревание продолжают около 30 сек. После охлажде-
ния избыток натрия разлагают 0,5 мл спирта; остаток кипятят с 2 мл воды
и затем фильтруют или центрифугируют. Прозрачный фильтрат разбавляют
до 3—4 мл и используют для проб по 0,5 мл раствора.
Большинство трудностей, встречающихся при открытии азота, связано
с тем, что сплавление с натрием проходит не полностью. Вследствие сильного
нагревания во время сплавления органический азот может соединиться
с углеродом с образованием циан-иона. Согласно многим методикам, натрий
нагревают до испарения и только затем образец вводят в нагретый металл.
В этих условиях часть образца улетучивается до вступления в реакцию,
а часть реагирует не полностью. Если вещество находится в контакте с нат-
рием в течение некоторого времени до нагревания, то для летучих соедине-
ний, а также нитро- и азосоединений, которые, как известно, реагируют не
полностью при использовании других методик, получают лучшие результа-
ты. Использование калия вместо натрия часто приводит к более полной
реакции [46].
А. Азот
В микропробирке длиной 7,5 см помещают около 0,2 мл раствора (см.
выше) при общем количестве 1 мл и 0,8 мл при общем количестве 4—5 мл.
pH раствора доводят [47] до 13. Затем добавляют 10—15 мг твердого суль-
фата железа (II) и 1 каплю 30%-ного раствора фтористого калия. Получен-
ную смесь нагревают до кипения. Капиллярной пипеткой добавляют капель-
ку раствора хлористого железа (III) и по каплям 6 н. серную кислоту до
растворения окисей железа. Пробирку оставляют стоять в течение 2—3 мин.
Появление голубой окраски или выпадение осадка берлинской лазури ука-
зывают на присутствие азота. Если раствор бесцветен или окрашен в желтый
цвет, то это указывает на отсутствие азота; зеленая или же зеленовато-голу-
бая окраска раствора свидетельствует о плохом сплавлении. При наличии
VI. Элементарный анализ
367
серы проба на азот может маскироваться. В этом случае после нагревания
до кипения пробирку центрифугируют и жидкость переносят в другую про-
бирку; после добавления минимального количества хлористого железа (III}
смесь вновь нагревают и затем подкисляют.
В литературе описан ряд реагентов для открытия циан-иона, и среди,
них бензидин и ацетат меди [48, 521, сульфид меди [49, 52], гваяковая
смола [50] и флуоресцеин [51]. Реакция с бензидином и ацетатом меди яв-
ляется более чувствительной, чем проба с образованием берлинской лазури.
Реагент готовят, смешивая в пробирке длиною 7,5 см приблизительно 0,1 мл
раствора 15 мг сульфата бензидина в 10 мл воды, содержащей 1 каплю
уксусной кислоты с 0,1 мл раствора, содержащего 29 мг ацетата меди в
10 мл воды, добавляют 1 каплю 10%-ной уксусной кислоты и затем при
помощи капиллярной пипетки—1—5 капель исследуемого раствора. В при-
сутствии циан-иона появляется голубая окраска; если присутствует суль-
фид, то его удаляют перед пробой добавлением 1 капли раствора ацетата
свинца и центрифугированием.
Многие вещества, содержащие азот, такие, как белки и полинитросоеди-
нения, с трудом образуют циан-ион. Поэтому даже при использовании моди-
фицированной методики сплавления с натрием, описанной выше, можно полу-
чить неудовлетворительные результаты. Азот можно легко открыть в таких
веществах, как пикриновая кислота, тринитротолуол, п-нитрохлорбензол„
n-нитрофенол, казеин, аминокислоты и нафталинаминосульфоновые кислоты.
Хотя отмечалось, что сплавление с цинкоми карбонатами щелочных металлов,
дает лучшие результаты, чем сплавление с металлическим натрием, однако-
при сравнении обоих методов на примере 10 нитросоединений не обнаружено-
заметной разницы при условии, что сплавление с натрием проводилось тща-
тельно. Иногда целесообразно использование металлического калия вместо
натрия, поскольку калий легче реагирует. При тщательной работе эту пробу
можно использовать для открытия азота в 0,1 мг вещества. Модификация,
описанная Фейглем [52], применима к предельно минимальным количест-
вам вещества.
Б. Сера
Около 0,1—0,2 мг щелочного раствора в микропробирке подкисляют
разбавленной уксусной кислотой. На отверстие пробирки помещают не-
большой (20—25 мм) кружок фильтровальной бумаги, смоченный 1—2 кап-
лями раствора уксуснокислого свинца. Бумажку прижимают к краям отвер-
стия и раствор осторожно кипятят в течение нескольких секунд. Окрашива-
ние бумаги в темный цвет указывает на присутствие серы. Эту пробу можно
проделать с одной каплей исследуемого раствора, поместив ее в углубле-
ние предметного стекла. На покровное стекло помещают маленький кружо-
чек (1 мм) фильтровальной бумаги, смоченный раствором уксуснокислого
свинца. Покровным стеклом закрывают углубление так, чтобы бумага нахо-
дилась внутри. Если углубление мелкое, то вокруг него устанавливают
маленькое стеклянное кольцо, а покровное стекло накладывают на кольцо.
Снимая на мгновение покровное стекло, добавляют к пробе 1—2 капли 6 н.
уксусной или хлорной кислоты. При наличии серы в течение 5 мин. появ-
ляется темная окраска.
Для микрооткрытия серы в летучих и нелетучих веществах Хан [53]
описал микрометод, представляющий модификацию методики Фейгля [52],
основанной на реакции между азидом натрия и йодом, катализируемой
сульфидом.
368 Г л. XIV. Микрометоды характеристики соединений
В. Хлор, бром и йод
Около 0,1—0,2 мл щелочного раствора подкисляют в микропробирке
каплей разбавленной азотной кислоты и осторожно кипятят (под тягой)
для удаления сероводорода и цианистого водорода, а затем добавляют
капельку раствора азотнокислого серебра. Появление белой до желтизны
мути или выпадение осадка указывает на присутствие хлора, брома или йода.
Если количество исследуемого раствора мало, то пробу можно проводить
в капиллярной пробирке с 25—50 X раствора. Обычно используют капилля-
ры с наружным диаметром 1,5—2 мм-, раствор и реагенты вносят при помо-
щи капиллярных пипеток с длинными кончиками, подходящими для капил-
лярных пробирок. После введения каждого образца или реагента капилляр-
ную пробирку центрифугируют. Затем содержимое перемешивают тонкой
стеклянной палочкой и наблюдают под микроскопом.
При необходимости идентифицировать галоид при помощи микропробы
следует пользоваться описанной Вильсоном [54] методикой, в особенности
когда в образце присутствует более чем один галоид. Если количество
неизвестного вещества, использованного для пробы сплавления, составляет
около 1—2 мг, то образуется достаточно щелочного раствора, чтобы про-
вести пробы на бром и йод. В микропробирку с 1—2 каплями хлороформа
и 1 каплей разбавленной серной кислоты добавляют около 0,2 мл раствора.
Затем добавляют каплю свежеприготовленного раствора хлора или 2—3 кап-
ли 3%-ного раствора перекиси водорода и смесь взбалтывают. При этом хло-
роформный слой становится почти бесцветным, если галоид является хло-
ром, приобретает коричневую или бурую окраску в случае брома и фиоле-
товую—в случае йода. Для проведения пробы на йод каплю испытуемого
раствора помещают на предметное стекло (над кусочком белой бумаги)
и добавляют 1 каплю разбавленной серной кислоты. Кончик тонкой палочки
погружают в раствор крахмала, встряхивают и используют для растирания
исследуемой капли на предметном стекле. К пробе добавляют кристаллик
нитрита натрия, перемешивают и наблюдают за развитием голубой окраски.
Пробу на бром можно провести с каплей щелочного экстракта плава,
поместив ее в углубление предметного стекла и добавив 1 каплю разбавлен-
ной серной кислоты, 1 каплю сульфата калия и 1 каплю 1 : 1000 раствора
сульфата платины. Испытуемой капле дают испариться. Образование крас-
ных до коричневого цвета кристаллов бромплатината калия указывает на
присутствие брома.
Г. Фтор
Около 0,1—0,2 мл щелочного экстракта подкисляют в микропробирке
2—3 каплями концентрированной соляной кислоты. К полученной смеси
добавляют 2 капли раствора ализарината циркония. В присутствии иона
фтора красно-фиолетовая окраска изменяется на желтую, характерную для
свободного ализарина. Ион фтора отнимает цирконий от ализарина с обра-
зованием (ZrF6)-'.
Для приготовления ализарината циркония смешивают 10 мл 1%-ного
спиртового раствора ализарина с 10 мл 2%-ного раствора нитрата цирко-
ния в 5%-ной соляной кислоте и разбавляют водой до объема 30 мл. Фтор
можно обнаружить в исследуемом веществе, разлагая 1 мг образца смесью
.-йодной, хромовой, серной и фосфорной кислот [43]. Образовавшийся фто-
ристый водород поглощают висячей каплей воды и ион фтора открывают
при помощи ализарината тория, аналогичного по своему действию ализа-
ринату циркония.
VI. Элементарный анализ
369
Д. Проба Бейльштейна на галоиды
Небольшую медную проволоку нагревают до полного исчезновения
зеленой окраски, затем погружают (еще горячей) в окись меди и вновь нагре-
вают, пока окись не наплавится на медную петлю. Минимальное количество
исследуемого вещества помещают на окись меди и нагревают в бесцветном
пламени горелки сначала во внутренней, потом во внешней зоне ближе
к нижнему краю. Голубовато-зеленая окраска пламени указывает на при-
сутствие хлора, брома или йода. Окраска обусловлена парами галоидной
меди. Фторид меди нелетуч, и поэтому данная проба непригодна для откры-
тия фтора.
Как сообщалось [55, 56], ряд соединений, не содержащих галоидов,
такие, как мочевина, тиомочевина, оксихинолины, пиримидины, пиридины
и некоторые карбоновые кислоты, дают резко положительную пробу Бейль-
штейна. Это, по-видимому, объясняется образованием летучих солей меди,
как, например, цианистой меди. Модификация этой пробы для газов и лету-
чих жидкостей описана Руи [57], Стенгером [58] и Хейманом [59]. Вообще
для жидкостей твердых веществ и газов эта проба при тщательном выполне-
нии имеет чувствительность порядка нескольких микрограммов. Положи-
тельную пробу Бейльштейна рекомендуется подтвердить пробой сплавлен
ния.
3. Сплавление с металлами и карбонатами щелочных металлов
Во избежание трудностей, связанных со сплавлением с натрием, были
описаны методы открытия азота, серы и галоидов путем сплавления неиз-
вестного вещества со смесью металлического магния [60—62] или цинка [63]
и углекислыми щелочами, такими, как углекислый натрий или калий. Веще-
ство помещают в шарик пробирки для сплавления длиной 50 мм, аналогич-
ной пробирке, описанной в разделе, посвященном открытию углерода. Над
образцом помещают небольшой слой стеклянной ваты. Затем над веществом
помещают в виде столбика длиною 10—15 мм смесь для сплавления, приго-
товленную растиранием в ступке равных частей металла (50 мг порошка
магния или цинковой пыли) с безводным карбонатом натрия или калия.
Пробирку для сплавления укрепляют в штативе под углом и столбик смеси
для сплавления нагревают до красного каления. Затем пламя опускают
ниже так, чтобы образец испарялся и пары его проходили через столбик.
Пробирку охлаждают, обрезают над столбиком смеси, нагревают над пла-
менем и помещают в другую пробирку с 0,8 мл воды, при этом пробирка для
сплавления лопается. Смесь осторожно нагревают, выливают в другую про-
бирку и центрифугируют, прозрачный щелочной экстракт используют для
проб на азот, серу и галоиды, как описано в предыдущем разделе.
При сплавлении с цинком и карбонатом натрия или калия вся сера
превращается в сульфид цинка, который остается в осадке, после экстрак-
ции водой. Небольшое количество остатка испытывают на серу, как опи-
сано в разделе Б для сплавов с натрием. Если для сплавления употребляют
смесь окиси цинка и кальция, то азот превращается в аммиак, который
обнаруживается по изменению окраски красной лакмусовой бумажки [43].
4. Сплавление с перекисью натрия
Свифт и Ниманн [64] предложили систематический качественный и при-
близительный количественный метод элементарного анализа органических
веществ для количеств вещества 20—40 мг и впервые опубликовали его под
24 Заказ № 1 19
370
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
названием: «Система для полного анализа БОВ». Этот метод применим к
общему элементарному анализу органических соединений. Краткое описание
этого метода приводится в журнале «Аналитическая химия»*. Метод основан
на сплавлении вещества с перекисью натрия в микробомбе Парра. Обработка
сплава кипящей водой приводит к образованию остатка, состоящего из тех
основных элементов, которые дают нерастворимые окиси и карбонаты (Fe,
Ti, Мп, Ni, Cd, Mg, Ca, Sr, Ba, Sn, Те, Sb, Cu, Pb). Часть экстракта иссле-
дуют главным образом на амфотерные элементы (Se, Те, Си, Pb, Cd, Zn, As,
Sb, Sn), а другую часть—на кислотные элементы (F, CI, Br, J, S, Cr, Те, As,
P, Se, Sb, В). Отдельные небольшие порции раствора используют также для
открытия F, Si, J, Br, Те, Se, As, Р и N при помощи специфических реак-
ций. Авторы утверждают, что любой элемент, содержащийся в пробе в ко-
личестве более 1%, может быть открыт и что, за некоторыми исключениями,
точность определения лежит в пределах ±0,3 мг. Метод применим к твердым
' веществам и жидкостям с точкой кипения выше 40°. В случае низкокипя-
щих жидкостей или газов сплавление проводят с точными навесками образ-
цов в запаянных стеклянных ампулах. Кроме микробомбы, требуются цен-
трифуга, микробюретка, фотоэлектрический колориметр и несколько легко
изготовляемых пробирок из специального стекла.
5. Проба на ионы металлов и неметаллов
Белый остаток в пробирке для сжигания часто является окисью или
карбонатом металла. Небольшое количество его (10—15 мг) озоляют в тигле
и анализируют стандартными микрометодами [65]. Микрометоды для откры-
тия фосфора, мышьяка и сурьмы описаны Уильсоном [66]. Микропроба на
ртуть, которая улетучивается при сжигании, описана Стоном [67]. Чув-
ствительность пробы равна примерно 20 К ртути. Обширный обзор лите-
ратуры (179 ссылок) по микроопределению металлов в органических соеди-
нениях опубликован Белчером и сотрудниками [68].
VII. КЛАССИФИКАЦИЯ1НЕИЗВЕСТНЫХ1ВЕЩЕСТВ
1. Схемы классификации
Камм [69], Штаудингер [70], Шрайнер и Фьюсон [71], Черонис и Эн-
трикен [72] предложили классифицировать неизвестные органические веще-
ства по растворимости. Цель этого метода—в сокращении числа возможных
химических классов для надежной идентификации соединений, на принад-
лежность к которым требуется провести функциональные пробы. К межмоле
кулярным силам, связанным с процессом растворимости, относятся поляр-
ность, силы сцепления, энергия связи, индукционный эффект, ассоциация
полимеров, водородная связь, хелатообразование и химическая реакция
[73—80]. Однако эти вопросы выходят за пределы настоящей работы.
В табл. 26 и 27 приведена схема классификации органических веществ,
предложенная Черонисом и Энтрикеном [72] и Дейвидсоном [81]. Термины
«растворимый» и «нерастворимый», применяемые для проб по этой классифи-
кации, являются чисто условными, поскольку между ними нельзя провести
резкой границы. Обычно используют соотношение 1 части растворенного
вещества на примерно 30 частей растворителя. Если соотношение ниже
этого значения, то вещество классифицируется как растворимое, если выше—
как нерастворимое.
* Ниманн, предварительное сообщение, декабрь 1953 г.
VII. Классификация неизвестных веществ
371
Таблица 26
КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВАННАЯ НА РАСТВОРИМОСТИ И ЭЛЕМЕНТАРНОМ
СОСТАВЕ [76] а
Класс Вода Эфир 10%-ная НС1 10%-ный NaOH 10%-ный NaHCOg Концентрирован• ная H2SO4
W + —
Е + +
Н — +
А — + —
С — + +
М — — .— —• —
S — — — — —
I — — — -
а + растворимый, — нерастворимый.
Класс W*. а) Содержат только С, И и О: двухосновные и многоосновные кисло-
ты, оксикислоты, полиоксифенолы и простейшие углеводы; б) содержат металл: соли
кислот и фенолов и смешанные металлорганические соединения: в) содержат азот-,
аммонийные и аминные соли органических кислот, аминокислоты, амиды, амины, ами-
нофенолы, нитрокислоты, нитрофенолы, семикарбазиды, семикарбазоны и мочевины;
г) содержат галоиды: галоид окис лоты, галоидоспирты, галоидальдегиды и т. д., галоид-
ацилы (при гидролизе); д) содержат серу, сульфоновые кислоты, меркаптаны; е) со-
держат галоид и азот: аминные соли галоидокислот; ж) содержат азот и серу: амино-
сульфоновые кислоты, бисульфаты слабых оснований, циансульфоновые кислоты и ни-
тросульфонозые кислоты.
Класс Е, а) Содержат только С, И и О: карбоновые кислоты, спирты, альдегиды
и кетоны, ангидриды, сложные и простые эфиры, полиоксифенолы; б) содержат азот:
амиды, амины, аминокислоты и аминофенолы, иитрокислоты и нитрофенолы; в) содер-
жат галоид: галои докис лоты и галоидофенолы; г) содержат серу: оксигетероцикличе-
ские соединения серы, меркаптаны, тиофенолы.
Класс Н. Амины **, аминокислоты, арил замещенные гидразины, N-диалкиламиды
и амфотерные соединения.
Класс С. а) Содержат только С, Н и О: кислоты и ангидриды; б) содержат азот:
ароматические аминокислоты, нитрокислоты, цианокислоты и полинитрофенолы; в) со-
держат галоид: галоидокислоты и полигалоидофенолы; г) содержат серу: сульфоно-
вые кислоты, сульфиновые кислоты, меркаптаны; д) содержат азот и серу: нитротио-
фенолы, сульфаты слабых оснований, сульфамиды; е) содержат серу и галоид:
галоидосульфокислоты,
Класс А. а) Содержат только С, Н и О: фенолы и енолы; б) содержат азот:
аминокислоты *** ****, нитрофенолы, амиды ***=% аминофенолы, цианофенолы, N-моноалкил-
ароматические амины, N-замещенные гидроксиламины, пара- и спжж-нитропарафины,
тринитроароматические углеводороды,оксимы и уреиды; в) содержат галоид: галоидо-
фенолы; г) содержат серу: меркаптаны и тиофенолы; д) содержат галоид и азот:
полинитрогалоидированные ароматические углеводороды и замещенные фенолы; е) со-
* Азот, галоиды и сера могут отсутствовать.
** Преимущественно первичные ариламины.
*** Преимущественно алифатический ряд.
**** Включая N-моноалкиламиды.
24
372
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
держат азот и серу, алкилсульфамиды, арилсульфамиды, аминотиофенолы, амино-
сульфоновые кислоты и тиоамиды.
Класс М *. а) Содержат азот: анилиды и толуидиды, амиды, нитроариламины,
нигроуглеводороды, диариламины, азо-, гидразо- и азооксисоединения, динитрофенил-
гидразины, нитрилы и аминофенолы; б) содержат серу: сульфиды, сульфоны, N-диал-
килсульфонамиды, тиоэфиры и производные тиомочевины.
Класс S. Спирты, альдегиды и кетоны, простые и сложные эфиры, ненасыщенные
углеводороды** и ангидриды.
Класс I. Углеводороды *** и их галоидопроизводные.
Таблица- 27
КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВАННАЯ НА КОНСТАНТЕ ИОНИЗАЦИИ
И ЭЛЕМЕНТАРНОМ СОСТАВЕ [81]
Индикаторная реакция а Класс Под- класс Индикаторная реакция a
А-I. Изменение цвета от Кислоты Ат Изменение индикатора В-1 от
пурпурного до или желтого В-П. Изменение зеленого цвета от Основания As Ai Aw Bi пурпурного до зеленого цвета Изменение индикатора А-11 от сине-фиолетового до красного цвета Изменение индикатора А-П от сине-фиолетового до желтого или дихроматического пур- пурного цвета Индикатор А-П не изменяется или изменяется до пурпур- ного цвета Индикатор В-П изменяется от
пурпурного до зеленого Не дает реакцию с инди- каторным реагентом Нейтральные вещества BW Nn No Nh желтого до сине-фиолетового цвета Индикатор А-П не изменяется или изменяется до пурпурного цвета
а См. ниже, раздел 3 об индикаторах.
Ат, амфолиты. (BwAt): соли At4~Bw; однозамещенные соли ароматических диами-
нов, однозамещенные соли дикарбоновых кислот, ароматические аминокислоты, гетеро-
циклические аминокислоты, двухосновные алифатические аминокислоты и сульфадиази-
ны. (ВWAW): соли А1+В1 и соли AW4~BW, однозамещенные соли смешанных диами-
нов и алифатических диаминов; однозамещенные соли фенолкарбоновых кислот, алифа-
тические аминокислоты, ароматические аминосульфамиды и аминофенолы. (B1AW);
* Перечисляются только главные представители класса.
** Все ненасыщенные моноциклические углеводороды и все ненасыщенные углево-
дороды, которые легко сульфируются.
**f* Включая большинство циклических углеводородов и все насыщенные алифати-
ческие углеводороды.
VII. Классификация неизвестных веществ
373
соли Aw+Bt, однозамещенные соли алифатических диаминов, однозамещенные соли
дигидрофенолов, алифатические аминофенолы, алифатические аминосульфамиды и
алифатические а-аминокислоты.
As, сильные кислоты. Не содержит S: галоидангидриды кислот, некоторые кар-
боновые кислоты и их ангидриды, полинитрофенолы, комплексы нейтральных соедине-
ний с сильными кислотами. Содержат S: бисульфаты оснований и амфолитов, хлор-
ангидриды сульфокислот, кислые сульфаты алкилов, сульфоновые кислоты и сульф-
амиды.
Aj, средние кислоты. Не содержат N и S: ангидриды карбоновых кислот, боль-
шинство легкогидролизующихся эфиров, карбоновые кислоты, Р-кетолактоны, цикли
ческие Р-дикетоны, триацилметаны, альдегиды фенолов, кетоны фенолов, полигалоидо-
фенолы и а-галоидэфиры. Содержит N: соли с Bw или амфолитами, ароматические
кислоты, нитрокарбоновые кислоты, нитрофенолы, динитрометаны, нитроамины, циано-
фенолы и некоторые циклические уреиды. Содержат S: тиофенолы, диалкилсульфаты
и сульфохлориды. Содержат N и 3: соли Bw или амфолитов, ароматические амино-
сульфоновые кислоты.
Aw, слабые кислоты. Не содержат К и 3: фенолы, p-кетоэфиры, Р-дикетоны, цик-
лические а-дикетоны, а-кетоальдегиды, трикетоны, хиноны, а-оксиальдегиды и а-окси-
кетоны, эфиры фенолов и некоторые алкилформиаты. Содержат N: соли или амфо-
литов, ациламинофенолы и т. д., алифатические гидроксамовые кислоты, первичные
и вторичные нитросоединения, некоторые ароматические винилоги нитрометана и т. д.,
оксимы (за исключением алифатических кетооксимов), имиды и уреиды. Содержат S:
меркаптаны. Содержат N и S: соли Bt или амфолитов, тиоамиды, тиоуреиды, арйлтио-
мочевины, арилизотиоцианаты, сульфамиды и алифатические аминосульфоновые
кислоты.
Bj, средние основания: соли слабых кислот, а также слабых кислот и амфолитов,
амидины, гуанидины и имидазолы, алифатические гидразины, первичные, вторичные
и третичные алифатические амины.
Bw, слабые основания: а-окиси, соли средних кислот или амфолитов, бетаины,
ароматические гидразины, азометины, алифатические кетоксимы, первичные аромати-
ческие амины, арилалкиламины, арилдиалкиламины и гетероциклические амины (бензоль-
ного типа).
Nn, N : S: Р, нейтральные соединения. Содержат N: соли сильных азотсодержа-
щих кислот, гуанидин и четвертичные аммониевые соли сильных кислот, гидразино-
производные карбонильных соединений, гидразосоединения, диариламины, триарилами-
ны, алкилнитриты, алкилнитраты, нитросоединения, нитрозодиалкиламины, нитрозо-
соединения, азо- и азооксисоединения, мочевины и уретаны, амиды и нитрилы, пирролы,
полигалоидароматические амины. Содержат 3: соли алкилсульфатов и сульфоновых
кислот, алкилсульфонаты, алкилсульфиты, тиоэфиры, дисульфиды, тиофены, сульфиды,
сульфоксиды, арилсульфонаты и сульфоны. Содержат N и S: гуанидинойые и четвер-
тичные аммониевые соли сульфатов, алкилтиомочевины, алкилизотиоцианаты, тиоцианаты
и ЬШ-диалкилсульфамиды. Содержат Р: фосфиты и фосфаты.
No, нейтральные соединения, содержащие кислород: алкиловые сложные эфиры
(но не фенолов), лактоны, альдегиды, кетоны, ацетали и паральдегиды, некоторые
хиноны, углеводы, спирты, сложные эфиры.
Nh, нейтральные углеводороды: олефины, ацетилены, циклопропаны, ароматиче-
ские углеводороды, диарилэфиры, некоторые арилалкилэфиры, триарилкарбинолы, фу-
раны, парафины и циклопарафины и галоидоуглеводороды*.
* Галоиды могут входить как дополнительные элементы в соединения всех отде-
лов данной классификации.
374
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
2. Методы исследования растворимости
Количество вещества, используемое для пробы на растворимость, изме
няется в зависимости от количества имеющегося в распоряжении вещества.
Если общее количество вещества больше 100 .иг, то для каждой пробы исполь-
зуют 0,5—15 мг на 0,15—0,5 мл растворителя. При использовании 15 мг
и более на пробу можно применять микропробирки; при работе с 5 мг исполь-
зуют капилляры диаметром 3—4 мм, вытянутые из трубки длиной 6—8 мм.
Если количество вещества не превышает нескольких миллиграммов, то для
каждой пробы используют около 0,1 мг на 3 К растворителя и пробу прово-
дят в капиллярах диаметром 1,5—2 мм. При использовании пробирок
растворитель добавляют порциями из градуированной пипетки и смесь
тщательно размешивают после добавления каждой порции тонкой стеклян-
ной палочкой, сделанной из капилляра, запаянного на одном конце. При
использовании в качестве сосуда для растворения капилляра диаметром
3—4 мм жидкое вещество вводят при помощи градуированной капиллярной
пипетки. Твердое вещество вводят в капилляр так же, как в капилляр для
определения точки плавления; растворитель добавляют градуированной
капиллярной пипеткой. Смесь размешивают капиллярной палочкой и через
несколько минут рассматривают через лупу. В случае жидкого вещества
на полное растворение указывает отсутствие мути и расслоения на две фазы.
Если же вещество твердое, то о полном растворении свидетельствует отсут-
ствие осадка на дне и стенках капилляра.
Для образцов в 0,1—0,5 мг в качестве сосуда для растворения исполь-
зуют капилляр с внешним диаметром около 1,5—2 мм и длиной 100—120 мм,
запаянный с одного конца. Твердое вещество отвешивают и вводят так же,
как и при заполнении капилляра для определения точки плавления. Жидкое
вещество вводят при помощи другого капилляра, открытого с обоих концов,
с внешним диаметром 0,2—0,4 мм и длиной 130—150 мм. Более узкий капил-
ляр осторожно вводят в сосуд для растворения, пока кончик не достигнет
дна, и одновременно вращают так, чтобы требуемое количество жидкости
(0,1—0,5 мг) стекало в более широкий капилляр. Растворитель добавляют
медленно из более узкого капилляра, Касаясь кончиком стенки сосуда для
растворения над веществом. Смесь осторожно перемешивают капиллярной
палочкой и центрифугируют. За растворением наблюдают при помощи лупы.
Растворимость определяют при комнатной температуре; смесь можно
слегка нагреть, однако прежде, чем приступить к определению раствори-
мости, смесь необходимо охладить до комнатной температуры. Растворители
для классификации растворимости (табл. 26) расположены в той последова-
тельности, в какой они должны быть использованы: вода, эфир, соляная
кислота, растворы едкого натра, соды и концентрированная серная кислота.
Первый класс растворимости принят условно. Для промежуточных соедине-
ний, таких, как слабые кислоты, амфолиты и слабые основания, данные,
полученные индикаторным методом и приведенные в табл. 27, могут быть
использованы для установления истинной классификации.
3. Установление классификации при помощи индикаторов
В системе классификации Дейвидсона [81] раствор индикатора служит
также в качестве растворителя. Состав индикаторов приведен в табл. 28.
Индикаторы хранят в темных склянках. 15—30 мг твердого вещества, истер-
того в тонкий порошок, или жидкости помещают в пробирку, при помощи
пипетки добавляют 0,5 мл индикатора и перемешивают смесь стеклянной
Литература
375
Таблица 28
СОСТАВ ИНДИКАТОРНЫХ РЕАГЕНТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СИСТЕМЕ
КЛАССИФИКАЦИИ ДЕЙВИДСОНА
Компонент Цвет Концен- трация, М Растворитель Состав реагента, мл
A-I А-II В-1 в-п
Ализарин Желтый 0,1 Метанол 25 — .— -—
Бромтимоловый Синий 0,1 » 25 25 — 25
Бромкрезоловый Пурпурный 0,1 — 37,5 — 37,5
Тимоловый Синий 0,1 Метанола — 25 — 25
Бензоазодифенил- Уксуспая’кис-
амин 0,1 лота — 25 —
Метиленовый Синий 0,1 То же * — — 10 —
Едкое кали 2 Метанол 25 25 — —
Соляная кислота Кон цен-
трирован-
ная — — 4,5 4,5
Метанол 425 887,5 — 933
Пиридин 500 — '1
Уксусная кислота Ледяная — — 960,5 —
а Содержит 0,3
МЛ 2 М КОН (в метаноле) на 100 мл.
палочкой. Изменение окраски устанавливают сравнением с окраской инди-
катора в контрольной пробирке, содержащей такое же количество реагента.
Затем вещество классифицируют согласно табл. 27. При использовании
капилляров применяют методику, описанную в предыдущем разделе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Е у г i n g, Anal. Chem., 20, 98 (1948).
2. Webb, Anal. Chem., 20, 100 (1948).
3. Peck, Anal. Chem., 22, 121 (1950); 23, 97 (1951); 24, 117 (1952); Stenger
и др., Anal. Chem., 25, 974 (1953).
4. Thorp, J. Soc. Chem. Ind., 65, 414 (1946).
5. C r a i g, J. Biol. Chem., 150, 33 (1943); 155, 519 (1944).
6. С r a i g и др., J. Biol. Chem., 161, 321 (1945).
7. С r a i g и др., Science, 103, 587 (1946).
8. Cr a i g и др., J. Biol. Chem., 168, 665 (1947).
9. W i 1 1 i a m s о n, С r a i g, J. Biol. Chem., 168, 687 (1947).
10. Craig L. C-, Craig D., «Extraction and Distribution» в кн. W e i s s b e r-
g e r, ed. Technique of Organic Chemistry, Vol. Ill, Interscience, New York-
London, 1950, p. 253.
11. F e i g 1, Spots Tests, Vol. II, Organic Applications, 4th ed., Elsevier, New York-
Houston, 1954.
12. Campbell, Quantitative Organic Chemistry, Van Nostrand, New York, 1939.
13. C h e г о n i s, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New Ybrk, 1947.
14. Davidson, J. Chem. Ed., 19, 221 (1942).
15. Huntress, «Identification of Organic Compounds», Tables of Data on Selected
Compounds of Order III, Wiley, New York, 1948.
376
Гл. XIV. Микрометоды характеристики соединений
• 16. Huntress, Mulliken, «Identification of Pure Organic Compounds», Tab-
les of Data on Selected Compounds of Order I, Wiley, New York, 1941.
17. Kam m, Qualitative Organic Analysis, Wiley, New York, 1922.
18. Me E 1 v a i n, Characterization of Organic Compounds, Macmillan, New York,
1945.
19. M i d d 1 e t о n, Systematic Qualitative Organic Analysis, Arnold, London, 1943.
20. Mulliken, The Identification of Pure Organic Compounds, Wiley, New York,
4 vols., 1904—1922.
21. Rosentha ler, Der Nachweis organischer Verbindungen, Enke, Stuttgart, 1923.
22. Schneider, Organic Qualitative Microanalysis, Wiley, New York, 1946.
23. S h r i n e r, F u s о n, The Systematic Identification of Organic Compounds, Wiley,
New York, 1948.
24. S t a u d i n g e r, Anleitung zur organischen qualitativen Analyse, Springer, Ber-
lin, 1925.
25. К о f 1 e г, К о f 1 e r, Thermo-Mikromethoden zur Kennzeichung organischer
Stoffe, Verlag Chemie, Weinheim/Bergstr., 1954.
26. a) Me С г о n e, S m e d a 1, G i I p i n, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 578 (1946);
6) McCrone, Anal. Chem,, 21, 436 (1949); в) McCrone, Mikrochemie, 38,
476 (1951).
27. Chamot, Mason, Handbook of Chemical Microscopy, 2nd ed., Vol. 11, Wiley,
New York, 1940.
28. Mitchell, Anal. Chem., 21, 449 (1950).
29. J e 1 1 e y, «Microscopy», в кн. Weissberger, ed., Physical Methods of Orga-
nic Chemistry, Vol. I of Technique of Organic Chemistry, 2nd ed., Interscience,
New York—London, 1949, Part I, Chapter 15. Есть русский перевод.
30. Peacock, «Determination of Crystal Form», в кн. Weissberger, ed.,
Physical Methods of Organic Chemistry, Vol. I of Technique of Organic Chemistry,
2nd ed., Interscience, New York—London, 1949, Part I, Chapter 16- Есть рус-
ский перевод.
31. D о n п a у, «Crystallochemical Analysis», в кн. Weissberger, ed., Physical
Methods of Organic Chemistry, Vol. I of Technique of Organic Chemistry, 2nd
ed., Interscience, New York—London, 1949, Part I, Chapter 17.
32. Blohm, Mikrochemie, 37, 322 (1950).
33. Schneider, Qualitative Organic Microanalysis, Wiley, New York, 1946, p. 78.
34. Goetz-Lu thy, J. Chem. Ed., 26, 159 (1949).
35. Gilpin, Anal. Chem., 23, 365 (1951).
36. McCrone и др., Microscopic Examination of High Explosives and Boosters,
Final Report to Div. 8, N.D.R.C. of O.S.R.D., Aug. 1, 1944.
37. Gilpin, McCrone и др., J. Am. Chem. Soc., 70, 208 (1948).
38. Cassidy, Adsorption and Chromatography, Vol. V of this Series, Interscience,
New York—London, 1951; Strain, Chromatographic Adsorption Analysis,
Interscience, 1945; Zechme ister, Progress in Chromatography, Wiley, New
York, 1950; Brimley, Barrett, Practical Chromatography, Reinhold,
New York, 1953; Kunin, Myers, Ion Exchange Resins, Wiley, New York,
1950; Lederer E., Lederer M., Chromatography, Elsevier, New York—
Houston, 1953-
39. Cassidy, Adsorption and Chromatography, Vol. V of this Series, Interscience,
New York—London, 1951; Block, deStrange, Zweig, PaperChromato-
graphy, Academic Press, 1952; Brimley, Barrett, Practical Chromato-
graphy, Reinhold, New York, 1953; Lederer E., Lederer M., Chromato-
graphy, Elsevier, New York—Houston, 1953; Pollard, McOmie, Chromato-
graphic Methods of Inorganic Analysis, with Special Reference to Paper Chro-
matography, Butterworth, London, 1953.
Литература
377
40. Rockland, Dunn, Science, 109, 539 (1949).
41. P a t t о n, C h i s m, Anal. Chem., 23, 1683 (1951); P a t t о n, J. Chem. Ed., 28,
629 (1951); Bull, Hahn, Baptist, J. Am. Chem. Soc., 71, 551 (1948);
Mueller, Clegg, Anal. Chem., 21, 192 (1949); Block, Anal. Chem., 22,
1328 (1950).
42. Emich, Schneider, Microchemical Laboratory Manual, Wiley, New York,
1932, p. 112.
43. В e n n e t t, Gould, Swift, Niemann, Anal. Chem., 19, 1035 (1947);
21, 1582 (1949).
44. Unterzaucher, Ber., B73, 391 (1940); E 1 v i n g, L i g e t t, Chem. Rev.,
34, 139 (1944); Ki r c h e n b a um, Streng, Anal. Chem., 25, 638 (1953).
45. Goerdeler, Domgorgen, Mikrochemie, 40, 212 (1952).
46. Kain z, Resch. Mikrochemie, 39, 75 (1952).
47. Campbell, Campbell, J. Chem. Ed., 27, 261 (1950); См. также S te i n m a n n,
List of Microchemical Publications, 1939—1949, Mikrochem. Acta, 5—6, 534
(1953).
48. Sieverts, Hermsdorf, Z. ang. Chem., 34, 3 (1921).
49. Barnebey, J. Am. Chem. Soc., 36, 1092 (1954).
50. Anderson, Z. anal. Chem., 55, 459 (1916).
51. Stamm, J. Pharm. Chem., 30, 203 (1924), *
52. F e i g e, Spot Tests, Vol. II, Organic Applications. 4th ed., Elsevier, New York-
Houston, 1954.
53. Hahn, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 17, 199 (1945); Bussman n, Helv. Chim.
Acta, 32, 235 (1949).
54. Wilson, W i 1 s о n, J. Chem. Soc., 1939, 1956; L 1 a c e r, Chem. Ab., 42, 839—
839 (1948).
55. Meyer, Analyse und Konstitutionsermittlung organischer Verbindungen, 6th
ed., Springer, Berlin, 1938, p. 166.
56. Gilman, Kirby, J. Am. Chem. Soc., 51, 1575 (1929).
57. R u i g h, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 250 (1939).
58. Stenger, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 121 (1939).
59. Hayman, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 470 (1939).
60. Barkenbus, Baker, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 135 (1937).
61. F о u 1 k e, Schneider, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 104 (1938).
62. Tucker, J. Chem. Ed., 22, 212 (1945).
63. Wilson, Analyst, 63, 332 (1938).
64. Swift, Niemann, «А System for the Ultimate Analysis of Chemical Warfare
Agents», published by Chemical Warfare Service, U.S.A., and deposited with
the American Documentation Institute, 1719 N. Street N. W., Washington D. C.
65. В e n e d e t t i-P i c h 1 e r, Microtechnique of Inorganic Analysis, Wiley, New
York, 1942.
66. Wilson, Analyst, 65, 405 (1940).
67. Stone, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 5, 220 (1933).
68. Belcher и др., Mikrochemie, 40, 76 (1952).
69. Kam m, Qualitative Organic Analysis, 2nd ed., Wiley, New York, 1932.
70. S t a u d i n g e r, Anleitung zur organischen qualitativen Analyse, Springer
Berlin, 1925.
71. Shrine r, Fuson, Identification of Organic Compounds, 3rd. ed., Wiley, New
York, 1948, p. 58—85.
72. C heronis, E n t r i k i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 96—112.
73. Branch, Calvin, The Theory of Organic Chemistry, Prentice-Hall, New
York, 1941.
74. Gilman, Organic Chemistry, 2nd ed., Wiley, New York, 1943.
378
Гл. XIV. Микро методы характеристики соединений
75. Hammett, Physical Organic Chemistry, McGraw-Hill, New York, 1940.
76- Hildebrand, Solubility of Non-electrolytes, 2nd ed., Reinhold, New York,
1936.
77. R e m i c k, Electronic Interpretation of Organic Chemistry, Wiley, New York, 1943.
78. S i d g w i c k, The Electronic Theory of Valence, Oxford Univ. Press, London,
1929.
79. Waters, Physical Aspects of Organic Chemistry, Routledge, London, 1937.
80. W h e 1 a n d, The Theory of Resonance, Wiley, New York, 1944.
81. Davidson, J. Chem. Ed., 19, 221 (1942).
ГЛАВА
XV
ПРОБЫ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ
I. ВВЕДЕНИЕ
Пробы на функциональные группы проводят с целью ограничения числа
химических классов, к которым может принадлежать вещество, а также для
установления определенного класса, к которому принадлежит вещество.
На основании всех полученных данных можно выбрать такое соединение, ко-
торое наиболее близко подходит к неизвестному веществу. Необходимо иметь
в виду следующие ограничения для этих проб: 1) только немногие реакции
специфичны для одной функциональной группы; 2) многие реактивы имеют
тот недостаток, что они реагируют с большинством членов гомологического
ряда, но не со всеми; 3) большинство реактивов вступает в тот же тип реак-
ции с членами более чем одного класса веществ. Большое значение в микро-
анализе имеет тот факт, что все реакции обладают определенным пределом
чувствительности. Проба может быть положительной при концентрации
вещества 10 у/мл, однако одновременно она может быть отрицательной при
концентрации 1 у!мг.
Из нескольких сот проб, описанных в литературе, для определенных
функциональных групп здесь выбраны только те, которые соответствуют
классификации, приведенной в табл. 26 и 27, и пригодны для работы с микро-
количествами. Однако следует подчеркнуть, что имеется мало реакций,
характерных только для данной функциональной группы, и что для класси-
фикации данного вещества требуется более чем одна реакция. Дополнитель-
ные сведения о пробах на функциональные группы читатель может получить
в работе Фейгля [1]. Избирательность, специфичность и надежность микро-
скопических реакций подробно рассмотрены и критически оценены в работе
Гиллиса, Малиссы и Хана [2].
Существует несколько количественных характеристик, которые позво-
ляют идентифицировать неизвестное вещество после его отнесения к опре-
деленному классу; например, для алифатической карбоновой кислоты сле-
дует определить число нейтрализации или константу Дюкло [3], т. е коэф-
фициент распределения между водой и эфиром. Аналогично этому число
омыления эфира и йодное число глицерида имеют определенную цен-
ность при характеристике сложного эфира 14] и ненасыщенных соеди-
нений.
Большую ценность часто представляют хроматографические пробы,
в особенности если неизвестное вещество представляет собою смесь соеди-
нений одного и того же класса с близкими физическими константами (см.
гл. XIV, раздел V).
380
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
После того как неизвестное вещество отнесено к определенному классу,
изучают свойства данной группы органических соединений и выбирают тот
член группы, свойства которого ближе всего совпадают со свойствами
неизвестного вещества. Особенно большую помощь оказывают такие физи-
ческие константы, как точка плавления, точка кипения, плотность и пока-
затель преломления. Если, например, неизвестное вещество является твер-
дым первичным ароматическим амином ст. пл. 113—114°, то для сравнения
из литературы подбирают твердые ариламины с температурой плавления
в пределах ПО—115° (см. 1120—1301, гл. IV, раздел 1,9). Подобным образом
часто возможно условно идентифицировать неизвестное вещество. При суще-
ствовании нескольких ариламинов с температурой плавления между 112—
114° для идентификации неизвестного вещества используют приготовление
его производных, как описано в гл. XVI; в некоторых случаях можно
обойтись без приготовления производных. Так, в описанном выше случае
с ариламином можно быстро установить, является ли неизвестное веще-
ство м-нитроанилином (т. пл. 114°) или р-нафтиламином (т. пл. 112°), путем
определения точек плавления смесей исследуемого материала с каждым из
этих веществ. Получение производных органических веществ подробно
описано в гл. XVI.
11. ВЫБОР ПРОБ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ
1. Выводы
Перед проведением пробы на функциональную группу необходима
некоторая систематизация имеющихся данных. Опытный исследователь
обычно может легко решить, какие пробы следует произвести, основываясь
на а) элементарном составе вещества и его классификации по растворимо-
сти и б) данных, полученных при проведении предварительных испытаний.
Например, если вещество окрашено и содержит только углерод, водород
и кислород, то микроскопическое исследование (форма кристаллов и плав-
ление) поможет решить, есть ли необходимость проводить пробу на хинон.
С другой стороны, наличие серы и растворимость в 10%-ном растворе би-
карбоната натрия указывают на присутствие в веществе сульфогруппы.
Для того чтобы с минимальным числом проб классифицировать неизвестное
вещество, на основании табл. 29 последовательно проводят наиболее
вероятные пробы.
Таблица 29
ВЫБОР ПРОБЫ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ ГРУППУ®
Класс соединений Функциональная группа® Рекомендуемые пробы*
Ацетали R-CH(OR')2 (17), (20)
Карбоновые кислоты R—COOH . (31), (15)
Ангидриды кислот (RCO2)O (31), (15)
Ацил- и ароилгалоиды R—COX® (37), (15)
Дикарбоновые кислоты R=(COOH)2 (31), (33), (15)
Сульфоновые и сульфи- новые кислоты R—(SO3H) R—(SO2H) } (2), (15) 1 J
Спирты R OH (1), (36), (15), (17), (9), (23), (42), (19)
Продолжение табл. 29
Класс соединений Функциональная группа^ Рекомендуемые пробыД
Альдегиды R—СНО (24), (40), (10), (18), (17),
(32), (12), (29), (23), (38),
(6), (21), (41)
Амины, первичные R—NH3 (31), (1), (8), (39), (11)
Амины, вторичные r2=nh (1). (39)
Амины, третичные Rs = N (1)
а-Аминокислоты R—CH(NH2)COOH (26)
Аминофенолы Ar(OH) (NH2) (40), (28)
Амиды, имиды и суль- R—CONH2; R=(CO)2NH
фонамиды R—SO2NH3 } (2), (20), (15), (17)
Ароматические или бен- CeH5—R (4)
зоидиые
Азо- и азоксипроизвод- Ar—No—Ar
ные Ar—N(O)N—Ar } (35)
Углеводы R—(CHOH)nCHO 1 (5), (25), (30), (17), (40),
R—(CHOH)riCOCH2OH J (10), (32), (41)
Еиолы R-C(OH)=CHR' (36), (14)
Г Сложные эфиры R-CO(OR') (9), (15), (17), (20)
^Простые эфиры R—0—R' (13), (17), (15), (3)
Г ликоли R—CH(OH)CH(OH)R' (9), (30), (37)
Галоидосоединение (ал- R—XB (37)
килгалоиды, галоид-
ные кислоты и арома-
тические \ нитрогало- К
иды)
Г идразины R—NHNH2 (29)
Оксикислоты R— CHOHCOOHr (31), (15), (9), (36)
Гидразоны и семикарба- R2=C=NNH—R' (20)
зоны
Кетоны r2=co (17), (12), (6), (21), (23), (29),
(32), (38)
Нитрилы R—CN (20), (2)
Нитро- и нитрозосоедине- R—N02; R—NO (16), (35)
НИЯ
Оксимы R=NOH (20)
Фенолы ArOH (27), (28), (14), (23), (33),
(•40), (9)
Сульфоны и тиоэфиры R—S02—R'; R—S-R' (2)
Тиолы R-SH (2), (36)
Ненасыщенные соедине- R—CH=CH—R' (7), 34)
НИЯ
Продолжение табл. 29
Класс соединений
Функциональная группа®
Рекомендуемые пробы А
Различные:
а) соединения, содер-
жащие или обра-
зующие после
окисления СН3СО-
группу
б) соединения, содер-
жащие активный
водород
СН3СО-
=NH
я) Наряду с вышеуказанными пробами для характеристики функциональных групп необходимо
справляться в соответствующем разделе гл. XVI, в которой речь идет о получении производных
этих групп, так как в отдельных случаях приводятся специфические пробы, описанные в новейшей
литературе.
6) Функциональная группа соединена с радикалами R, R' или Аг. Однако многие функциональ-
ные органические соединения иногда трудно представить единственной формулой.
в> Х=С1, Вг.
г) Гидроксильная группа может занимать не только а-, но и другое положение.
Л) Цифры, заключенные в скобки, представляют собой ссылки на номера опытов, описанных
в части III настоящей книги (см. табл. 30).
ПРОБЫ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ
Таблица 30
№ пробы Проба (реактив) № пробы Проба (реактив)
(1) Хлорангидрид (21) Солянокислый гидроксиламии
(2) Сплавление со щелочью (22) Йодоформ
(3) Алкоксильная группа (23) Окисление йодной кислотой
(4) Хлорид алюминия на ароматиче- (24) Метон
скую структуру (25) Проба Молиша
(5) Антрон (26) Нингидрин
(6) Бензосульфогидроксамовая кис- (27) Азотистая кислота
лота (28) Азотная кислота и азотнокислая
(7) Бром ртуть
(8) Карбиламин (29) п-Нитрофенилгидразин
Нитрат церия (30) Окисление надйодной кислотой
(9) Ион меди (31) Проба на pH
(Ю) Диазотирование (32) Фенилгидразин
(11) 2,4-Динитрофенилгидразин (33) Фталеин
(12) Этерификация (34) Перманганат калия
(13) Хлорид железа (III) (35) Восстановление
(14) Гидроксамат железа (III) (36) Замещение водорода
(15) Гидроокись железа (II) (37) Образование галоидного серебра
(16) Хлорное железо и роданид (38) Бисульфит натрия
(17) Фуксин (39) Нитропруссид натрия
(18) Соляная кислота и хлористый (40) Проба Толленса
(19) цинк (41) Тетразолий
Гидролиз (42) Ксантат
(20)
III. Методы проведения проб
383
В табл. 29 приведены наиболее важные функциональные группы и клас>
сы органических веществ вместе с различными пробами, которые можно
использовать для их обнаружения. Число в скобках, которое следует за соот-
ветствующей пробой в последней колонке табл. 29, является порядковым
номером пробы в списке, приведенном в табл. 30. Следует отметить, что
некоторые пробы, например на pH (31) с хлорным железом и роданидом (17),
проба с хлоридом алюминия на бензольную структуру (4), с бромом (7)
и перманганатом (34), пробы на активные ненасыщенные связи необходимо
проводить в первую очередь, поскольку они указывают на наличие или от-
сутствие в смеси ряда классов веществ.
2. Общие указания к пробам на функциональные группы
Пробы на функциональные группы основаны на химических реакциях
между исследуемым веществом и реактивом, причем происходит изменение
окраски испытуемой смеси или разделение фаз (выпадение кристаллов или
образование газа). Очевидно, что при уменьшении количества реагирую-
щих веществ до определенного предела наступает момент, когда трудно
или совсем невозможно установить изменение окраски или разделение фаз.
Это объясняется не только уменьшением скорости реакции, но и пределом
видимости. Чувствительность различных функциональных групп [57]
можно выразить пределом идентификации, т. е. количеством микрограмм
вещества, которое можно обнаружить, и пределом концентрации, т. е.
степенью разбавления, при которой проба еще положительна. Получить на-
дежные данные для общей пробы на функциональные группы невозможно,
так как члены гомологического ряда сильно различаются как по пределам
идентификации, так и по пределам концентрации относительно каждой
пробы. Тем не менее была сделана попытка дать пределы идентификации для
большинства проб, приведенных в табл. 30.
При- исследовании функциональных групп пользуются двумя общими
методами. В одном из них применяют микропробирку длиной 7,5 см с пло-
ским дном (описанная в гл. I, раздел III, 1) и0,1— 0,5лы (2—Юкапель)
исследуемого раствора или жидкости и реагента. В другом методе используют
капилляры диаметром 1,5—2 мм и длиной НО—120 мм, как описано при
определении растворимости вещества (гл. XIV, раздел V^, 2). Последний
метод рекомендуется при наличии лишь нескольких миллиграммов иссле-
дуемого вещества. После внесения реагентов в капилляр смесь центрифу-
гируют, а затем размешивают стеклянной палочкой. Наблюдения проводят
или при помощи лупы, или в некоторых случаях под микроскопом. В ряде
случаев чувствительность пробы увеличивается при использовании капель-
ного анализа на фильтровальной или реактивной бумаге [1].
III. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОБ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ
1. Проба с хлорангидридами. Среди хлорангидридов, которые можно
использовать в качестве реактивов (ацетилхлорид, бензоилхлорид и бензол-
сульфохлорид), первые два не представляют большой ценности для иденти-
фикации окси- и аминогрупп в микроколичествах вещества, однако могут
быть использованы для приготовления производных амино- или оксйсоеди-
нений (гл. XVI). Бензолбульфохлорид, известный под названием реактива
Хинсберга [5], применим в большинстве случаев для отличия первичных,
вторичных и третичных аминов. Этот реактив вступает в реакцию с первич-
ными и вторичными аминами, но не реагирует с третичными аминами. Заме-
384 Гл. XV. Пробы на функциональные группы
[ценные сульфонамиды, образующиеся из первичных аминов, растворимы
в разбавленном растворе едкого натра, в то время как сульфамиды, получен-
ные из вторичных аминов, не растворимы в нем.
КЮлге неизвестного амина в микропробирке капиллярной пипеткой
добавляют20 Л бензолсульфохлорида; смесь встряхивают 2 мин., проверяют,
не выделилось ли твердое производное, и затем подщелачивают, добавляя
100 X (0,1 мл) 10%-ного раствора едкого натра. Пробирку осторожно на-
гревают, перемешивая содержимое тонкой стеклянной палочкой. Если все
исходное вещество растворилось, то это первичный амин. Если остался
твердый или жидкий остаток, то добавляют 0,5—1 мл эфира и пробирку
центрифугируют. Эфирный слой переносят при помощи капиллярной пипет-
ки в другую пробирку, эфир испаряют, при этом получают третичный амин,
который мог присутствовать в остатке. Затем к остатку добавляют около 0,2 мл
25%-ной соляной кислоты. Если остаток растворим в кислоте, то это, ве-
роятно, третичный амин, который не прореагировал с кислотой; если же
остаток нерастворим в кислоте, то это, по-видимому, вторичный амин. Ана-
логично любой твердый остаток, остающийся в реакционной пробирке после
экстракции эфиром, представляет собой бензолсульфамид вторичного
амина, нерастворимый в щелочи.
Область применения. Микроразделение первичных, вторичных и тре-
тичных аминов описано подробно в гл. XVI, раздел VI, 5.
2. Сплавление со щелочью. Аппаратура показана на рис. 134 (гл. III,
стр. 138). 1—10 мг или менее исследуемого вещества смешивают на дне про-
бирки с 0,2—0,3 г порошкообразного едкого натра, полученного растира-
нием таблетки. В верхний конец пробирки вставляют микрохолодильник,
предварительно поместив каплю воды в «чашечку» микрохолодильника.
Нагревают осторожно дно пробирки до расплавления смеси, оставляют
ее в расплавленном состоянии на 1—2 мин. и затем дают ей остыть. Капельки
конденсата извлекают из «чашечки» и испытывают й микропробирке на
аммиак, амины, сероводород и двуокись серы. Пробу на сероводород следует
проводить с небольшим количеством растертого остатка сплава. Проба на
сульфид-ион описана в гл. XIV, раздел VI, 2В. Для открытия двуокиси серы
около 50 мг остатка помещают в ту же пробирку, что была использована для
щелочного сплавления. В «чашечку» холодильника помещают небольшое
количество свежеосажденного гидрата окиси никеля. Затем добавляют к
остатку 1—2 капли 6 н. соляной кислоты и пробирку нагревают. Выделе-
ние сернистого газа вызывает изменение зеленой окраски гидроокиси никеля
на серую или черную вследствие образования окиси никеля. Для подтвер-
ждения пробы гидроокись никеля обрабатывается в микропробирке каплей
ацетата бензидина, приготовленного растворением бензидина в уксусной
кислоте. Появление голубой окраски объясняется образованием бензиди-
нового голубого при действии окиси никеля на бензидин [6].
Область применения. Сульфиновые и сульфоновые кислоты и сульфоны
выделяют двуокись серы при сплавлении с едким натром. Тиоэфиры обра-
зуют щелочные сульфиды, а сульфамиды дают и двуокись серы и аммиак.
При тщательном выполнении пробы можно получить положительные резуль-
таты с 50—100 у вещества.
Если образуется только аммиак, то исходное вещество представляет
собой амид или нитрил. Лучшие результаты в этом случае получают при
умеренном нагревании в пробирке 0,1 мл глицерина и 0,3 г едкого натра
с веществом в течение 10 мин. Выделяющийся аммиак растворяется в воде,
налитой в «чашечку» холодильника, и может быть обнаружен реактивом Нес-
слера.
III. Методы проведения проб
385
3. Проба на алкоксильную группу [7]. Эта проба является модифика-
цией метода Цейзеля для количественного определения алкоксильных
групп. Ее легко приспособить для качественного открытия метокси-, этокси-
и пропоксигрупп в простых и сложных эфирах, ацеталях или в таких слож-
ных соединениях, как кодеин и другие алкалоиды. Проба основана на от-
щеплении алкоксильной группы йодистоводородной кислотой с образованием
алкилйодида. Пары алкилйодида пропускают через фильтр для удаления
мешающих примесей и приводят в контакт с фильтровальной бумагой, про-
питанной нитратом ртути; при этом образуется йодистая ртуть с характер-
ной окраской киновари.
Для приготовления фильтра или пористой пробки два куска марли шири-
ной в 5—8 см и длиной 45,5 см складывают вдвое так, чтобы образовались
полоски длиной 23 см. Полоски укладывают на стекло и тщательно пропи-
тывают 5 мл специального раствора (см. ниже) из пипетки. Необходимо про-
следить, чтобы полоски не скручивались; затем марлю сушат в теплом поме-
щении или оставляют на ночь. Раствор для пропитывания приготовляют
в мерном цилиндре на 100 мл', к раствору 1 г ацетата свинца в 10 мл воды и
60 мл 1 н. раствора едкого натра добавляют раствор 5 г тиосульфата натрия
в 10 мл воды и 1 мл глицерина и водой доводят объем смеси до 100 мл.
К исследуемому веществу (5—10 мг) в пробирке из стекла пирекс раз-
мерами 16X150 мм добавляют 0,5 мл ледяной уксусной кислоты, 0,5 мл
йодистоводородной кислоты (57%) и для облегчения кипения—кусочек
неглазированного фарфора. Полоску марли свертывают в виде цилиндра
и вращательным движением вводят в пробирку. Когда большая часть «проб-
ки» введена в пробирку, ее поворачивают в обратном направлении так,
чтобы фильтр плотно, не оставляя щелей, закрыл пробирку. Затем «пробку»
вводят внутрь на расстояние 4—5 см от края пробирки, над ней помещают
слой негигроскопичной ваты толщиной 2—3 мм. На слой ваты помещают
кусочек фильтровальной бумаги (2X10 мм), сложенный продольно вдвое
и увлажненный насыщенным раствором нитрата ртути в 2 %-ной азотной
кислоте.
Пробирку нагревают в течение 10 мин. на масляной бане при 120—130°.
Пары поднимаются постепенно вверх, и окраска фильтровальной бумаги
изменяется от оранжевой до кроваво-красной в случае, если проба положи-
тельна. Кроваво-красная окраска может появиться в виде четкой полосы
на светло-оранжевом фоне. Устойчивая желтая окраска является признаком
отрицательной или сомнительно положительной пробы.
Область применения. Эта проба надежна для определения алкоксиль-
ных групп, содержащих менее 4 атомов углерода. Некоторые бутоксиль-
ные производные дают эту же пробу, другие—не дают. Сера часто мешает
проведению пробы, хотя плюмбит в фильтре связывает большую часть сер-
нистых соединений. Предел идентификации около 10 мг.
4. Проба с хлористым алюминием на ароматическую структуру-В мик-
ропробирку длиной 7,5 см помещают 5 мг или менее исследуемого вещества,
0,5 мл сухого четыреххлористого углерода или хлороформа и вносят при
помощи микрошпателя 10—20 мг безводного хлористого алюминия так,
чтобы большая часть соли оказалась на внутренней стенке пробирки над
уровнем жидкости. Затем пробирку наклоняют и увлажняют соль раство-
ром. В присутствии ароматических соединений соль окрашивается, однако
в растворе развитие окраски может проходить медленно.
Область применения. Проба основана на предложенной Фриделем
и Крафтсом реакции ароматических соединений с хлороформом или четырех-
хлористым углеродом в присутствии хлористого алюминия с образованием
25 За каз Ns 1 19
386
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
окрашенных продуктов. Однако она не вполне надежна, так как даже в от-
сутствие ароматических соединений возможно появление желтой, пурпур-
ной или фиолетовой окраски в случае соединений, содержащих бром или йод.
Как правило, ациклические соединения не вызывают окраски, в то время
как простые ароматические углеводороды и их галоидопроизводные дают
желто-оранжевую или красную окраску, бициклические соединения реаги-
руют с образованием голубой или пурпурной окраски; ароматические
соединения с более сложными структурами, например антрацен, образуют
продукты зеленого цвета.
5. Проба с антроном [8—12]; Реактив представляет собой 0,1%-ный
раствор антрона в концентрированной серной кислоте. В пробирку наливают
0,5 мл реактива и осторожно наслаивают капиллярной пипеткой 0,5 мл
водного раствора или суспензии 1 мг исследуемого вещества. Проба считается
положительной, если после смешения появляется темно-синее до сине-зеле-
ного окрашивание. Конечная концентрация серной кислоты не должна быть
менее 65%. Было высказано предположение, что реакция проходит через
первоначальную стадию образования фурфурола или одного из его произ-
водных, а именно 5-оксиметилфурфурола. Последний образуется из сахара
при отщеплении молекулы воды за счет гидроксильных групп второго и
третьего атомов углерода, причем гидроксил остается у второго атома угле-
рода. Это хорошо согласуется с тем, что фенилозазон D-глюкозы, фенилозо-
триазол D-глюкозы, D-глюкозон и 2-дезоксирибоза дают отрицательную
пробу, в то время как с фенилгидразоном D-маннозы проба положительна.
6. Проба с бензолсульфогидроксамовой кислотой [13]. Реактив пред-
ставляет собой 5%-ный раствор бензолсульфогидроксамовой кислоты в ме-
таноле, полученный при растворении 50 мг кислоты в 0,5 мл метанола.
К 0,2 мл реактива добавляют каплю или кристаллик исследуемого вещества,
а затем 0,1 мл 2 н. спиртового раствора едкого натра или кали. Смесь нагре-
вают почти до кипения, дают остыть и подкисляют разбавленной соляной
кислотой. Добавление капли раствора хлорного железа вызывает красное
окрашивание, если проба положительна.
Область применения. Возникновение окраски наблюдается в случае
большинства альдегидов и только с немногими кетонами.
о-Нитробензальдегиды и n-оксиальдегиды не дают положительной
пробы. Предел идентификации пробы 0,05—0,1 мг.
7. Проба с бромом. Реактив представляет собой 1%-ный раствор брома
в четыреххлористом углероде. Для испытания 5 мг исследуемого вещества
растворяют в 0,5л/,г четыреххлористого углерода или ледяной уксусной
кислоты, затем по каплям при постоянном встряхивании добавляют' реак-
тив до прекращения обесцвечивания брома. Если для образования отчетли-
вой окраски раствора без выделения бромистого водорода требуется более
2 капель раствора брома, то это указывает на наличие активных ненасыщен-
ных связей. Бромистый водород нерастворим в четыреххлористом углероде,
его выделение можно обнаружить по облачку, образующемуся при проду-
вании над раствором влажного воздуха при помощи капиллярной пипетки.
Область применения. Большинство соединений с ненасыщенными свя-
зями легко присоединяет бром. Однако радикалы, связанные с ненасы-
щенными атомами углерода, могут изменить скорость присоединения брома
и обесцвечивание раствора брома может замедлиться. При пробах на актив-
ную ненасыщенную связь рекомендуется использовать как реакцию обес-
цвечивания брома, так и реакцию обесцвечивания раствора перманганата.
Если обе пробы положительны, то это указывает на присутствие активной
ненасыщенной связи.
III. Методы проведения проб
387
При выделении бромистого водорода обесцвечивание раствора брома
может быть всецело обусловлено реакцией замещения. Вещества, содержащие-
активные метиленовые группы, енолы, фенолы, амины, многие карбониль-
ные соединения, а также ариловые эфиры, бромируются с выделением,
бромистого водорода с разной степенью легкости.
8. Карби ламиновая проба. Проба служит для открытия первичных ами-
нов. Реактивами служат хлороформ и 1 н. или 2 н. раствор едкого кали
в метаноле. 0,1—1 мг первичного амина помещают в микропробирку и до-
бавляют при помощи капиллярной пипетки 1 каплю хлороформа. Затем
добавляют 1 каплю спиртового раствора едкого кали. Пробирки нагревают
на водяной бане. Проба положительна, если появляется характерный запах
карбиламина RNC.
Область применения. Проба более применима для открытия высоко-
кипящих аминов, чем низкокипящих алифатических аминов. Однако при
проведении пробы с низшими алифатическими аминами можно получить
отчетливый запах карбиламина, если закрыть пробирку и дать ей постоять
при комнатной температуре в течение 10 мин. Поскольку предел идентифи-
кации составляет 50 у или даже меньше, пробу можно использовать для
обнаружения примесей первичных аминов в других аминах.
9. Проба с нитратом церия [14]. Реактив приготовляют растворением
1 г комплексной соли (NH4)2Ce(NO3)6 в 2,5 мл теплой 2 н. азотной кислоты.
Около 20—25 мг исследуемого вещества растворяют в 0,2 мл воды или
диоксана. Одну или две капли этого раствора добавляют в микропробирку,
содержащую 0,5 мл реактива, или 1—2 мг исследуемого вещества помещают
в микропробирку с 1—2 каплями диоксана или воды и добавляют к этому
раствору 0,5 мл реактива. В случае положительной пробы появляется крас-
ное окрашивание.
Область применения. Спирты, гликоли, оксикислоты, оксиэфиры и ок-
сиальдегиды или оксикетоны, содержащие 10 или менее атомов углерода,
дают с этим реагентом красную окраску. Более высокомолекулярные веще-
ства не вызывают интенсивной окраски. Фенолы дают коричневую или зеле-
новато-коричневую окраску или осадки. Ароматические амины и их соли,
а также соединения, содержащие хромофорные группы или группы, кото-
рые при окислении переходят в хромофорные, мешают реакции, образуя
осадки или окрашенные продукты. Предел идентификации около 0,5 мг.
10. Проба с ионом меди. Под этой пробой понимают применение реак-
тивов Бенедикта [15] и Фелинга [16], в которых содержится ион меди в ще-
лочной среде, причем первый раствор более щелочной, чем второй.
Для приготовления раствора Бенедикта 1,7 г тонкорастертого сульфата
меди растворяют в 20 мл воды и смешивают с раствором 17 г цитрата натрия
и 10 г углекислого натрия (безводного)в 80мл воды. Раствор хранят в склян-
ке, закрытой резиновой пробкой. 1—5 мг исследуемого вещества вводят
в микропробирку с 0,5 мл реактива и погружают ее затем в кипящую водя-
ную баню на 5 мин. В случае положительной реакции развивается желтая,
зеленая, оранжевая или красная окраска.
Для приготовления раствора Фелинга смешивают равные объемы ис-
ходных растворов А и Б. Раствор А приготовляют, растворяя 7 г сульфата?
меди в 100 мл воды, раствор Б приготовляют, растворяя 14 г едкого натра,
и 36 а тартрата калия и натрия в 100 мл воды. Для проведения пробы 0,5 мл
прозрачного реактива и 1—5 мг исследуемого вещества нагревают в микро-
пробирке, погружая ее в кипящую водяную баню на 2 мин. В случае положи-
тельной реакции выпадает осадок, окрашенный в желтый, зеленый, оранже-
вый или красный цвет.
25*
388 Гл. XV. Пробы на функциональные группы
Обе пробы можно провести в капилляре с 0,5 мг малоизвестного веще-
ства и 0,1 мл реактива.
Область применения. Алифатические альдегиды и восстанавливающие
•сахара легко восстанавливают раствор Бенедикта. Раствор Фелинга хотя
и восстанавливается многими сахарами, однако он не очень чувствителен
к альдегидам. Осадок, образующийся при восстановлении обоих реактивов,
представляет собою закись меди, окраска которой зависит от размера частиц
и варьирует от голубовато-зеленого для очень мелких частиц закиси до
красного для крупных частиц. Наиболее часто развивается желто-оранже-
вая окраска. Иногда развивающаяся зеленая окраска обусловлена суспен-
зией желтой закиси в синем реактиве. Пробы Бенедикта и Фелинга менее
чувствительны, чем тетразолиевая проба (№41), сравнение всех трех проб
помещено в разделе, где описывается тетразолиевая проба.
11. Проба на диазотирование (диазореакция). Проба предназначена для
открытия первичных ариламинов. Реактивом служат азотистая кислота,
образующаяся при действии серной или соляной кислоты на нитрит нат-
рия, и натриевая соль р-нафтола. Первичные ариламины сначала превра-
щаются в соли диазония, которые сочетаются с ^-нафтолом, образуя красные
диазокрасители.
Около 25 мг амина помещают в микропробирку с 0,2 мл 6 н. серной кис-
лоты и 0,3 мл воды и раствор охлаждают в смеси льда с солью. В отдель-
ной микропробирке приготовляют раствор 50 мг р-нафтола в 0,5 мл 10% -
ного раствора едкого натра и также охлаждают. К охлажденной соли
амина добавляют кусочек льда и затем по каплям 0,2 мл 10%-ного раствора
нитрита натрия и охлажденный раствор нафтолята натрия. Появление
красной окраски указывает на наличие первичного ариламина.
Эту пробу можно проводить с 1 мг исследуемого вещества на предмет-
ном стекле с углублением. Амин смешивают с 5—6 А 6 н. серной кислоты
и предметное стекло помещают на охлажденный блок. Затем при перемеши-
вании добавляют около 7—8 А. 10%-ного раствора нитрита натрия. Стеклян-
ную палочку смачивают в 5%-ном растворе Р-нафтола в 10%-нОм едком
натре, встряхивают для удаления избытка реагента и затем погружают
в раствор соли диазония на предметном стекле. При положительной пробе
погруженная часть палочки окрашивается в красный цвет.
Область применения. Проба применима для всех аминов, не раствори-
мых в разбавленной соляной кислоте. Третичные ароматические амины,
не имеющие заместителей в /гпро-положении, развивают окраску уже при
добавлении раствора нитрита натрия. Предел идентификации пробы варьи-
рует для ариламинов от нескольких микрограммов до 1 мг.
12. Проба с 2,4-динитрофенилгидразином. Реактив представляет собой
насыщенный раствор 2,4-динитрофенилгидразина в спирте. Около 5 мг
исследуемого вещества и 1 мл реактива нагревают в микропробирке в те-
чение примерно 1 мин. Затем.добавляют 1 каплю концентрированной соля-
ной кислоты и смесь опять нагревают в течение 1—2 мин. Воду прибавляют
по каплям до появления легкой мути и дают раствору остыть. Образование
•белых или желтых кристаллов 2,4-динитрофенилгидразона указывает на
положительную пробу.
Область применения. Динитрофенил гидразоны карбонильных соеди-
нений менее растворимы, чем соответствующие фенилгидразоны, поэтому
эта проба предпочтительнее фенилгидразиновой для открытия небольших
количеств альдегидов и кетонов. Для количеств порядка микрограмм ис-
пользуют капиллярные пробирки, а в случаях, когда имеется смесь, приме-
няют методику, описанную в гл. XVI, раздел IV, 4Б.
III. Методы проведения проб
389
13. Пробы на этерификацию*. Реактив состоит из ледяной уксусной
кислоты и концентрированной серной кислоты. Многие простые эфиры при
нагревании с реактивом сначала распадаются, а затем этерифицируются.
Сложный эфир идентифицируют гидроксамовой пробой (15). Реакция не
идет до конца, однако присутствие неизмененного простого эфира не мешает
реакции.
0,1—0,2 мл простого эфира помещают в маленькую грушевидную пере-
гонную пробирку (рис. 45), снабженную вместо термометра обратным холо-
дильником. В перегонную пробирку помещают смесь 1 мл ледяной уксусной
кислоты и 0,3 мл концентрированной серной кислоты и смесь нагревают
на микропламени в течение 5 мин. Пламя увеличивают, обратный холодиль-
ник приподнимают и отбирают каплю дистиллата. Дистиллат исследуют
на содержание сложного эфира при помощи гидроксамовой пробы (15). Если
реакция отрицательна, то реакционную массу в перегонной пробирке раз-
бавляют 3 мл ледяной воды, экстрагируют 5 мл бензола и экстракт исследуют
на содержание сложных эфиров.
Область применения. Большинство простых эфиров подвергается аци-
долизу и образует достаточное количество сложного эфира для его обнару-
жения при помощи гидроксамовой пробы. Трудности возникают при работе
с низкокипящими простыми эфирами в связи с потерями вследствие испаре-
ния. Поэтому если исследуемое вещество имеет низкую точку кипения, то
смесь в перегонной пробирке осторожно нагревают около 10 мин., прежде
чем нагревание увеличивают, и доводят температуру смеси до температуры
кипения. Предел идентификации для многих простых эфиров равен 50 мг.
14. Проба с хлорным железом. Реактив представляет собой 2,5%-ный
раствор хлорного железа в смеси равных частей воды и метанола. Около
10—25 мг исследуемого вещества помещают в пробирку, содержащую 1 мл
воды, и добавляют 1—2 капли реактива. Развитие красной, голубой, пур-
пурной или зеленой окраски, которая может быть слабой или быстро изме-
няться, указывает, что проба положительна.
Область применения. Фенолы и енолы образуют с хлорным железом
комплексные ионы, неустойчивые в присутствии сильных кислот и основа-
ний. Полизамещенные фенолы, как, например, тринитрофенол, не дают поло-
жительной пробы.
15. Проба на образование гидроксамата в присутствии железа (HI)
[17-21]. Сложные эфиры, ангидриды кислот и галоидокислоты реагируют
с гидроксиламином, образуя гидроксамовые кислоты, которые в слабокис-
лой среде дают с хлорным железом красное или фиолетовое окрашивание.
Образование комплексной соли иллюстрируется следующей типичной реак-
цией сложного эфира:
RCOOR' + NH2OH —> RCONHOH+R'OH,
3RCONHOH + FeCl3 (RCONHO)3 Реф-ЗНС!.
Пробу можно применить для косвенного открытия карбоновых
кислот и спиртов после превращения их в сложные эфиры. Карбоновые
кислоты можно превратить в сложные эфиры, вводя их в реакцию сперва
с тионилхлоридом, а затем—со спиртом. Спирты можно превратить в слож-
ные эфиры реакцией с ацетилхлоридом. Проба применима к амидам карбо-
новых кислот, но не к амидам сульфоновых кислот. Алифатические амиды
непосредственно превращаются в гидроксамовые кислоты при кипячении
с хлоргидратом гидроксиламина, в то время как ароматические амиды пре-
* Дейвидсон, предварительное сообщение.
390
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
вращаются в гидроксамовые кислоты при действии перекиси водорода;
RCONH2+HaNOH-HCI —> RCONHOH4-NHtCl,
ArCONH2+H2O2 -» ArCONHOH+H2O.
Реактивами являются; 1) насыщенный раствор хлоргидрата гидроксил-
амина в метаноле, 2) насыщенный раствор едкого кали в метаноле и '
3) 1%-ный раствор хлорного железа.
А. Методика для сложных эфиров и ангидридов. L—10 мг сложного
эфира слегка нагревают с 2 каплями гидроксиламинового реактива и остав-
ляют на 1 мин. Затем добавляют 1 каплю спиртового раствора едкого кали
и смесь нагревают на микропламени до начала кипения. Смесь охлаждают
и затем подкисляют 1 н. соляной кислотой и добавляют 1—2 капли хлорного
железа. В зависимости от количества присутствующего сложного эфира или
ангидрида возникает розовая, красная или фиолетовая окраска.
Для пробы на ангидриды и галоидангидриды 1—10 мг исследуемого
вещества и 2 капли гидроксиламинового реактива помещают в пробирку
и оставляют на 2 мин., после чего нагревают до кипения, охлаждают и обра-
батывают 1—2 каплями хлорного железа. Если проба отрицательна, то обра-
зец сначала нагревают с бутанолом-1 и лишь затем испытывают на сложный
эфир.
Б. Методика для карбоновых кислот. Микропробирку, содержащую
25—30 мг карбоновой кислоты и 3 капли тионилхлорида, осторожно нагре-
вают над микролламенем в течение 15—30 сек. Затем добавляют 2 капли
бутилового или амилового спирта и пробирку нагревают в течение 30 сек.,
после чего смесь обрабатывают 2 каплями воды, чтобы гидролизовать избы-
ток тионилхлорида. Затем добавляют 4—5 капель гидроксиламинового
реактива и спиртового раствора едкого кали до щелочной реакции на лак-
мус. Смесь нагревают до кипения, охлаждают и подкисляют несколькими
каплями разбавленной соляной кислоты, после чего добавляют каплю раство-
ра хлорного железа. В случае положительной пробы развивается красная
до фиолетовой окраска.
Для количеств 1 мг и менее методику несколько изменяют, чтобы обес-
печить удаление тионилхлорида. Исследуемое вещество помещают в микро-
тигель и обрабатывают 2 каплями тионилхлорида, затем смесь выпаривают
почти досуха. Добавляют 1 каплю бутанола-1 и тигель снова нагревают.
Потом добавляют 2 капли гидроксиламинового реактива и спиртового рас-
твора едкого кали (по каплям) до щелочной реакции на лакмус. Смесь на-
гревают почти до кипения и дают остыть. После этого поступают, как
описано выше.
В. Методика для спиртов. Спирт превращают в сложный эфир дей-
ствием ацетилхлорида. Во избежание образования галоидных производных
из третичных спиртов для связывания выделяющегося при реакции хлори-
стого водорода добавляют диметил анилин. Около 0,05 мл ацетилхлорида,
0,05 мл диметиланилина и 0,1 мл спирта встряхивают в микропробирке в те-
чение 3—4 мин. К смеси добавляют по’каплям около 0,5 мд,ледяной воды,
перемешивают в течение нескольких секунд и оставляют стоять до отделе-
ния слоя сложного эфира. При помощи капиллярной пипетки отбирают 1—
2 капли сложного эфира и испытывают, как описано выше.
Г. Методика для амидов. К 0,5 мл гидроксиламинового реактива в мик-
ропробирке добавляют 25—50 мг алифатического амида. После кипя-
чения в течение 2—3 мин. смесь охлаждают и обрабатывают 1—2 каплями
хлорного железа. В случае положительной реакции развивается красно-
пурпурное окрашивание. В случае ароматических амидов смесь соли гидрок-
HI. Методы проведения проб
391
силамина и исследуемого вещества обрабатывают 1 каплей хлорного
железа и 0,3 мл 3%-ной перекиси водорода, а затем медленно нагревают до
кипения.
Д. Область применения. Данная проба непосредственно положительна
для сложных эфиров, ангидридов кислот и многих галоидангидридов. Для
пробы на сложные эфиры в смеси этих трех типов соединений галоидангид-
риды удаляют нагреванием вещества с небольшим избытком 10%-ного
едкого натра (3—4 капли на 25 мг образца). Раствор охлаждают и добав-
ляют 0,5 мл эфира, после встряхивания эфирный слой переносят капилляр-
ной пипеткой в микропробирку и испытывают на присутствие сложных эфи-
ров. Ангидриды дают положительную пробу при нагревании нескольких
миллиграммов исследуемого вещества с 1—2 каплями спиртового' раствора
гидроксиламина с последующим добавлением 1 капли раствора хлорного
железа. Галоидангидриды можно легко отличить от сложных эфиров и ан-
гидридов по присутствию галоида. Проба позволяет открыть 50 у таких
карбоновых кислот, как стеариновая, кротоновая и олеиновая; с другой
стороны, для карбоновых кислот с более низкой летучестью предел чувстви-
тельности составляет 100 у. Предел идентификации для сложных эфиров
и ангидридов 10—20 у.
16. Проба с гидратом окиси железа (II) [22]. Реактивом служит свеже-
осажденный гидрат окиси железа (II), который реагирует с нитросоедине-
ниями, образуя коричневую гидроокись железа (III). Около 20 мг иссле-
дуемого вещества смешивают в микропробирке с 1,5 мл свежеприготовлен-
ного 5%-ного раствора железо-аммонийных квасцов. Добавляют 1 каплю
6 н. серной кислоты, а затем 1 мл 2 н. раствора едкого кали в метаноле, про-
бирку быстро закрывают пробкой и энергично встряхивают. Проба положи-
тельна, если осадок в течение 1—2 мин. принимает коричневую окраску.
Область применения. Для предотвращения окисления гидроокиси
железа (II) нужно по возможности ограничить контакт испытуемого раствора
с воздухом. Большинство нитросоединений дает положительную пробу
в течение 30 сек., однако скорость восстановления зависит также от раство-
римости нитросоединения в щелочном реагенте. Положительную пробу
дают также нитрозосоединения, хиноны, гидроксиламин, нитриты и
нитраты.
17. Проба с хлорным железом и роданидом. Для приготовления реак-
тива смешивают два раствора: раствор 100 мг хлорного железа и раствор
100 мг роданистого калия в 1 мл метанола. Смесь фильтруют для удаления
осадка хлористого калия и фильтрат, содержащий комплексную соль
гексатиоцианоферриат железа (III) Fe+ + + [Fe(SCN)6] , используют для
приготовления реактивной бумаги. Для этого полоски фильтровальной
бумаги (ватман № 1) погружают 1—2 раза в фильтрат, сушат и сохраняют
в закрытой темной склянке.
Для проведения пробы полоску реактивной (2х5лш) бумажки поме-
щают в пробирку и добавляют раствор 25 мг исследуемого вещества в 0,1—
0,2 мл бензола или толуола. Если вещество содержит кислород, то жидкость
принимает глубокую красную окраску.
Область применения. Спирты, простые и сложные эфиры, альдегиды,
кетоны, амиды, лактоны, ацетали, углеводы и некоторые хиноны дают поло-
жительную пробу. Ненасыщенные и ароматические углеводороды, парафины
и циклопарафины, а также их галоидопроизводные дают отрицательную
пробу. Проба применима для подразделения нейтральных соединений
в связи с классификацией по растворимости или по реакциям с индикато-
рами (см. табл. 26 и 27, гл. XIV).
392
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
18. Проба с фуксином [22, 23]*. Реактив представляет собой 0,1%-
ный раствор фуксина (хлоргидрата/г-розанилина), обесцвеченный сернистой
кислотой, который приготовляют растворением 100 мг красителя в 20 мл
теплой воды с последующим насыщением двуокисью серы до исчезновения
розовой окраски. Затем раствор обрабатывают 100 мг древесного угля,
фильтруют и разбавляют водой до объема 100 мл.
К 0,5 мл реактива в микропробирке добавляют одну каплю раствора
или суспензии исследуемого вещества и оставляют стоять.Через 5—30 сек.
в зависимости от природы альдегида и его количества развивается красная
до пурпурной окраска.
Область применения. Как предполагают, развитие окраски обусловле-
но реакцией ouc-N-сульфиновой кислоты (образующейся при взаимодей-
ствии красителя с сернистой кислотой) с двумя молями альдегида с образо-
ванием нестойкого Комплекса, который отщепляет сернистую кислоту с обра-
зованием соединения красно-пурпурного цвета, с хиноидной структурой;
окраска отличается от первоначальной окраски фуксина. Некоторые кетоны
и ненасыщенные соединения вызывают частичное восстановление первона-
чальной окраски фуксина, поэтому развитие слабой розовой окраски не
является положительной пробой. Тем не менее пробу можно использовать
для того, чтобы различить альдегиды и кетоны. Проба чувствительна к не-
скольким микрограммам альдегидов с 1—3 атомами углерода, но для дру-
гих альдегидов предел чувствительности составляет 0,5—1 мг. Ряд аромати-
ческих альдегидов, например ванилин, и-диметиламинобензальдегид
и п-аминобензальдегид, не дают положительной пробы.
19. Проба со смесью хлористого цинка с соляной кислотой [24]. Реак-
тив представляет собой раствор 1,6 г хлористого цинка в 1 мд концентриро-
ванной соляной кислоты. Перед употреблением раствор охлаждают. Пробу
используют для того, чтобы различать первичные, вторичные и третичные
спирты. К 0,5 мл реактива в микропробирке добавляют 0,1 мг спирта, энер-
гично встряхивают в течение 1 мин. и оставляют при 25—30°. О протекании
реакции судят по появлению мути вследствие образования нерастворимого
галоидного алкила. Третичные спирты реагируют немедленно, а вторичные—
в течение 2—5 мин.; первичные спирты трёбуют значительно больше времени.
При наличии очень небольшого количества исследуемого вещества
пробу можно провести в капилляре с 10 X вещества и 50 X реактива. Капил-
ляр центрифугируют и открытый конец запаивают. Запаянный капилляр
центрифугируют, переворачивают и вновь центрифугируют, чтобы тща-
тельно смешать спирт и реактив. Затем производят наблюдения.
- Область применения. Третичные спирты реагируют с большой ско-
ростью, давая нерастворимые галоидные алкилы,которые вследствие нераст-
воримости в реагенте образуют мутную дисперсию. При стоянии отделяется
слой галоидного алкила. Если проба мутнеет без последующего выделения
галоидного алкила, то обнаруженный спирт представляет собой примесь в ме-
нее реакционноспособном спирте. Обычно первичные спирты реагируют с реа-
гентом только при продолжительном стоянии и нагревании. Однако алли-
ловый спирт является исключением. Помутнение появляется быстро благо-
даря активированию гидроксила присутствием двойной связи.
Для того чтобы различить вторичные и третичные спирты, пробу повто-
ряют с концентрированной соляной кислотой без хлористого цинка. В этих
условиях третичные спирты реагируют в течение 5—10 мин., а вторичные—
совсем не образуют галоидных алкилов.
* Реактив часто называют реактивом Шиффа.
III. Методы проведения проб
393
20. Проба на гидролиз. Исследуемое вещество гидролизуют, гидро-
лизат разгоняют, а конденсат и остаток используют для проведения соот-
ветствующих проб. Оксимы, гидразоны и семикарбазоны гидролизуют кон-
центрированной соляной кислотой. Амиды, замещенные амиды (анилиды,
толуидиды и т. д.), амины и соли аммония, нитрилы и сложные эфиры гид-
ролизуют 6 н. едким натром.
Используемая аппаратура изображена на рис. 134 (гл. III). Около
1—10 мг исследуемого вещества вводят на дно реакционного сосуда, а
в «чашечку» холодильника помещают 1 каплю воды. Гидролитический рас-
твор (0,5 мл) наливают в загрузочную воронку, открывают кран, приподни-
мают на мгновение холодильник и дают реактиву стечь в реакционный сосуд,
после чего кран закрывают.
В случае аммонийных или аминовых солей смесь нагревают 5 мин.,
а затем температуру поднимают до тех пор, пока почти вся жидкость не
перегонится в «чашечку» холодильника. Конденсат отбирают капиллярной
пипеткой и испытывают на аммиак или амин. Остаток после гидролиза
аммонийных солей проверяют на карбоновую кислоту (15Б).
При проведении гидролиза амидов и замещенных амидов смесь сначала
нагревают в течение 15 мин. почти без отгонки. Затем нагревание усили-
вают и отгоняют амин полностью, пока не останется сухой остаток. При
заполнении «чашечки» жидкость отбирают капиллярной пипеткой. Конден-
сат испытывают на аммиак или на амин, а остаток—на карбоновую кислоту
(15Б).
В случае нитрилов период нагревания увеличивают до 30 мин. Конденсат
испытывают на аммиак, а остаток—на карбоновую кислоту.
Для сложных эфиров период нагревания составляет 20—30 мин. Кон-
денсат испытывают на спирт, а остаток—на карбоновую кислоту.
В случае оксимов, гидразонов и семикарбазонов смесь сначала нагре-
вают в течение 10 мин. почти до кипения. Затем добавляют 0,5—1 мл воды
и смесь нагревают так, чтобы отгонка проходила медленно. Время от вре-
мени конденсат из «чашечки» удаляют. Отгонку продолжают, добавляя воду
порциями по 0,5 мл, пока конденсат не станет прозрачным, а в остатке
не останется сухой продукт. Объединенные конденсаты испытывают на
присутствие карбонильных соединений. Остаток, состоящий из гидроксил-
амина, гидразина или хлоргидрата семикарбазида, растворяют в 0,1 мл воды
и добавляют 1 каплю бензальдегида. Для выделения производного pH смеси
при помощи уксуснокислого натрия доводят до 8—8,5.
21. Проба с солянокислым гидроксиламином. Для приготовления
реактива 50 мг солянокислого гидроксиламина растворяют в 10 мл этанола.
Затем добавляют 2—3 капли универсального индикатора и pH доводят
до 3,5—4,0, добавляя по каплям 0,1 н. раствор едкого натра.
25-—50 мг исследуемого вещества растворяют или суспендируют в
0,2 мл свободного от альдегидов метанола или этанола, добавляют каплю
индикатора. В другую микропробирку помещают 0,2 мл реактива; pH
раствора вещества доводят приблизительно до pH реактива, добавляя осто-
рожно, по каплям, разбавленную кислоту или щелочь. Затем этот раствор
добавляют к реактиву и через минуту отмечают окраску. Изменение окраски
индикатора на красную является показателем положительной пробы.
Область применения. Все альдегиды и большинство кетонов вызывают
немедленное изменение окраски индикатора в результате выделения соля-
ной кислоты при реакции карбонильной группы с солянокислым гидроксил-
амином с образованием оксима. Некоторые высшие кетоны, например
бензофенон и др., реагируют очень медленно, и изменение окраски происхо-
394
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
дит после продолжительного стояния или нагревания. Сахара и хиноны
не дают положительной реакции. Предел идентификации пробы 1—5 мг.
22. Йодоформная проба [25]. Для приготовления реактива 2 г йодистого
калия растворяют в 3 мл воды и добавляют 1 г йода; после растворения йода
раствор разбавляют водой до 10 мл. Около 10—25 мл исследуемого вещества
растворяют в микропробирке в смеси 0,1 мл воды и 0,2 мл диоксана*. Добав-
ляют 3—4 капли (0,2 мл) 3 н. раствора едкого натра, а затем по каплям при
встряхивании—реактив до появления устойчивой коричневой окраски.
Пробирку нагревают в водяной бане при 60°. Затем опять добавляют реак-
тив до тех пор, пока коричневая окраска не будет сохраняться в течение
1 мин., и добавляют 3 н. раствор едкого натра до исчезновения коричневой
окраски йода. Смесь нагревают 2—3 мин.,разбавляют 1 мл воды и оставляют
стоять. Выделение кристаллов йодоформа с т. пл 119—120° указывает на
положительную реакцию.
Область применения. Проба положительна для многих соединений,
содержащих группу СН3СО, или соединений, которые при окислении легко
образуют эту структуру. К этой группе принадлежат этанол, ацетальдегид,
ацетон и другие метилкетоны, а также вторичные спирты, которые при
окислении дают кетоны. Соединения, в которых группа СН,СО при дей-
ствии .реактива превращается в уксусную кислоту, например ацетоуксус-
ная кислота, дают отрицательную пробу.
23. Окисление йодноватой кислотой [26]. Для приготовления реактива
1 мл концентрированной серной кислоты добавляют к 3 мл воды в пробирке
и после охлаждения до комнатной температуры добавляют 40 мг йодновато-
кислого калия. Затем добавляют около 15—20 мг исследуемого вещества
и погружают пробирку в кипящую водяную баню на 1 час, если только
окраска не развивается быстрее. Коричневая окраска, обусловленная суспен-
зией йода, указывает на положительную реакцию. Жёлтая окраска свиде-
тельствует об очень незначительном окислении и обычно считается отрица-
тельной реакцией.
Область применения. Окисление спиртов и альдегидов йодноватой
кислотой с образованием йода протекает по следующей схеме:
3RCH2OH-j-2HJO3 -» 3RCOOH + 3H2O+2HJ,
3RCHO + HJO3 —> 3RCOOH + HJ,
5HJ + HJO3 —> 3J2-|-3H2O.
Положительную пробу дают а) простые спирты вплоть до гептанола
(исключение метанол); б) альдегиды и метилкетоны; в) фенолы; г) произ-
водные анилина; д) некоторые полиоксисоединения—пропиленгликоль,
триметиленгликоль и пинакон; е) некоторые сахара—фруктоза, сорбоза,
сукроза, D-арабиноза и D-ксилоза; ж) некоторые аминокислоты—цистин,
тирозин и триптофан. Предел идентификации 1—5 мг.
24. Проба с метоном [27—29]. Реактив представляет собой 5%-ный
спиртовой раствор диметилциклогександиона, обычно известного под назва-
нием «метон». Альдегиды легко конденсируются с метоном, образуя кристал-
лические производные. При добавлении реактива к небольшому количе-
ству альдегида немедленно образуется суспензия молочного цвета, из кото-
рой постепенно выпадают кристаллы. Однако образования подобной суспен-
зии уже достаточно для открытия альдегида. Приготовление производных
* Диоксан должен быть предварительно очищен, поскольку он может содержать
примеси, которые дают положительную пробу.
III. Методы проведения проб
395
метона описано в гл. XVI, раздел IV, 4. Для открытия альдегидов суспен-
зию 1—5 мг исследуемого вещества в 0,5 мл воды смешивают в микропро-
бирке с 1-^-2 каплями реактива. Образование в течение 3 мин. молочной
суспензии является положительной пробой на альдегиды.
25. Проба Молиша [30]. Реактивом служит 10%-ный раствор а-наф-
тола в чистом метаноле или хлороформе. 1,5 мг исследуемого вещества раство-
ряют или суспендируют в 1 капле воды в микропробирке и смешивают
с 1 каплей реактива. Смесь отбирают капиллярной пипеткой и медленно
по стенкам вводят в другую микропробирку с 0,2—0,3 мл концентрирован-
ной серной кислоты. При этом пробирку с кислотой наклоняют под углом
так, чтобы испытываемый раствор наслаивался сверху слоя кислоты. Появ-
ление фиолетово-пурпурной окраски на границе двух фаз является положи-
тельной пробой и указывает на присутствие углевода.
При наличии нескольких микрограммов исследуемого вещества его
растворяют или суспендируют в 20 X воды. Используют равный объем
реагента и 40—50 К концентрированной серной кислоты в капилляре диа-
метром 2 мм.
Область применения. Пентозы, гексозы и их ангидриды при действии
концентрированной серной кислоты образуют фурфурол или его производ-
ные. Эти альдегиды дают окрашенные продукты конденсации с а-нафтолом.
Предел идентификации 10—50 у. Реакция часто используется для открытия
углеводов.
26. Проба с нингидрином. Реактив представляет собой 0,2%-ный
раствор нингидрина (трикетогидринденгидрат) в 90%-ном спирте. К 1 мг
(или менее) исследуемого вещества в пробирке добавляют 1 мл реактива.
Смесь нагревают до кипения. Возникновение голубой или пурпурной
окраски указывает на положительную реакцию. Пробу можно проводить
с 5 у или менее вещества, используя методику, описанную в гл. XIV, раз-
дел V. Исследуемое вещество растворяют в капельке воды, которую наносят
на фильтровальную бумагу, после высушивания пятно опрыскивают раство-
ром нингидрина и затем нагревают при 100° в течение 10 мин. Появление
голубой или пурпурной окраски указывает на положительную реакцию.
Область применения. а-Аминокислоты дают положительную пробу,
обусловленную протеканием следующих двух реакций: 1) дегидрирования
аминокислоты с образованием альдегида, аммиака и двуокиси углерода
и 2) конденсации продукта реакции с нингидрином с образованием окра-
шенных комплексов, подобных по структуре мурексиду. Все «-аминокис-
лоты дают положительную реакцию, за исключением пролина и оксипро-
лина. Пролин обычно дает с нингидрином желтое окрашивание. а-Амино-
замещенные кислоты и |J- и у-аминокислоты не Дают реакции.
27. Проба с азотистой кислотой [31]. Реактив представляет собой
серную кислоту, содержащую небольшое количество азотистой кислоты.
Для приготовления реактива в углубление на предметном стекле помещают
небольшой кристаллик нитрита натрия и добавляют 2—3 капли концентри-
рованной серной кислоты. В микропробирку помещают 1 мг исследуемого
вещества и капиллярной пипеткой добавляют 1 каплю реактива; через
несколько минут смесь осторожно разбавляют 2 каплями воды. В случае
положительной реакции развивается голубая до пурпурно-красной окраска.
Окраска изменяется при стоянии, а также при подщелачивании раствором
едкого натра.
Область применения. Эта проба применима для многих фенолов, кото-
рые образуют n-нитрозопроизводные; последние в свою очередь конденси-
руются с избытком фенола, образуя индофенолы. Нитрофенолы и и-замещен-
396
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
ные фенолы не дают этой пробы. n-Замещенные фенолы можно открыть
пробой с азотной кислотой и нитратом ртути. Предел идентифика-
ции 10 у.
28. Проба с азотной кислотой и нитратом ртути [32]. Реактив Миллона
представляет собой раствор 1 г ртути в 1 мл концентрированной азотной
кислоты, разбавленный 2 мл воды. В микропробирку помещают 1 каплю
водного, спиртового или эфирного раствора 1 мг или менее исследуемого
вещества и добавляют 1 каплю реактива Миллона. Пробирку нагревают
на микропламени почти до кипения. Развитие красной окраски указывает
на положительную реакцию.
Область применения. Точная природа реакций, обусловливающих эту
пробу, неизвестна. Пробу применяют для открытия «-замещенных фенолов:
и вообще монооксифенолов, у которых имеется по крайней мере одно сво-
бодное орто-положение, а также тирозина (и соединений, содержащих
тирозин), фенольных кислот других соединений, имеющих одну фенольную
группу со свободным орто-положением. Предел идентификации 10—20 у.
29. Проба с л-нитрофенилгидразином [33—35]. Проба служит Для
открытия микрограммовых количеств карбонильных соединений как в чистом
виде, так и в смесях. Реактив представляет собой насыщенный раствор
п-нитрофенилгидразина в 15%-ной уксусной кислоте.Каплю реактива поме-
щают посередине предметного стекла, слегка смазанного жиром посредством
растирания между пальцами для предотвращения растекания капли. Этим
стеклом каплей внутрь закрывают микростаканчик, в котором находится
раствор или суспензия исследуемого вещества в 50%-ном спирте или воде.
Края стаканчика смазывают небольшим количеством смазки для кранов
так, чтобы предметное стекло плотно прилегало к стаканчику. Стаканчик
осторожно нагревают до появления на стекле капелек воды. Проба положи-
тельна, если при охлаждении в висящей капле образуется кристаллический
осадок. Предметное стекло снимают, покрывают каплю покровным стеклом
и оставляют на 5—10 мин. Образовавшиеся кристаллы можно очистить
и определить их точку плавления. Вместо использованного здесь приспо-
собления можно применять прибор, описанный в гл. III, раздел III.
Область применения. Пробу применяют для открытия альдегидов
в смесях, содержащих другие органические вещества. Предел идентифика-
ции около 10 у.
30. Окисление йодной кислотой [36—39]. Реактив представляет собою
5%-ный раствор перйодата калия. 1—2 капли реактива смешивают в микро-
пробирке с 0,05 мл (1 капля) водного раствора, содержащего 1—2 мг иссле-
дуемого вещества. К смеси добавляют 1—2 капли 1 н. серной кислоты
и оставляют на 5 мин. Избыток йодной кислоты восстанавливают, добавляя
2—3 капли насыщенного раствора сернистой кислоты, затем I каплю рас-
твора фуксина, обесцвеченного в сернистой кислоте (проба 18), и смесь
оставляют стоять. Развитие в течение 5—60 мин. красно-голубой окраски
указывает на положительную реакцию.
Область применения Большинство многоатомных спиртов и многие
углеводы окисляются холодной йодной кислотой до формальдегида и му-
равьиной кислоты согласно следующему уравнению:
CH2OH(CHOH)n+1CH2OH-J-nHJO4 —> 2СН2О+(л-Н)НСООН+лШО34-НгО.
Окраска обусловлена взаимодействием реактива Шиффа с альдегидом
(проба 18). Положительную пробу дают: а) большинство 1,2-гликолей;
б) большинство моносахаридов; в) дисахариды и гидролизаты полисахари-
дов; г) винная кислота, но не лимонная.
III. Методы проведения проб
397
Альдегиды мешают пробе; присутствие низкомолекулярных спиртов,
альдегидов, метилкетонов, фенолов и производных анилина может привести
к выделению свободного йода (см. пробу 23). Предел идентификации около
0,1 мг.
31. Проба на pH. Если исследуемое вещество не было классифициро-
вано при помощи индикаторного метода, то с ним проводят пробу на pH,
используя стандартные смеси индикаторов или индикаторные бумажки.
Эти индикаторные смеси дают различные окраски соответственно определен-
ным значениям pH от 1 до 12. 5—10 мг исследуемого вещества смешивают
в пробирке !с 0,5 мл воды. Если вещество нерастворимо в воде, но раство-
римо в другом растворителе, то этот растворитель прибавляют к воде при
встряхивании. В другой пробирке ставят слепой опыт с водой и раствори-
телем. К каждой пробирке добавляют каплю индикатора и отмечают изме-
нение окраски. Определяют pH, сравнивая со шкалой.
Для образцов 0,1—1 мг используют капиллярный метод, описанный для
определения растворимости в гл. XIV, раздел VII,2. Для проб с индикатор-
ной бумажкой около 1 мг (или менее) исследуемого вещества помещают
в углубление микропластинки и растирают с каплей воды. Затем каплю
раствора или суспензии переносят при помощи капилляра, открытого
с обоих концов, на индикаторную бумажку. Для сравнения на другую
полоску индикаторной бумажки наносят каплю воды или воды с раствори-
телем, использованным для растворения вещества.
Область применения. По значению pH неизвестного вещества можно
установить присутствие умеренно кислых и основных соединений; однако
низкое значение pH может быть обусловлено примесями. Если для опреде-
ления pH можно использовать 10—25 мг исследуемого вещества, то можно
провести примерное титрование, которое покажет, обусловлено ли низкое
значение pH наличием примесей. Вещество растворяют или суспендируют
в 1 мл воды в пробирке, добавляют 1 каплю раствора фенолфталеина и тит-
руют, добавляя из капиллярной пипетки 0,1 н. раствор едкого натра. Если
кислотность обусловлена примесями, то' для нейтрализации достаточно
одной капли, в то время как для нейтрализации кислоты требуется 0,5—1 мл
(или более) раствора щелочи.
32. Проба с фенилгидразином. Для приготовления реактива 0,5 мл
фенилгидразина смешивают с 0,5 мл ледяной уксусной кислоты и разба-
вляют водой до 5 мл. Если раствор мутный, то его следует обработать углем
или целлитом и профильтровать. Реактив можно хранить некоторое время
в темной склянке с притертой пробкой, однако лучше по мере надобности
приготовлять свежий раствор.
10—20 мг исследуемого вещества смешивают в микропробирке с 1 мл
реактива и энергично встряхивают. Пробирку нагревают 1 мин. на микро-
пламени и охлаждают. В случае положительной реакции выпадает белый
или желтый осадок.
Для открытия сахаров путем образования озазонов 0,5—1 мл раствора,
содержащего 5—20 мг исследуемого вещества, добавляют к 2 мл реактива.
Пробирку помещают в кипящую водяную баню на 20 мин. и затем охлаж-
дают. Замечают время, необходимое для появления кристаллов в реакцион-
ной смеси, так как это можно использовать для характеристики сахаров
(см. гл. XVI, раздел VIII).
Когда имеется очень небольшое количество исследуемого вещества,
пробу проводят в капилляре с 10—15 X реактива и 5 у вещества. После вве-
дения реактива капилляр центрифугируют. Затем добавляют раствор иссле-
дуемого вещества в спирте (или в воде для сахаров) и капилляр снова центри-
398
Г л. Х-V. Пробы на функциональные группы
фугируют. Смесь нагревают на водяной бане в течение 2—5 мин. в случае
пробы на карбонильную группу и в течение 20 мин. в случае пробы на сахара.
Еще горячий капилляр ломают в углублении предметного стекла и смесь
оставляют для кристаллизации. Кристаллы исследуют под микроско-
пом.
Область применения. В условиях проведения пробы большинство
альдегидов и кетонов образует кристаллические фенилгидразоны. Время,
необходимое для образования озазонов из сахаров, зависит от нескольких
факторов, таких, как чистота и количество сахара, количество реактива
и pH растьора. В общем по скорости образования фенилозазонов сахара
располагаются в следующем ряду:фруктоза>сорбоза>глюкоза>ксилоза>
>рамноза>арабиноза>галактоза. Сахароза частично гидролизуется и
примерно через 20 мин. медленно образует небольшое количество глюкоза-
зона. Озазоны мальтозы и лактозы растворимы в горячем растворе и выде-
ляются после охлаждения. Вид кристаллов озазонов под микроскопом помо-
гает идентификации [40—42]. Для открытия микрограммовых количеств
карбонильных соединений можно использовать методику, описанную для
пробы (29).
33. Фталеиновая проба. Реактивом служит фталевый ангидрид или
ангидрид о-сульфобензойной кислоты (первый более доступен). Большин-
ство фенолов в присутствии конденсирующих агентов, таких, как серная
кислота или хлористый цинк, образует в условиях реакции фталеины,
дающие характерную окраску.
Если имеется 50—100 мг вещества, то пробу проводят в обычной про-
бирке. Исследуемое вещество смешивают в пробирке с двумя объемами фта-
левого ангидрида и 100—150 мг безводного порошкообразного хлористого
цинка. Смесь осторожно нагревают на микропламени до температуры
120—130° в течение 2—5 мин. Если сплав быстро окрашивается, то доста-
точно нагревать 1 мин. Затем сплав охлаждают, добавляют несколько
капель метанола и по каплям до щелочной реакции .1 % -ный раствор едкого
натра. Развитие окраски указывает на присутствие фенола.
Если имеется 1 мг (или менее) неизвестного вещества, то используют
запаянный с одного конца капилляр. Исследуемое вещество смешивают
с ангидридом и заполняют капилляр, как описано в случае определения
точки плавления. Капиллярной пипеткой добавляют каплю концентриро-
ванной серной кислоты. Если серная кислота не соприкоснулась с твердым
веществом, то капилляр центрифугируют. Затем капилляр прикрепляют
к термометру и нагревают на масляной бане, используемой при определе-
ниях точки плавления. После охлаждения капиллярной пипеткой добавляют
1 каплю спирта и центрифугируют. Затем запаянный конец обламывают
и содержимое вымывают в пробирку для исследования 1%-ным раствором
едкого натра при помощи капиллярной пипетки. Следует избегать избытка
едкого натра, поскольку многие индикаторные красители теряют харак-
терную окраску в избытке щелочи.
Используя резорцин вместо фталевого ангидрида, пробу можно приме-
нить для открытия дикарбоновых кислот [43] и их производных (сложных
эфиров, ангидридов или имидов). Образующиеся красители принадлежат
к типу флуоресцеина и легко обнаруживаются по зелено-желтой флуорес-
ценции в щелочном растворе. Пробу проводят в стеклянном капилляре, как
описано выше. Капилляр нагревают в течение 5 мин. при 130°. Если при
подщелачивании раствора развивается слабая флуоресценция, то его необ-
ходимо исследовать в ультрафиолетовом свете, когда интенсивность флуо-
ресценции усиливается.
HI. Методы проведения проб
399
Область применения. Проба чувствительна для нескольких микрограм-
мов большинства фенолов. В случае применения резорцина для открытия
дикарбоновых кислот для проведения пробы рекомендуется использовать
20 у образца. Лимонная и винная кислоты дают положительную реакцию.
34. Проба с перманганатом калия. Реактивом служит 0,5% -ный вод-
ный раствор перманганата калия. Около 5 мг (или менее) исследуемого веще-
ства растворяют в 0,5 мл воды, ацетона (свободного от метанола) или эфира
в пробирке длиной 2,5 см и добавляют 1 каплю реактива. Быстрое обесцве-
чивание указывает на наличие кратных связей.
Область применения. Перманганат быстро восстанавливается соедине-
ниями с активными ненасыщенными связями. Некоторые альдегиды и окси-
кислоты также легко восстанавливает перманганат, однако с меньшей ско-
ростью, чем соединения с активными ненасыщенными связями. Если обе
пробы—на обесцвечивание брома (7) и перманганата—положительны, то это
указывает на наличие активных кратных связей.
35. Проба на восстановление. Пробу на восстановление можно приме-
нять для нитро-, нитрозо-, азо- и азоксисоединений и проводить ее при
помощи двух типов восстановителей; а) цинковой пыли и уксусной кислоты
в присутствии спирта; в результате образуются гидроксиламины, гидразины,
гидр азосоединения, которые можно открыть по восстановлению ими реа-
ктива Толленса; и б) олова и соляной кислоты, причем образуются амины.
а) 10—25 мг исследуемого вещества растворяют в 1 мл 50%-ного этанола,
добавляют 1 каплю ледяной уксусной кислоты и затем 25—30 мг цинковой
пыли. Смесь нагревают до кипения и оставляют на 5 мин. Затем центрифу-
гируют и прозрачный центрифугат разделяют на две части. Одну из них
испытывают реактивом Толленса—при положительной реакции образуется
«серебряное зеркало» или черный осадок; другую—обрабатывают каплей
бензоилхлорида, каплей концентрированной соляной кислоты и каплей
хлорного железа. Развитие темно-красной окраски (гидроксамат железа)
является положительной пробой. Если обе пробы положительны, то иссле-
дуемое вещество представляет собой нитро- или нитрозосоединение. Если же
первая проба положительна, а вторая—отрицательна, то вещество является
азо- или азоксисоединением.
б) Смесь 0,5 мл 3 н. соляной кислоты и 20—25 мг исследуемого вещества
нагревают до 50—60° в микропробирке длиною 7,5 см. Затем добавляют
небольшими порциями 50 мг гранулированного олова. После растворения
олова пробирку время от времени встряхивают и нагревают 5—10 мин.
на водяной бане, добавляют около 1 мл 6 н. раствора едкого натра и после
охлаждения смесь экстрагируют в той же пробирке 3 порциями эфира по
2 мл. Эфирный слой переносят капиллярной пипеткой в другую микро-
пробирку. К эфирному экстракту добавляют около 0,5 мл 6 н. раствора
соляной кислоты и пробирку энергично встряхивают с интервалами в 2 мин.
Затем эфир удаляют, а водную фазу испытывают на присутствие амина,
который содержится в смеси в. виде хлор гидрата.
36. Проба на замещение водорода [44]. Реактив представляет собой
тонкодиспергированный натрий. Около 0,5 мг металла нагревают в пробирке
длиной 15 см с 5 мл сухого толуола до плавления. Осторожно добавляют
около 5 мл холодного толуола, пробирку закрывают пробкой и энергично
встряхивают до затвердения металла. Большую часть толуола выливают,
а гранулы металла в 1 мл толуола хранят в сухой микропробирке.
Для проведения пробы несколько гранул металла извлекают из микро-
пробирки при помощи загнутого конца микрошпателя и помещают на пред-
метное стекло. Если исследуемое вещество жидкое, то добавляют капельку
400
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
его на это предметное стекло и рассматривают под микроскопом. Выделение
пузырьков газа из соединения, не содержащего влаги, является положи-
тельной реакцией. Если исследуемое вещество твердое, то несколько кри-
сталликов его смешивают с гранулами натрия на предметном стекле и доба-
вляют сухой толуол для растворения вещества. Если видимой реакции не
происходит, то предметное стекло нагревают на горячем металлическом
блоке и затем исследуют под микроскопом. Пробу можно проводить и без
микроскопа. Для этого в микропробирку помещают несколько миллиграм-
мов вещества и несколько гранул металлического натрия; при отсутствии
видимой реакции пробирку осторожно нагревают.
Область применения. Данная проба позволяет открыть функциональ-
ные группы, содержащие атомы водорода, связанные с кислородом, серой
и азотом (—ОН,—SH, =NH). Положительную реакцию дают также соеди-
нения, содержащие активные метильные, метиленовые и метановые группы.
Положительную пробу нельзя рассматривать как решающую, поскольку
следы влаги также обусловливают положительную реакцию. При известном
опыте можно отличить выделение водорода из воды, которое уменьшается
через некоторое время, от выделения содержащегося в соединении способ-
ного к замещению водорода, которое усиливается со временем.
37. Проба на образование галоидного серебра. Реактив представляет
собой 1%-ный раствор азотнокислого серебра в этаноле. При обработке
реактивом веществ, содержащих подвижный галоид, образуется галоидное
серебро.
10—25 мг исследуемого вещества помещают в микропробирку, добав-
ляют 0,5 мл реактива и оставляют на несколько минут; при отсутствии
осадка смесь нагревают до кипения. Слегка окрашенный осадок—признак
положительной пробы. Для того чтобы отличить серебряные соли органи-
ческих кислот от галоидного серебра, добавляют каплю 2 %-ной азотной
кислоты; серебряные соли органических кислот растворяются в разбавлен-
ной азотной кислоте.
Область применения. Положительную пробу дают соединения, содер-
жащие подвижный галоид: алифатические галоидокислоты, большинство
галоидных алкилов и ароматические нитрогалоидные соединения. Пробу
используют для получения дополнительных сведений, когда элементарный
анализ указывает на присутствие галоида.
38. Проба с бисульфитом натрия. Для приготовления реактива 3 мл
этанола добавляют к 10 мл водного насыщенного раствора бисульфита
натрия. Раствор центрифугируют или фильтруют.
Для полумикроколичеств 0,3 мл реактива помещают в микропробирку
с 50—100 мг (0,05—0,1 мл жидкости) исследуемого вещества. Пробирку
нагревают, встряхивают и затем охлаждают. Выпадение кристаллического
осадка является признаком положительной реакции. В случае микроколи-
честв каплю исследуемого вещества (или его насыщенного спиртового рас-
твора, если вещество твердое) смешивают с каплей реактива на предметном
стекле, которое сначала подогревают на микропламени, а затем охлаждают
на металлическом блоке. Исследование под микроскопом позволяет обна-
ружить бисульфитное производное. Если аддукт не образуется в течение
15 мин., то капле дают'высохнуть, а затем остаток размешивают с каплей
воды и исследуют под микроскопом.
Область применения. Альдегиды, большинство метилкетонов и низшие
циклические кетоны дают продукты присоединения с бисульфитом натрия.
Реакция с микроколичествами протекает мгновенно для большинства альде-
гидов и лишь некоторых кетонов.
HI. Методы проведения проб 401
39. Проба с нитропруссидом натрия. С первичными алифатическими
аминами и ацетоном раствор нитропруссида натрия образует соединения,
окрашенные в красно-фиолетовый цвет, а с вторичными алифатическими
аминами и ацетальдегидом—окрашенные в сине-фиолетовый цвет.
Каплю ацетона и каплю реактива (1%-ный раствор нитропруссида
натрия) смешивают в микропробирке или в углублении предметного стекла
с каплей раствора амина. В случае положительной реакции развивается
красно-фиолетовая окраска. Для этой пробы необходимо использовать
ацетон, свободный от альдегидов.
Для пробы на вторичные алифатические амины 1 каплю раствора амина
смешивают с 1 каплей 1%-ного нитропруссида натрия и 1 каплей 5%-ного
ацетальдегида. Смесь подщелачивают, добавляя 1—2 капли 5%-ного рас-
твора соды. В случае положительной реакции в течение 5 мин. развивается
сине-фиолетовая окраска. При стоянии окраска изменяется на зеленую
и, наконец, на желтую. Ацетальдегидный реактив можно приготовить
окислением смеси 0,1 мл этанола и 0,9 мл воды путем погружения в нее
раскаленной докрасна медной спирали.
Область применения. В случае смеси двух типов аминов или заметной
примеси одного типа амина в другом обе пробы дают положительную реак-
цию. Предел идентификации варьирует от нескольких микрограммов для
аминов, хорошо растворимых в воде, до 1 мг для сложных нерастворимых
аминов.
40. Проба Толленса [45]. Реактивом служит раствор, содержащий
ионы аммиачного серебра Ag(NH3)*. Микропробирку предварительно очи-
щают кипячением с 2 мл 10%-ного раствора едкого натра и промывают
дистиллированной водой. Реактив приготовляют непосредственно перед
употреблением. Для этого в микропробирке смешивают 0,5 мл 5%-ного
раствора азотнокислого серебра с 1 каплей 5%-ного раствора едкого натра.
Капиллярной пипеткой добавляют по каплям разбавленный (2%-ный)
раствор аммиака до растворения осадка окиси серебра. Добавляют 1—2 мг
исследуемого вещества, смесь встряхивают и оставляют стоять в течение
10 мин. Осадок серебра является признаком положительной реакции. Если
на холоду не происходит никакой реакции, то смесь слегка подогревают.
Область применения. Серебряный комплекс легко восстанавливается
до металлического серебра большинством альдегидов, легко окисляемых
сахаров, полиоксифенолов, аминофенолов и других органических веществ
с восстанавливающими свойствами. Органические соединения с группами
CS и SH мешают пробе ввиду образования сульфида серебра. Сочетая дан-
ную пробу с пробой Бенедикта (10), можно отличить ароматические альде-
гиды от алифатических. Проба Толленса положительна для всех альдегидов,
в то время как проба Бенедикта положительна лишь для алифатических
альдегидов. Предел идентификации восстанавливающих сахаров 1—5 у.
41. Тетразолиевая проба*. Сущность этой пробы представлена следую-
щим уравнением: (Х = СГ, NO", SO;" и др.):
Nj N1
R5—С N-R._> -Ц2Н-] R3 6С NH—R2
2I k |
3N = N —R3 -[2H-] 4N=N —R3 + HX
i з
X- Формазан,
Соль тетразолия, нерастворим и окрашен
бесцветная и растворимая
* Черонис и сотр., работа в печати.
26 Заказ № 11 9
402
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
Когда органическое соединение, содержащее активную восстанавли-
вающую группу, нагревают с раствором тетразолиевой соли, забуференной
до pH 12,5, окраска раствора изменяется на красную, фиолетовую или
синюю (в зависимости от типа тетразолиевой соли) и в течение минуты выпа-
дает нерастворимый формазан*. Для этой пробы можно использовать три
тетразолиевые соли: 2,3,5-трифенилтетразолийхлорид, 2,5-дифенил-З-о-
дифенилтетразолийхлорид и 2,2-дифенил-5,5-(3',4'-диметоксифенил)-3,3-ди-
метокси-4,4-дифенилендитетразолийхлорид (тетразолий голубой-5). Вто-
рая из этих солей с о-толиловым радикалом в положении 3 является наи-
более чувствительной, что подтверждается тем фактом, что таким путем
можно открыть 1 у глюкозы в 1 мл. В сравнимых условиях при помощи
трифениловой соли можно открыть 10 у, в то время как при использовании
голубого тетразолия 3—4 у глюкозы в 1 жл.
Реактив представляет собой 1%-ный водный раствор тетразолиевой
соли. В случае тетр азол иевого голубого-5, который плохо растворим в воде,
применяют раствор в 50 %-ном этаноле или метаноле. Спирт должен быть
свободен от альдегидов. Реактив хранят в темной склянке при pH 5—6
•в течение более двух лет.
К 0,1 мл раствора тетразолия в микропробирке добавляют 0,3 мл
0,3 н. раствора едкого натра и 0,5 мл воды; раствор доводят до кипения и рас-
сматривают на белом фоне. При развитии окраски добавляют 1—2 капли
воды и смесь нагревают до исчезновения окраски. Затем добавляют 0,1 мл
раствора исследуемого вещества, нагревают до кипения и оставляют на
несколько секунд. Если количество восстанавливающего вещества 1—5 у,
то в течение нескольких секунд развивается красная, фиолетовая или синяя
окраска в зависимости от природы формазана. Если количество восстана-
вливающего вещества превышает 10 у, то раствор мутнеет вследствие выпа-
дения формазана. Для интенсификации окраски добавляют 0,5—1 мл аце-
тона, растворяющего формазан.
Область применения. Вещества с активными восстанавливающими груп-
пами, такие, как альдегиды, сахара, полиоксифенолы и многие соединения,
содержащие легко окисляемые SH-связи, дают положительную реакцию.
Проба в 15—20 раз чувствительнее для восстанавливающих сахаров, чем
проба Фелинга или Бенедикта. Для большинства соединений, содержащих
активные восстанавливающие группы, предел идентификации 1—3 у.
42. Ксантогенатовая проба [46, 47]. Сероуглерод, реагируя с алкоголя-
том калия, образующимся из спирта, дает алкилксантогенаты калия, кото-
рые можно обнаружить по желтой окраске. Присутствие ксантогената под-
тверждается добавлением молибдата, который в кислом растворе образует
растворимые в хлороформе фиолетовые комплексы.
10—-25 мг исследуемого вещества помещают в сухую пробирку, доба-
вляют 200—300 мг порошкообразного едкого кали, смесь слегка нагревают,
после охлаждения добавляют 0,2 мл эфира и 2 капли сероуглерода. Смесь
встряхивают 3—4 мин. и исследуют. В случае положительной реакции
выпадает бледно-желтый осадок. Для подтверждения ксантогенатовой
пробы, в особенности когда количество исследуемого вещества составляет
1—5 мг, добавляют 2 капли 1%-ного раствора молибдата аммония?После
встряхивания для растворения щелочи смесь осторожно подкисляют 2 н.
серной кислотой, добавляют 0,3 мл хлороформа и встряхивают. Проба поло-
жительна, если слой хлороформа приобретает красно-голубую или фиолето-
вую окраску.
* Черонис и сотр., работа в печати.
Литература
403
Область применения. Пробу легко дают первичные и вторичные спирты.
Ксантогенаты третичных спиртов легко гидролизуются; образуется доста-
точное количество осадка, чтобы получить положительную ксантогенато-
вую пробу, однако этого, количества недостаточно для положительной пробы
с молибденовым реагентом. Пробу дают также целЛосольвы (моноалкиловые
эфиры гликоля); карбитолы (моноалкйловые эфиры диэтиленгликоля)
образуют вместо желтого осадка красное масло. Оранжево-красные соедине-
ния образуются также в случае веществ, содержащих группу—СН2—СОСН2 •
Сложные эфиры могут частично гидролизоваться и давать ксанто-
генатовую пробу. Предел идентификации 1—5 мг для низших спиртов и
0,5—1 мг для высших.
IV. ОТКРЫТИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП ФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Большое число физических методов находит все возрастающее при-
менение для характеристики органических веществ. Подробное рассмотре-
ние этих методов выходит за рамки этой работы, и читатель должен обра-
титься к обзорам и указанной ниже литературе.
Для обнаружения многих функциональных групп, а также выяснения
структуры новых органических соединений используют инфракрасные
спектры [48]. Применение инфракрасной спектроскопии было’рассмотрено
Пеком [49] и Хармсом [50]. Использование масс-спектрометра [51] для
идентификации компонентов в смеси и для определения функциональных
групп было описано Земани [52], Роком [53], Горманом [54], Фредериксо-
ном и Смитом [55] и Майерсоном [56]. Применение микроволновой спектро-
графии [64] описано Джелли [58] и Саутерном [59]. Использование рентге-
ноструктурного анализа [60] для определения функциональных групп
и выяснения структуры органических соединений было рассмотрено Литто-
ном [61], Хофером и Пиблом [62] и Джакомелло [63]. Недавно опублико-
вана серия работ под заголовком «Использование рентгеновских лучей
в аналитической химии» [64]. Дерибере [67], Данненберг [68], Пью [69],
Риттер [70], Браун [71], Мицусима [72], Вейчер [73], Шнурман [74],
Де-Врие и Ганц [75] описали использование ультрафиолетовых [651 и.
Раман-спектров [66].
Коггешел [83] в одной из глав первого тома «Органического анализа»
рассмотрел методы анализа функциональных групп посредством ультра-
фиолетовой и инфракрасной абсорбции, а также использование масс-спектро-
метрии и спектров Рамана в приложении к аналитическим проблемам_в
нефтяной промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. F е i g 1, Spot Tests, Vol. II, 4th ed., Elsevier, New York—Houston, 1954; Micro-
chim. Acta, 3, 157 (1953).
2. Gillis, Mikrochemie, 38, 50 (1951); Malissa, Mikrochemie, 38, 33 (1951);
Hahn, Mikrochemie, 38, 26 (1951).
3. Shrine r, Fuson, Systematic Identification of Organic Compounds, Wiley,
New York, 1948, p. 146.
4. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, CroweH,
New York, 1947, p. 469.
5. H i n s b e r g, Ber., 52, 21 (1919).
6. Feigl, Frankel, Ber., 65, 545 (1932).
7. Z e i s e 1, Monatsh., 6, 989 (1885); T о b i e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed 15, 433
(1943).
26*
404
Гл. XV. Пробы на функциональные группы
8. Drey wood, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 499 (1946).
9. Sa ttler, Zerban, Science, 108, 207 (1948); J. Am. Chem. Soc., 72, 3814 (1950).
10. Becker, May, J. Am. Chem. Soc., 71, 1491 (1949).
11. Sowden, J. Am. Chem. Soc., 72, 808 (1950).
12. Regna, J. Am. Chem. Soc., 69, 246 (1947).
13. A nge 1 i, Chem.-Ztg., 20, 176 (1896); Rimini, Gazz. chim. itai., 31, 83 (1901)
14. D uke, Smi th, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 4, 201 (1940).
15. В e n e d i c t, J. Biol. Chem., 3, 191 (1907); 5, 485 (1908).
16- H e r s t e i n, J. Am. Chem. Soc., 32, 779 (1910).
17. F e i g 1, Anger, F r e h d e n, Mikrochemie, 15, 18 (1934).
18. Davidson, J. Chem. Ed., 17, 81 (1940).
19. F e i g 1, Spot Tests, Vol. II, 4th ed., Elsevier, New York—Houston. 1954.
20. C h e г о n i s, E n t r i к i n, Semimicro Qualitative Organic Analysis, 1947, p. 121
21. Davidson, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 40 (1940).
22. Schiff, Ann., 140, 93 (1866).
23. Wieland, S c h e u i n g, Ber., 54, 2527 (1921).
24. Lucas, J. Am. Chem. Soc., 52, 802 (1930).
25. Fuson, Bull, Chem. Rev., 15, 275 (1934).
26. Williams, Woods, J. Am. Chem. Soc., 59, 1408 (1937).
27. V о r 1 a n d e r, Z. anal. Chem., 77, 241 (1929).
28. Klei n, Li nser, Mikrochemie, Pregi Festschrift, 205 (1929).
29. Weinberger, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 3, 365 (1931).
30. Molisch, Monatsh., 7, 198 (1886); Roos, Z. physiol. Chem., 15, 516 (1891).
31. Liebermann, Ber., 7, 248, 806, 1098 (1874).
32. Millon, Comp, rend., 28, 40 (1849).
33. Griebel, Weiss, Mikrochemie, 5, 146 (1927).
34. F i s c h e r, Mikrochemie, 13, 123 (1933).
35. Fischer, Moor, Mikrochemie, 15, 74 (1934).
36. F e i g 1, Qualitative Analysis by Spot Tests, Elsevier, New York—Houston, 1946,
p. 326.
37. M a 1 a p r a d e, Compt. rend., 185, 1132 (1927); 186, 382 (1928).
38. Fleury, В о i s s о n, Compt. rend., 204, 1264 (1937).
39. Jackson, H u d s о n, J. Am. Chem. Soc., 59, 994 (1933).
40. D e h n, Jackson, Ballard, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 4, 413 (1932).
41. Q u e n s e, D e h n, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 11, 555 (1939); 12, 556 (1940).
42. Hassid, McCready, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 683 (1942).
43. F e i g 1, Qualitative Analysis by Spot Tests, Elsevier, New York—Houston, 1946,
p. 360.
44. Колориметрическое определение активного водорода при помощи металлоргани-
ческих соединений щелочных металлов см. Ziegler, Dersch, Ber., 62,
1833 (1929); Corwin, Ellingson, J. Am. Chem. Soc., 64, 2098 (1942).
45. T о 11 e n s, Ber., 15, 1635 (1882); Morgan, Mickelwait, J. Soc. Chem
Ind., 21, 1375 (1902).
46. Whitmore, Lieber, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 7, 127 (1935).
47. F e i g 1, Qualitative Analysis by Spot Tests, Elsevier, New York—Houston, 1947.
48. Wes t, «Spectroscopy and Spectrophotometry», в кн. Physical Methods of Organic
Chemistry (this Series, Vol. I, Part II, 2nd ed.), Interscience, New York—Lon-
don, 1949, p. 1332. Есть русский перевод.
49. Pec k, Anal. Chem., 22, 121 (1950), 23, 97 (1951); Peck, Gale, Anal. Chem.,
24, 116 (1952).
50. Harms, Anal. Chem., 25, 1140 (1953).
Литература
405
51. Stewart, «Mass Spectrometry», в кн. Physical Methods of Organic Chemistry (this
Series, Vol. I, Part II, 2nd ed.). Interscience, New York—London, 1949, p. 1992.
Есть русский перевод.
52. Zemany, Anal. Chem., 24, 1709 (1952).
53. Rock, Anal. Chem., 23, 261 (1951).
54. Gorman и др., Anal. Chem., 23, 438 (1951).
55. Fredericks on, Smith, Anal. Chem., 23, 742 (1951).
56. M у e r s о n, Anal. Chem., 25, 338 (1953).
57. West, Anal. Chem., (this Series), 1953, p. 1249.
58. J e 1 1 e y, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 196 (1941).
59. Southern и др., Anal. Chem., 23, 1000 (1951).
60. F a n k u c h e n, «Х-Ray Diffraction», в кн. Physical Methods of Organic Chemi-
stry (this Series, Vol. I, Part II, 2nd ed.). Interscience, New York—London,
1949, p. 1090. Есть русский перевод.
61. L u t t о n и др., J. Am Chem. Soc., 73, 5206 (1951).
62. Hofer, Peebles, Anal. Chem., 23, 690 (1951).
63. G i а с о m e 1 1 o, Proc. Xlth Intern. Congr. Pure Applied Chem. (London), 2,
99 (1947).
64. Symposium, «Use of X-Rays as Analytical Chemical Tool», Anal. Chem., 25/687—
749 (1953).
65. Wes t, «Use of X-Rays as Analytical Chemical Tool», Anal. Chem., 25, 1393 (1953).
66. Wes t, «Use of X-Rays as Analytical Chemical Tool», Anal. Chem., 25, 1371 (1953).
67. D eri b ere, Chim. anal., 33, 136 (1951).
68. D a n n e n b e r g, Angew. Chem., 63, 208 (1951).
69. Pew, J. Am. Chem. Soc., 73, 1678 (1951).
70. Ritter, J. Am. Chem. Soc., 73, 2550 (1951).
71. В r a u n и др., Anal. Chem., 22, 1074 (1950).
72.. Mi tsushi ma и др., Mikrochemie, 36/37, 573 (1950).
73. V a c h e r, Mikrochemie, 36/37, 330 (1951).
74. Schnurmannn др., Anal. Chem., 25, 1010 (1953).
75. De -Vries, Gantz, Anal. Chem., 25, 1020 (1953).
76. Organic Analysis, Vol. I. Interscience, New York—London, 1953.
ГЛАВА
XVI
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ
I. введение
Превращение одного органического вещества в другое посредством
химической реакции с целью его идентификации предложено называть
приготовлением производных [1]. Приготовление производных является
последним этапом в последовательной идентификации неизвестного орга-
нического веществ^ В настоящей главе в основном подробно описываются
микрометодики, которые можно использовать для приготовления производ-
ных. Однако представляется желательным предварительно изложить ряд
общих положений, чтобы читатель понял необходимость детального описа-
ния микрометодик. Эти положения будут обсуждаться в следующем порядке:
а) выбор приготовляемого производного, б) чистота реагента, используемого
для приготовления производного, в) соотношение реагирующих веществ,
г) эффективность методов приготовления и очистки.
1. Рекомендуемые производные
Общепринято, что производные,, используемые для характеристики,
должны удовлетворять определенным условиям, а именно: а) производное
должно быть твердым веществом с температурой плавления выше 50° и ниже
250°, б) иметь точку плавления, отличающуюся по крайней мере на 5°
отточки плавления исходного вещества и производных родственных веществ;
в) легко синтезироваться без или с минимальным количеством побочных
реакций; г) легко очищаться. Реагенты, применяемые для приготовления
производного, должны быть легкодоступными.
Выбор производного особенно важен при работе с микроколичествами.
Большинство методов получения производных, описанных в оригинальной
литературе, использовано для макроколичеств обычно 1—5 г исходного
соединения. При переходе к полумикро- (50—100 же) и микроколичествам
(1—5 мг) количество реагентов сокращается в 10—100 раз. В соответствии
с этим для получения достаточного количества чистого продукта для несколь-
ких определений точки плавления необходимо подобрать такие условия,
чтобы обеспечить а) полноту реакции; б) минимальное число операций, свя-
занных с переносом вещества; в) минимальное число кристаллизаций при
очистке. Необходимо точно установить количество растворителя и условия
кристаллизации.
В литературе имеется мало данных, помогающих в выборе производного
> при работе с микроколичествами. В табл. 31 приведен неполный список
I. Введение
407
Таблица 31
НЕПОЛНЫЙ СПИСОК ПРОИЗВОДНЫХ, ОПИСАННЫХ В ЛИТЕРАТУРЕ,
ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И СПИРТОВ
№ Карбонильное соединение № Спирт
1 Семикарбазоны 1 3,5-Динитробензоаты
2 Ксенилсемикарбазоны 2 л-Нитробензоаты
3 о-, м- и п-Трлилсемикарбазоны 3 а-Нафтилу ретаны
4 а- и |3-Нафтилсемикарбазоны 4 Фенилуретаны
5 3,5-Динитрофенил семикарбазоны 5 п-Нитрофенилуретаны
6 Т иосемикарбазоны 6 л-Бромфенилу ретаны
7 фенилгидразоны 7 п-Хлорфенилуретаны
8 Дифенилгидразоны 8 3,5-Динитрофенилуретаны
9 л-Нитрофенилгидразоны 9 м-Нитрофенил у ретаны
10 2,4-Динитрофенилгидразоны 10 3,5-Динитро-4-метилфен илу ретаны
11 о- и п-Хлорбензогидразоны 11 о- Нитрофенилуретаны
12 3- Нитробензогидразоны 12 п-Йодофенилуретаны
13 Нитрогуанилгидразоны 13 n-Ксенилуретаны
14 п-Карбоксифенилгидразоны 14 4-Йодбифенилуретаны
15 о-, м- и п-Нитробензосульфогидразоны 15 Кислые фталаты
16 а- и (а-4-Динитрофенил)-а-метилгид- 16 Кислые 3-нитрофталаты
разоны
17 Производные метона 17 Кислые трет-алкилтетрахлорфта-
латы
18 Производные дибромметона 18 Ксантаты
19 Бензотиазолы 19 Тритиловые эфиры
20 Бензотиазолины 20 а, 4-Динитрофениловые эфиры
21 Оксимы 2! Арилоксиуксусные кислоты
22 Г идантоины 22 Аллофанаты
23 Бензилиденаминоморфолины 23 Производные S-бензилтиомоче-
• вины
производных, описанных для идентификации карбонильных и гидроксиль-
ных соединений. Указанная проблема подробно рассмотрена на примере
приготовления 3,5-динитробензоатов и а-нафтилуретанов для характери-
стики спиртов.
2. Чистота реагентов
При приготовлении нескольких граммов производного наличие приме-
сей в реагентах хотя и нежелательно, но не имеет большого значения.
Например, при превращении 2 мл спир'га в 3,5-динитробензоат получается
около 2 г неочищенного производного, которое имеет температуру плавления
на 8—10° ниже температуры, приведенной в литературе. Для получения
чистого производного требуется около четырех перекристаллизаций; потери
вещества составляют 50—60%. Даже после этих потерь остается 0,8—1 г
производного для определения точки плавления. Но если начать с 10 мг
спирта и произвести четыре перекристаллизации, то можно не получить
достаточного количества чистого производного для определения темпера-
туры плавления.
Влияние чистоты реагента, используемого для приготовления 3,5-ди-
нитробензоатов, семикарбазонов и а-нафтилуретанов, иллюстрировано при
408
Гл. XVI. Приготовление производных
мерами, приведенными в табл. 32 и 33. Использование 3,5-динитробензоил-
хлорида, содержащего относительно большое количество динитробензойной
кислоты, привело к получению производных, плавящихся при температуре
на 8—13° ниже, чем чистые соединения. Когда же производные приготов-
ляли с использованием перекристаллизованного из безводного четыреххло-
ристого углерода 3,5-динитробензоилхлорида, то для очистки потребова-
лась только одна перекристаллизация вместо трех-пяти. Такой же эффект
наблюдался при использовании неочищенного а-нафтилизоцианата. Если же
Таблица 32
ВЛИЯНИЕ ЧИСТОТЫ РЕАГЕНТОВ НА ЧИСТОТУ ПРОИЗВОДНЫХ [2]
Соединение Коли- чество, мг Реагент Сорт Выход производ- ного, мг Т. пл., СС
производ- ного перед очисткой при веден- ная в лите- ратуре
Метанол 40 3,5-Динитробензоилхло- рид А а 30 93—95 108
Метанол 40 То же Вб 30 104—105 108
Этанол . 40 » » А а 32 85—86 93
Этанол 40 » » Вб 31 92 93
Бутанон 20 Хлоргидрат семикарба- зида С 8 13 131 135
Бутанон 20 То же Сг 12 135 135
а Реагент хранился 6 месяцев на полке в бутылке, закрытой корковой пробкой.
б Реагент В, очищенный двукратной перекристаллизацией из четыреххлористого углерода.
в Продажный препарат,
г Продажный препарат, очищенный однократной перекристаллизацией.
Таблица 33
ВЛИЯНИЕ РЕАГЕНТОВ НА ЧИСТОТУ а-НАФТИЛУРЕТАНОВ [2]
Соединение Количество, мг Реагент (а-нафти л- изоцианат) Т. пл., СС
производного перед ОЧИСТКОЙ приведенная в литературе
Пропанол-1 10 А а 73,5 80
Пропанол-1 10 Вб 75 80
Пропанол-1 10 С в 77 80
Пропанол-2 100 А а 101 106
Пропанол-2 100 В6 103 106
Пропанол-2 100 Св 104 106
а Реагент хранился 1 год в бутылке, закрытой корковой пробкой (запарафиниро-
ванной), на дне бутылки был осадок.
б Реагент хранился в склянке с притертой пробкой, на дне бутылки осадка не
было.
в Реагент А перегнан в вакууме; в качестве реагента использовали среднюю
фракцию.
I. Введение
409
реагент был предварительно очищен и были приняты другие предосторож-
ности, о которых речь пойдет ниже, то точка плавления полученных произ-
водных отличалась от точки плавления чистых соединений только на 2—4°
(без перекристаллизации).
При микроприготовлении производных необходимо по возможности
ограничиться только одной перекристаллизацией и поэтому всегда следует
проверять чистоту реагента. Кроме того, навески реагента и исходного
вещества необходимо взвешивать на аналитических весах.
3. Соотношение реагирующих веществ
Обычно при приготовлении твердых сложных эфиров спиртов (3,5-ди-
нитробензоатов, п-нитробензоатов и т. д.) используют избыток спирта.
Вполне справедливо предполагают, что при употреблении избытка спирта
весь замещенный бензоилхлорид превратится в сложный эфир и при доба-
влении воды после окончания реакции не будет образовываться кислота
за счет гидролиза хлорангидрида. Большой избыток спирта не предотвра-
щает, однако, образования примесей. При молярном соотношении спирта
и хлорангидрида 5 : 1 точка плавления сырого этилового эфира 3,5-динитро-
бензойной кислоты остается между 86—89° и для очистки требуется три
перекристаллизации (табл. 34). Потери вещества во время перекристал-
лизации приведены в последней колонке таблицы. Дальнейшие исследования
показали, что основными примесями в сыром продукте являются ангидрид
3,5-динитробензойной кислоты и сама 3,5-динитробензойная кислота и что
освободиться от них можно не путем использования большого избытка
спирта, а изменением методики очистки сырого производного (табл. 35).
Таблица 34
ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ РЕАГЕНТОВ НА ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭТИЛОВОГО ЭФИРА
3,5-ДИНИТРОБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ (T. ПЛ. 93°)
№ опыта Количе- ство С2Н5ОН, мг Молярное соотно- шение С2Н5ОН : реагент Выход производного и т. пл.а Поте- ри, о/ /о
1-я кристал- лизация 2-я кристал- лизация 3-я кристал- лизация 4-я кристал- лизация
мг | °C мг °C мг СС мг | °C
40 2000 5 1 2160 88 1780 90 1380 92 1050 93 51
42 230 5 1 200 86 145 91 . 110 92,5 85 93 58
43 115 5 1 80 89 50 . 92 38 93,0 27 93 66
44 67 5 1 42 89 20 91,5 14 93,0 9 93 73
45 33 5 1 20 88,5 9 91 6 92,5 1,5 93 92
46 8 5 1 4 88 1,5 91 0,5 92 0,1 92,5 95
а СаНвОН и реагент нагревают в течение 5 мин., добавляют воду, фильтруют, промывают
2%-ным раствором соды и кристаллизуют.
Использование избытка спирта имеет и другую сторону: при 10 мг
спирта и молекулярном соотношении спирта и реагента 5 : 1 максимальный
выход сырого производного равен 7—9 мг. Однако при таком же количестве
спирта и соотношении 1,2: 1 максимальный выход составляет Зо—45 мг.
Желательно подобрать такую методику, при использовании которой уже
с небольшим избытком спирта можно было бы получить чистое производное
сразу после первой перекристаллизации.
410
Гл. XVГ Ириготовление производных
Таблица 35
ВЛИЯНИЕ МЕТОДИКИ НА ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭТИЛОВОГО ЭФИРА
3,5-ДИНИТРОБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ (Т. ПЛ. 93°)
№ опыта Коли- чество С2Н5ОН, мг Молярное соотношение С2Н5ОН : реа- гент Методика Продолжи- тельность нагревания, мин. Выход произ- водного, мг T. пл., °C
51 100 5 : 1 А, без растворите-
ля а 10 75 89
52 100 5 : 1 Б, изопропиловый
эфир б 30 70 86
53 100 5 : 1 В, пиридин в 30 55 91
54 100 5 : 1 Г, изопропиловый
эфир и пиридин в 60 61 90
55 100 5 : 1 Д, без растворите-
ля г 10 78 92,5
59 100 1,2 : 1 То же г 10 385 92,5
60 100 1,2 : 1 А, без растворите-
ля а 10 390 85
61 10 2 : 1 Дг 10 4 93
62 1 2 : 1 дг 10 0,3 93
а Продукт реакции промывают водой и 2%-иым раствором соды.
® Продукт реакции промывают содой и водой.
в Промывают серной кислотой, содой и водой.
г Растирают и экстрагируют 2%-иым раствором соды при 60°, фильтруют и промывают водой
4. Влияние методики приготовления
В табл. 35 обобщены данные [2] о чистоте и выходе этилового эфира
3,5-динитробензойной кислоты, приготовленного пятью различными спосо-
бами. В методике А соотношение спирта к реагенту составляет 5:1 и приме-
няют способ, описанный в литературе. Продукт реакции промывают водой,
затем 2%-ным раствором едкого натра и еще 2 раза водой. В методике Б
смесь спирта и ацилхлорида кипятят 30 мин. в присутствии изопропилового
эфира, однако выход и точка плавления понижаются, что указывает на то,
что реакция не доходит до конца. Использование пиридина в методиках
В и Г привело к некоторому повышению чистоты производного, однако
продолжительность реакции увеличилась и выход снизился. В опытах
с 5—10 мг эти потери, обусловленные промыванием серной кислотой и со-
дой, а также высушиванием и испарением растворителя, были значитель-
ными.
Проблема очистки была решена небольшим, но важным изменением
процесса обработки сырого 3,5-динитробензоата. Это изменение методики
часто приводит к чистым производным без дальнейшей перекристаллизации.
Визуальное и микроскопическое исследования различных сырых 3,5-дини-
тробензоатов показали, что после добавления воды значительное количество
кристаллической массы находится в виде кристаллических комков и агре-
гатов, которые не разрушались полностью при промывании раствором соды
и водой. Поэтому маловероятно, что промывание на фильтре привело к рас-
творению примеси ангидридов и кислот, содержащихся в этих кристалличе-
1. Введение
411
ских агрегатах. Черонис и Энтрикин [3] еще раньше применили встряхива-
ние продукта реакции с раствором соды при 60°. Если предварительно тща-
тельно размельчить сырой 3,5-динитробензоат, растирая комки о стенки
пробирки микрошпателем, а затем встряхивать измельченный продукт
1—2 мин. с 2%-ным раствором соды (методика Т), то пройдет лишь незна-
чительный гидролиз, а примеси полностью удалятся. Из табл. 35 видно, что
производные, полученные в опытах 55—59, были почти чистыми и что
этот вариант методики привел к сокращению большого избытка спирта и к
резкому увеличению выхода производного из данного количества спирта.
Только одного промывания сырого 3,5-динитробензоата недостаточно, как
показывают данные опыта 60. Хотя выход примерно такой же, как в опыте
59, точка плавления продукта ниже на 7,5°.
Применение этой микрометодики для получения 3,5-динитробензоатов
из 1—10 мг некоторых спиртов показано на примерах опытов 61 и 62, табл. 35
и 36. Методику можно использовать для получения производных первичных
и вторичных спиртов, а также фенолов.
Таблица 36
МИКРОПРИГОТОВЛЕНИЕ 3,5-ДИНИТРОБЕНЗОАТОВ НЕКОТОРЫХ
ОКСИ СОЕДИНЕНИЙ
Окси соединение Коли- чество ROH, мг Молярное соотношение, ROH : реагент Выход сырого производ- ного после одной перекристаллизации Т. пл, по литера- турным данным, °C
мг т. пл. произ- водного, °C
Метанол 8 2,5 : 1 5 108 108
Пропанол-1 8 2,5 : 1 6 73 74
Пропанол-2 8 2,5 : 1 5 121—122 123
Пентанол-2 8 2,5 : 1 4 60 62
Циклогексанол 10 2 : 1 12 112 113
Тимол 10 2,5 : 1 11 102 103
Р-Нафтол 10 2 : 1 11 209 210
Р-Нафтол 1 2,5 : 1 0,8 209 210
5. Влияние методов очистки
Приготовление уретанов иллюстрирует другой тип микрометодики,
которую можно использовать для очистки микроколичеств органических
веществ вообще. В табл. 37 приведены первоначальные точки плавления
(до кристаллизации) а-нафтилуретанов 12 спиртов; во всех случаях исполь-
зовали избыток спирта. Как показано в последнем столбце, все сырые произ-
водные плавятся при температуре на 5—12° ниже температур плавления,
приведенных в литературе для чистых соединений. Единственный побочный
продукт, который, по-видимому, образуется, представляет собой ди-а-нафтил-
мочевину, точка плавления которой (после возгонки) равна 284° [4] или
296° [5]. Метод, предложенный в литературе [6] для очистки уретанов,
заключается в двух или трех перекристаллизациях из петролейного эфира
(т. кип. 100—120°), в котором ди-а-нафтилмочевина нерастворима. Однако
установили [2], что в препаратах неизменно присутствует примесь с точкой
плавления ниже точки плавления уретана, как это очевидно из данных,
приведенных в табл. 38. Специально высушенный изопропиловый спирт
412
Гл. XVI. Приготовление производных
ПРИГОТОВЛЕНИЕ а-НАФТИЛ УРЕТАНОВ а
Таблица 37
Спирт Количество, ммоли Т, пл. уретана, °C Разница температур плавления, °C
ROH RNCO сырой продукт литера- турные данные
Метиловый 3 1 115 124 9
Этиловый 3 1 72 79 7
«-Пропиловый 1 0,5 74 80 6
Изопропиловый 1 0,5 99 106 7
н-Бутиловый 1 0,5 62 71 И
втор-Бу тиловый 1 0,5 92 97 5
Изобутиловый 1 0,5 94 106 12
н-Амиловый 1 0,5 60 68 8
втор-Амиловый 1 0,5 65 74,5 9,5
Изоамиловый 1 0,5 58 68 10
«-Гексиловый 1 0,5 51,5 59 7,5
Циклогексиловый 1 0,5 121 129 9
а ROH и NRCO нагревают при 60 — 70° в течение 10 мин.;
сушат на кружке фильтровальной бумаги (гл. I, раздел IV).
сырой твердый продукт
Таблица 38
ПРИГОТОВЛЕНИЕ УРЕТАНА ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА (Т. ПЛ. 106°)
Количество ROH, мл RNCO Т. пл. уретана, °C Повторная кристаллиза- ция 1-й фрак- ции
коли- чество сорт сырой продукт*1 1-я фрак- ция 2-я фрак- ция остаток е
1 0,5 А а 101 104 103 106 105,5
1 1,2 А 103 104 103 106 105,5
1 0,5 Б б 102 104 103,5 106 106
1 1,2 Б 102 104 103,5 106 106
1 1,3 Вв 105 г
а Старый реагент; был запарафирован в склянке; осадок.
б Новый реагент; без осадка на дне бутылки.
в Реагент А, перегнанный в вакууме.
г Сырой продукт промыт гексаном.
д Сырой уретан, полученный по реакции ROH с RNCO.
е Кристаллы не растворились и остались на фильтре.
превращали в производное в условиях, исключающих даже следы влаги-
В одной серии опытов был взят избыток спирта, а в другой—избыток изо-
цианата. Было использовано три образца изоцианата разного происхожде-
ния. Из данных, приведенных в колонках 4, 5 и 6 табл. 38,видно, что
в сырых продуктах присутствует примесь, растворимая в петролейном
эфире, которая понижает точку плавления изопропил-а-нафтилуретана.
I. Введение
413
Однако если продукт реакции промыть предварительно гексаном, то точка
плавления его только на 1° ниже, чем у чистого производного. Следует
также отметить, что этот результат был получен с небольшим избытком очи-
щенного изоцианата.
Чистая ди-а-нафтилмочевина была приготовлена кипячением а-нафтил--
изоцианата с водой. Сырой продукт после промывания ацетоном возгонялся
при 296- 298'; после кристаллизации из пиридина он возгонялся при 286°.
После кипячения 100 мг мочевины с 5 мл петролейного эфира и фильтрова-
ния в фильтрате после испарения растворителя не было обнаружено ника-
кого остатка. Около 50 мг изопропил-а-нафтилуретана (т. пл. 105°) смеши-
вали с 50 мг ди-а-нафтилмочевины (т. пл. 286°) и экстрагировали петролей-
ным эфиром. Продукт, полученный после испарения растворителя, плавился
при 105,5°. Это доказывает, что следы ди-а-нафтилмочевины не понижают
точки плавления изопропил-а-нафтилуретана. Другим доказательством
присутствия примесей, помимо ди-а-нафтилмочевины, является фракцион-
ная возгонка а-нафтилуретана при пониженном давлении (табл. 39).
Таблица 39
ОЧИСТКА ИЗОПРОПИЛ-а-НАФТИЛУРЕТДНА
ФРАКЦИОННОЙ МИКРОВОЗГОНКОЙ а
№ фракции ®
Приблизительное
количество, .иг
Т. пл., °C
__________
1
2
3
4
5
6
7
Остаток
2
2
3
4
2
5
10
4
84,0
92,0
95,5
98,0
101,0
103,0
105.5
4—95
а Точка плавления чистого производного 106°, сы-
рого—99°.
6 Количество исходного материала 40 мг.
Данные, приведенные в табл. 39, характеризуют фракционную микро-
возгонку 40 мг изопропил-а-нафтилуретана. По-видимому, при приготовле-
нии этого соединения, не образуется заметных количеств ди-а-нафтилмоче-
вины, так как остаток после возгонки плавится при 94—95°; если бы
в остатке присутствовало значительное количество ди-а-нафтилмочевины
(т. пл. 296—298, 286°), то точка плавления была бы выше 150°.
На основании этой работы можно утверждать, что примеси, присут-
ствующие в а-нафтилуретанах, приготовленных реакцией спиртов с а-нафтил-
изоцианатом, в основном растворимы в петролейном эфире. Дополнительные
данные, подтверждающие это мнение, получены при очистке сырого метил-а-
нафтилуретана кристаллизацией из гексана (табл. 40). Следует отметить,
что если образец сырого уретана сначала экстрагировать петролейным
эфиром, а затем перекристаллизовать остаток из гексана, то производное
плавится при 123° после одной кристаллизации, в то время как производное,
полученное по обычной методике, послетрех кристаллизаций имеет т. пл. 122°.
Данные по очистке метил-а-нафтилуретана микровозгонкой представлены
414
Гл. XVI. Приготовление производных
Таблица 40
ОЧИСТКА МЕТИЛ-а-НАФТИЛУРЕТАНА КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ
Вещество Количе- ство, мг Количе- ство ра- створи- теляа» МЛ Выход®, мг Т. пл., °C
сырой продукт литера- турные данные
Исходный продукт 115 124
Опыт № 1
Сырой продукт 100 8 60А 118
Образец А 60 5 25Б 121
Образец Б 25 4 8В 122
Фильтрат из АД-Б 25 113
Опыт № 2
Сырой продукт 100 5 35А 120
Остатокв — 5 10Б 123
а Растворитель—продажный сухой гексан.
6 Буквы А, Б и В обозначают образцы кристаллов; таким образом, 60 мг про-
дукта А, полученного из сырого исходного продукта, употребляется для получения
продукта Б путем кристаллизации.
в Кристаллы не растворяются, остаются на фильтре.
Таблица 4}
ОЧИСТКА МЕТИЛ-а-НАФТИЛУРЕТАНА ФРАКЦИОН-
НОЙ МИКРОВОЗГОНКОЙа
№ фракции® Приблизительное количество, мг Т. пл., °C
Р 2 112
II 3 114
III 3,5 118
IV 4,0 122
V 9,0 123,5
Остаток — 175—225
А Точка плавления чистого вещества 124°; точка
плавления полученного сырого продукта 115°.
® Количество исходного продукта 30 мг.
в Давление 4 мм, температура 95—100°.
в табл. 41. В табл. 42 приведены данные по очистке микровозгонкой а-нафтил-
уретанов шести спиртов. Следовательно, для микроприготовления а-нафтил-
уретанов необходимо использовать небольшой избыток а-нафтилизоцианата;
сырой уретан следует экстрагировать небольшим количеством петролейного
эфира, а остаток, если его количество превышает 10 мг, очищать кристалли-
зацией. Для количеств 5 мг и менее более удовлетворительные результаты
дает очистка фракционной возгонкой.
/. Введение
415
Таблица 42
ОЧИСТКА ПРОИЗВОДНЫХ ФРАКЦИОННОЙ МИКРОВОЗГОНКОЙ
а-Нафтилуретан Т. пл., °C Взятое коли- чество, мг Сублимат1а Сублимат IIа
сырого продукта литератур- ные данные количество, мг о о Ч количество, мг о о в; с
Метил 115 124 10 4 117,5 3 123
«-Пропил 73 80 6 2 75,0 2 79—80
«-Бутил 62 71 10 5 65,0 3 70—71
втор-Бутил 93 97 5 2 96,0 2 97
н-Амил 60 68 3 1 62,0 1 67
н-Гексил 52 59 2 1 54,0 0,5 58—59
а Давление 4 л*.м.
6. Общие указания по микроприготовлению производных
В предыдущем разделе обсуждены факторы, которые делают
необходимым детальное а точное описание методов приготовления производ-
ных. В следующих разделах будет описано приготовление рекомендуемых
производных. Методика для каждого данного производного применима
к большинству соединений той же группы. Однако скорости реакции для
веществ, принадлежащих к одной и той же группе, сильно изменяются
и в некоторых случаях реакция может протекать таким образом, что при-
готовление этого производного становится нецелесообразным. Например,
обработка формальдегида семи карбазидом дает не семикарбазон, а продукт
поликонденсации. При обсуждении общего метода будут приведены краткие
указания относительно изменения методики приготовления того же типа
производных других представителей данной группы или подгруппы соеди-
нений.
Обычно существует разница в реакционноспособности между алифати-
ческими и циклическими производными, в особенности между алифатиче-
скими и ароматическими соединениями. В некоторых случаях ароматические
соединения (особенно полизамещенные) реагируют быстрее, чем соединения
с открытой цепью. Однако обычно низшие члены алифатического гомологи-
ческого ряда вступают1 в реакцию быстрее, чем другие. Производные арома-
тических соединений менее растворимы в воде, этаноле и метаноле, чем
соответствующие производные соединений с открытой цепью. Следовательно,
количество этанола или метанола, применяемое для очистки производных
ароматических соединений, должно быть больше количества, рекомендован-
ного для соответствующих производных соединений с открытой цепью
с 4—6 атомами углерода.
В большинстве случаев возможно начать с 10—25 мг ароматического
вещества, произвести две или более кристаллизации и получить 5—15 мг
чистого производного для определения точки плавления.
Если количество вещества, которое можно использовать для пригото-
вления производного, составляет 25—100 мг, то следует использовать стан-
дартные полумикрометоды. Они были тщательно разработаны, так что
в большинстве случаев желаемое производное можно получить в чистом виде
после одной кристаллизации.
416
Гл. XVI. Приготовление производных
При работе с миллиграммовыми или меньшими количествами следует
соблюдать следующие специальные предосторожности:
1. Необходимо совершенно устранить или свести к минимуму пере-
носы производного из одного реакционного сосуда в другой.
2. Реакционный сосуд должен подходить для проведения очистки
данного производного. Для очистки микровозгонкой (гл. II, раздел II, 3)
реакционный сосуд должен представлять собой капилляр или 6—8-милли-
метровый стеклянный конус. Для очистки кристаллизацией из растворителя
или смеси двух растворителей больше подходит конус.
3. Поскольку из 1—2 мг исходного вещества редко можно получить
достаточное количество чистого производного для двух определений точки
плавления в капилляре, то, прежде чем начинать работу, необходимо иметь
прибор для определения точки плавления с количеством 0,1 мг и менее.
4. Перед приготовлением производных из миллиграммовых количеств
неизвестного вещества всегда желательно провести один или два предвари-
тельных опыта с миллиграммовыми количествами вещества, предположи-
тельно идентичного неизвестному. Таким образом, можно внести любые
необходимые изменения в методику.
5. Во всех случаях приготовления производных из небольших коли-
честв важно проверить чистоту реагентов. Следует считать, что любой про-
дажный препарат нуждается в очистке перед использованием в микропрепа-
ративной работе.
Методы, используемые для определения точек плавления производ-
ных, обсуждаются, и сравнение их с литературными данными проведено
в гл. IV, раздел I, 9.
II. ПРОИЗВОДНЫЕ СПИРТОВ
1. Общие замечания
Для открытия спиртов используют несколько функциональных проб;
наиболее чувствительными являются ксантогенатовая (42)* и гидроксамовая
(15) пробы. В случае безводных спиртов можно использовать.пробу на актив-
ный водород (36). Если эти пробы положительны, то надежное подтвержде-
ние можно получить, применяя пробу с нитратом церия (9), пробу со смесью
хлористого цинка и соляной кислоты (19), пробу с йодноватой (23) и йодной
кислотами (30). Для открытия спиртов можно также использовать а) вана-
диевый комплекс 8-оксихинолина [7] и б) ванилин, 2-нафтол-3,6-дисульфо-
новую кислоту и другие реагенты для полиоксисоединений [9, 10].
Наиболее важными производными, используемыми для окончательной
идентификации спиртов, являются сложные эфиры замещенных аромати-
ческих кислот и сложные эфиры карбаминовой кислоты—уретаны. и-Ни-
тробензоаты [7—14] и 3,5-динитробензоаты [15—21] образуются при реак-
ции спирта с ароилхлоридами, а фталаты [22, 23] и нитрофталаты [24—27]—
при реакции спирта с фталевым и нитрофталевым ангидридами. Уретаны
образуются в реакции спирта с изоцианатом или азидом
ROH + (NO2)2CeH3COCl —> (NO2)2C6H3COOR4-HC1,
ROH4-C10H7NCO —> CioH7NHCOOR,
ROH4-BrCeH4CON3 -> BrCsH4NHCOOR4-N2.
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
II. Производные спиртов
417
В литературе описаны следующие замещенные уретаны или карбаматы,
пригодные для характеристики спиртов: фенил [28—30], а-нафтил (31—33],
(3-нафтил [34], о-нитрофенил [35], /г-нитрофенил [36, 37], лг-нитрофенил
[38], п-йодофенил [39], н-бромфенил [40], н-ксенил [41, 42], п-йододифенил
[43] и и-анизил [44]. Для идентификации спиртов предложены другие типы
производных, такие, как а) ксантогенаты [45, 46], образующиеся при реак-
ции спирта с сероуглеродом в присутствии едкого калия; б) н-нитрофенил-
ацетаты [47], получаемые при реакции спирта с и-нитрофенилацетилхлори-
дом; в) тритиловые эфиры [48—50], образующиеся при обработке спирта
или гликоля трифенилметилхлоридом; г) 2,4-динитрофениловые эфиры
[511, получаемые при обработке спирта 2,4-динитробензоилхлоридом;
д) трет-алкилтетрахлорфталаты [52], образующиеся при реакции триал-
килкарбинола сначала с магнийэтилбромидом и затем с тетрахлорфталевым
ангидридом; е) псевдосахариновые производные [53], получаемые при реак-
ции спирта с псевдосахаринхлоридом; ж) производные S-бензилтиомочевины
[54], образующиеся путем превращения спирта в соответствующий кислый
алкилсульфат с последующей обработкой S-бензилтиуронийхлоридом;
з) аллофанаты [55] и и) 2,4-динитрофенилгидразоны, образующиеся после
окисления спирта в соответствующее карбонильное соединение и после-
дующей обработки гидразином [56].
При работе с микроколичествами рекомендуется получение в качестве
производных 3,5-динитробензоатов и а-нафтилуретанов. Реагенты для
приготовления этих производных—3,5-динитробензоилхлорид и а-нафтил-
изоцианат—легкодоступные продажные препараты. Если необходимо исполь-
зовать другие эфиры ароматических кислот, то прежде всего следует испы-
тать п-нитробензоаты и 3-нитрофталаты; последние требуют для очистки
нескольких кристаллизаций вследствие образования изомерных эфиров
и поэтому не рекомендуются в качестве производных при работе с 1—10 мг
спирта. Для приготовления других уретанов следует прежде всего испы-
тать легкодоступные продажные изоцианаты: n-бромфенил, п-нитрофенил
и р-нафтил. Фенилизоцианат не рекомендуется для микропрепаративных
работ, поскольку он медленно вступает в реакцию, а образующиеся уретаны
в некоторой степени растворимы. Если необходимо получить замещенный
уретан, для приготовления которого нет доступного продажного изоцианата,
то лучше получить азид [57] из карбонового эфира, чем из изоцианата,
обработкой ариламинов фосгеном.
Наличие влаги в спирте мешает приготовлению 3,5-динитробензоатов
и а-нафтилуретанов. Однако, если нет возможности высушить препарат,
следует приготовить 3,5-динитробензоат, поскольку динитробензойную кис-
лоту, образующуюся при действии воды на реагент, легче удалить, чем
дизамещенные мочевины, получаемые при действии воды на изоцианаты
или азиды кислот. Для получения производных из полумикроколичеств
спиртов (300—500 мг) в смеси с 5—10 мл воды можно использовать раствор
' 3,5-динитробензоилхлорида [58] в лигроине. Получение производных из
микроколичеств третичных спиртов с помощью любого из рекомендованных
реагентов представляет трудную задачу. Например, при нагревании 30 мг
н-бутанола, изобутанола, бутанола-2, mpem-бутанола с 3,5-динитробензоил-
хлоридом в течение 30 мин. образуются производные [3] с выходом 16, 20,
18 и 0,5 мг соответственно. Поэтому необходимо использовать методику, где
спирт и реагент кипятят в течение 1—2 час. с пиридином в изопропиловом
эфире. В отсутствие акцептора протонов третичные спирты имеют тенден-
цию к образованию галоидных производных и олефинов.
27 Заказ № I 19
418
Гл. XVI. Приготовление производных
Приготовление дитритилпроизводных глицерина, а также 2-н-нитро-
бензоата глицерина описано на стр. 250. Эту методику можно распростра-
нить на другие многоатомные спирты.
2. Методы получения 3,5-динитробензоатов
Для получения 3,5-динитробензоатов спирт осторожно нагревают
в сухой реакционной пробирке с 3,5-динитробензоилхлоридом. Реагент дол-
жен быть проверен на чистоту; если точка плавления хлорида ниже 73—74°,
то его следует перекристаллизовать из четыреххлористого углерода. Со
спиртами, имеющими 6 или менее атомов углерода, используют соотноше-
ние реагент : спирт, равное 1 : 1,5 или 2 ммоля; при точном воспроизведении
методики выход чистого производного после одной кристаллизации соста-
вляет 150—200 мг на 1 ммоль реагента. Основной недостаток методики—
необходимость удаления 3,5-динитробензойной кислоты (т. пл. 202°) и ангид-
рида (т. пл. 109°), которые являются неизменными побочными продуктами
реакции.
Выбор реакционного сосуда зависит от количества спирта. Для коли-
честв 25—100 мг используют обычные пробирки, для меньших количеств
применяют 6—8-миллиметровые конические пробирки. Открытый конец
конической пробирки закрывают резиновым балончиком от капельницы,
чтобы избежать потерь за счет испарения. Реакционный сосуд нагревают
на микропламени при минимальной температуре, при которой смесь является
жидкой. Низшие спирты надо нагревать в течение 3—5 мин., а спирты
с 6 и более углеродными атомами и все вторичные спирты—10—15 мин.
Употребление растворителей, таких, как изопропиловый и «-бутило-
вый эфиры, позволяет кипятить смесь без потерь за счет испарения. Однако
в этих условиях для завершения реакции требуется 0,5—1 час. Кроме того,
употребление растворителя неизбежно связано с переносами, промыванием
и высушиванием, что приводит к дополнительным потерям, которые делают
методику нецелесообразной при работе с миллиграммовыми количествами
спирта. Для получения производных третичных спиртов вследствие указан-
ных выше причин применение смеси пиридина с изопропиловым эфиром
или одного пиридина неизбежно.
В следующих примерах подробно описано приготовление 3,5-динитро-
бензоатов из 100, 10 и 1 мг спирта.
А. Этиловый эфир 3,5-динитробензойной кислоты
В сухую пробирку длиной 15 см, снабженную обратным микрохолодиль-
ником, помещают около 400 мг 3,5-динитробензоилхлорида и добавляют
0,12 мл (100 jh?) этанола. Пробирку нагревают на микропламени в течение
5 мин. так, чтобы плав на дне пробирки не затвердевал. Если на стенках
пробирки на высоте 20—30 мм над реакционной смесью появляется конден-
сат, то пламя уменьшают или же поднимают пробирку.
Плаву дают затвердеть, после чего массу разламывают и тщательно
растирают микрошпателем или стеклянной палочкой. Если останутся
комки, то в них задержатся примеси. Затем добавляют 5 мл 2% -кого раствора
соды и продолжают тщательно растирать кристаллическую массу по стен-
кам пробирки. Смесь постепенно нагревают до 50—60°, закрывают пробирку
-резиновой пробкой и встряхивают 10—15 сек. Смесь фильтруют, как описано
в гл. I, раздел II, и промывают трижды по 3—4 мл воды. Кристаллы поме-
щают в пробирку длиной 20 см с 15 мл метанола иди этанола и смесь кипятят
II. Производные спиртов
4I01
до полного растворения; горячий раствор фильтруют и по каплям добавляют
воду до появления мути. Раствор опять нагревают в течение 1 мин., затем
закрывают и оставляют на 15—20 мин. Выпавшие кристаллы отфильтровы-
вают, промывают 2 раза 50%-ным спиртом по 3 мл и высушивают на кружке
фильтровальной бумаги. Получают около 250—300 мг чистого производного
ст. пл.93°.
Б. Циклогексиловый эфир 3,5-динитробензойной кислоты
Около 15 мг 3,5-динитробензоилхлорида помещают в коническую цен-
трифужную пробирку длиной 2 см и добавляют пипеткой 0,01мл цйклогек-
санола. Циклогексанол, попавший на стенки пробирки, перемещают на дно
пробирки путем центрифугирования в течение 30 сек. Коническую пробирку
закрывают резиновым баллончиком от капельницы и погружают в горячую
воду (70—80°) на 5 мин.; затем несколько секунд центрифугируют и вновь
погружают в водяную баню на 10 мин., после чего охлаждают. Кристалли-
ческую массу на дне конической пробирки тщательно растирают острым
конном микрошпателя и добавляют достаточное количество 2% -ного раствора
соды, чтобы заполнить пробирку примерно на 3/4 ее высоты, затем продол-
жают растирать кристаллы по стенкам. Пробирку осторожно нагревают
до 50—60° и кристаллическую массу вновь перемешивают, чтобы не осталось
комков кристаллов, после чего центрифугируют. Жидкость удаляют капил-
лярной пипеткой, добавляют 0,5 мл воды, хорошо размешивают и после
центрифугирования жидкость снова удаляют. Промывание водой повто-
ряют 2—3 раза. Затем добавляют 0,5 мл этанола или метанола, пробирку
осторожно нагревают почти до кипения спирта. Для предотвращения
выброса раствора, что возможно при использовании конических пробирок
этого типа, необходимо избегать перегревания. Горячий спиртовой раствор
быстро центрифугируют в.течение 30 сек. и прозрачный раствор быстро пере-
носят с помощью предварительно нагретой пипетки в микропробирку длиной
7,5 см (см. гл. I, раздел III). В коническую пробирку добавляют свежую
порцию спирта и продолжают экстракцию до тех пор, пока на дне не оста-
нется лишь ничтожное количество нерастворившегося остатка. Объединен-
ные спиртовые растворы нагревают почти до кипения в пробирке длиной
7,5 см и по каплям добавляют воду до появления мути. Пробирку вновь
нагревают До исчезновения мути и оставляют остывать. Через 10—15 мин.
кристаллы размешивают шпателем и центрифугируют. Раствор переносят
в другую пробирку, а кристаллы промывают 0,2 мл 50%-ного спирта. Кри-
сталлы перемешивают, пробирку центрифугируют и жидкость удаляют.
Промывание повторяют, затем отбирают несколько кристаллов, высушивают?
на кружке из фильтровальной бумаги и определяют точку плавлена»..
Выход 10—12 мг; кристаллы плавятся при 112°. Если точка плавления зна-
чительно ниже указанной в литературе, то производное растворяют в Про-
бирке длиной 7,5 см и кристаллизуют без переноса раствора. Производйое-
высушивают, погрузив коническую пробирку в стаканчик с горячей ВоДош
(50—60°) и соединив ее на 15—20 мин. с вакуумной линией. Даже при работе-
с продажным циклогексанолом достаточно, одной кристаллизации.
Подобную методику используют для приготовления производного^
из 1 мг оксисоединения. В коническую пробирку Помещают 1,5 Мг реагента.
Для внесения образца спирта в коническую пробирку используют капилляр-
для определения точки плавления. Капилляр, открытый с Двух сторон,,
наполняется в силу капиллярности на высоту 1—2 Мм спиртом. Если жела-
тельно знать вес образца, то пустой капилляр предварительно Взвешивают^.
27.*-
420
Гл. XVI. Приготовление производных
затем наклоняют пробирку, чтобы жидкость затекла примерно до середины,
кончик капилляра осторожно вытирают, капилляр кладут горизонтально
на чашку весов и взвешивают. Кончиком капилляра касаются внутренней
стенки конической пробирки и с помощью резиновой груши продувают
через капилляр несколько раз воздух. Таким образом практически вся
жидкость переносится в коническую пробирку, которую затем закрывают
.пробкой и центрифугируют, чтобы жидкость стекла на дно. Затем следуют
методике, описанной выше для 10 мг спирта. Выход чистого производного
«около 0,5—0,9 мг.
Опыты с 1 мг этанола, метанола и пропанола привели к получению
•0,2—0,4 мг чистого производного после одной кристаллизации. В случае
!пропанола-2, бутанола-2 и пентанола-2 оказалось необходимым использо-
вать 2 мг спирта и 3,6 мг реагента, чтобы получить заметный выход чистого
производного.
В. mpem-Бутиловый эфир 3,5-динитробензойной кислоты
В пробирку длиной 15 см помещают а) 5 мл изопропилового эфира
(высушен над гидридом кальция или натрием и профильтрован), б) 40 мг
3,5-динитробензоилхлорида, в) 0,03 мл mpem-бутилового спирта и г) 0,2 мл
пиридина. Пробирку нагревают с обратным холодильником1 на водяной бане
в течение 1 часа, температуру бани регулируют так, чтобы изопропиловый
эфир слабо кипел (56°). Реакционную смесь переносят в маленькую
(10—25 мл) делительную воронку; реакционную пробирку промывают 1 мл
изопропилового эфира и промывной растворитель сливают также в воронку.
Эфирный раствор промывают последовательно 4 мл воды, 4 мл 1%-ной серной
кислоты, 4 мл воды, 4 мл 2%-ной соды и, наконец, дважды водой. Эфирный
раствор помещают в перегонную пробирку и эфир отгоняют. Затем доба-
вляют около 1 мл спирта и по каплям воду до появления мути. Стенки про-
бирки потирают палочкой и выпавшие кристаллы или отфильтровывают
и промывают, или кристаллы с маточником переводят в пробирку длиной
7,5 см и центрифугируют, как описано выще. Выход 5—10же; т. пл. 141—142°.
Если используют прибор, описанный в гл. III, раздел VII, то выход
увеличивается, поскольку уменьшаются потери из-за переноса.
3. Методы получения а-нафтилуретанов
Вопросы приготовления и очистки а-нафтилуретанов уже обсуждались
в разделе I настоящей главы и здесь будут лишь кратко суммированы,
Обычно употребляют соотношение 1,25 ммолей а-нафтйлизоцианата
к 1 ммолю спирта. Если количество производного 10 мг или более, то его
можно очистить посредством кристаллизации. Сырой уретан тонко расти-
рают в реакционном сосуде и экстрагируют минимальным количеством
петролейного эфира для удаления растворимых примесей. Первый экстракт,
содержащий значительное количество производного, оставляют, а остаток
вновь экстрагируют. Из второго экстракта получают чистое производное.
При фильтровании горячих растворов требуется осторожность при
подготовке фильтра; использование фильтровальных палочек и центрифу-
гирование часто вызывают трудности. Нерастворившийся уретан хлопье-
виден, осаждается медленно и свободно проходит через легкие изъяны
фильтра^ Для фильтрования 1—5 мл раствора наиболее пригодны полумикро-
II. Производные спиртов
421
фильтры (гл. I, раздел II, 3). Для очистки количеств, меньших 10 мг, реко-
мендуется фракционная микровозгонка (гл. II, раздел II).
Третичные спирты очень медленно вступают в реакцию и дают неболь-
шие количества уретана; происходит дегидратация спирта, в резуль-
тате которой количество образующейся динафтилмочевины увеличи-
вается.
А. а-Нафтилуретан я-пропанола
Для удаления влаги пробирку длиной 15 см прогревают на пламени,
закрывают и оставляют до охлаждения. С помощью сухих пипеток в про-
бирку помещают 0,1 мл «-пропилового спирта и 0,12 мл а-нафтилизоцианата.
Закрытую пробирку нагревают на водяной бане при 60—70° в течение
10 мин., при этом выпадают кристаллы производного. Пробирку извлекают
из бани и оставляют на 30 мин. Кристаллическую массу растирают в поро-
шок стеклянной палочкой. Добавляют приблизительно 4 мл петролейного
эфира (т. кип. 90—110°), нагревают смесь до кипения, затем фильтруют
с отсасыванием на фильтре, приготовленном следующим образом: кружок
из фильтровальной бумаги на перфорированной пластинке воронки увлаж-
няют 1—-2 каплями воды и слегка отсасывают, затем бумагу промывают
последовательно несколькими каплями метанола и петролейного эфира.
Воронку соединяют с пробиркой (длиной 20 см) с боковым отростком и нали-
вают горячий раствор уретана. Фильтрат отставляют, воронку соединяют
с новой пробиркой для отсасывания и повторяют экстракцию сырого уретана
5 мл горячего растворителя. Второй фильтрат охлаждают и перемешивают
стеклянной палочкой до начала кристаллизации. Через 10 мин. кристаллы
отфильтровывают и, если необходимо, кристаллизуют вновь из 2,5—3 мл
растворителя. Выход 40—50 мг, кристаллы плавятся при 79—80°.
Если спирт содержит много воды, его необходимо предварительно
высушить над гидридом кальция.
Б. а-Нафтилуретан я-бутанола
1 мг «-бутанола и 1,5 мг а-нафтилизоцианата помещают, как описано
в разделе 2,Б, в хорошо высушенную 6-миллиметровую коническую про-
бирку. Пробирку закрывают пробкой и помещают в пробирку длиной
7,5—10 см, которую затем погружают на 5 мин. в водяную баню при 70—75°.
Коническую пробирку центрифугируют, нагревают еще 5 мин. и охлаждают
в течение 30 мин.
Кристаллическую массу растирают тупым концом микрошпателя,
и коническую пробирку надрезают на расстоянии 1 мм над кристалличе-
ской массой; запаянный конец пробирки отламывают и помещают в прибор
для микровозгонки (см. гл. II, раздел II, 3, и гл. XVI, раздел I, 5). Создают
вакуум 1—4 мм рт. ст. и температуру бани постепенно поднимают до
60—65°. Через 30 мин. после того, как возгонится приблизительно */3 веще-
ства, давление в системе поднимают и верхнюю часть сублиматора (холо-
дильник) снимают. Сублимат смывают метанолом или этанолом на неболь-
шое часовое стекло или в маленький кристаллизатор. Холодильник высу-
шивают и помещают обратно в прибор для возгонки. Возгоняют еще 1/3 веще-
ства. Несколько микрограммов сублимата переносят на предметное стекло
прибора для определения температуры плавления, а остаток смывают спир-
том в кристаллизатор. После удаления спирта получают 0,2—0,4 мг кри-
сталлов; температура плавления производного равна 70—71°.
422
Гл. XVI. Приготовление производных
В. а-Нафтилуретаи циклогексаиола
В коническую центрифужную пробирку помещают 10 мг циклогексанола
и 15 мг нафтилизоцианата, как описано в разделе 2,Б. Спирт следует доба-
влять после введения изоцианата. Коническая пробирка должна быть все
время закрыта пробкой, за исключением момента загрузки. Пробирку нагре-
вают, как описано в предыдущем разделе. Кристаллическую массу расти-
рают тупым концом микрошпателя, коническую пробирку надрезают
и обламывают на расстоянии около 1 мм от уровня кристаллов и помещают
запаянный конец в пробирку длиной 15 см. Массу экстрагируют сначала
1 мл петролейного эфира (т. кип. 90—110°) и затем еще 3 мл этого же раство-
рителя, как описано в разделе 3,А. Второй фильтрат помещают в микро-
стаканчик или микропробирку и испаряют. Получают около 9—10 мг
кристаллов с т. пл. 129°.
4. Микрооткрытие 3,5-динитробензоатов спиртов хроматографией
на бумаге
3,5-Динитробензоаты приготовляются из микроколичеств по методикам,
описанным в предыдущем разделе. Производное растворяют в хлороформе
[59, 62] из расчета 20 у/к. Около 5—-10 к раствора наносят на полоски
бумаги, подходящие для проведения быстрого восходящего хроматографи-
рования в пробирках, как описано в гл. XIV, раздел V. Наиболее пригод-
ным растворителем для 3,5-динитробензоатов является 20%-ный водный
диоксан. Для контроля наносят такие растворы таких производных веществ,
которые, как предполагают, идентичные неизвестным веществом.Полоски
проявляют 1—2 часа или до тех пор, пока фронт достигает верхнего края
полоски. Фронт обнаруживают, освещая полоску сбоку скользящим светом.
Полоски вынимают и после испарения растворителя окрашивают обработ-
кой 10%-ным раствором едкого кали или 0,5%-ным спиртовым раствором
1-нафтиламина. Пятна окрашиваются в желтый цвет при использовании
первого индикатора и в оранжевый или красный — при использовании
второго.
Хроматографические методы применяли также для открытия ксанто-
генатов калия [60] и 3,6-динитрофталатов [61]. Описано разделение полиок-
сисоединений при помощи хроматографии на бумаге [63] и на колонке [64].
III. ПРОИЗВОДНЫЕ ФЕНОЛОВ
1. Общие замечания
Для открытия фенолов служат следующие пробы: с нитратом церия
(9)*, с хлорным железом (14), с йодноватой кислотой (23), с азотистой кисло-
той (27), с азотистой кислотой и нитратом ртути (28), с фталеином (33) и проба
Толленса (42). Другие функциональные группы, например амино-и нитро-
группы можно открыть соответствующими пробами, приведенными в табл. 17,
гл. XV [65].
Большинство производных, которые применяются для характеристики
спиртов, можно использовать также для характеристики фенолов. Легко
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
III. Производные фенолов
423
приготовляются 3,5-динитробензоаты [66] жидких и многих твердых фено-
лов. Если точка плавления 3,5-динитробензоата выше 200°, то рекомен-
дуется приготовить бензоат или п-нитробензоат. Если фенол имеет точку
плавления выше 100°, то следует приготовить ацетильное производное
[67]. Ацетилирование монооксифенолов не представляет трудностей. Однако
приготовление ди- и триацетатов из микроколичеств .фенолов не всегда
бывает успешным, даже если для предотвращения образования моноацетата
употребляют избыток ацетилирующего агента.
Приготовление а-нафтилуретанов [68] и фенилуретанов [69] рекомен-
дуется только в случае, если количество фенола превышает 50 мг. При
работе с микроколичествами очень трудно удалить замещенные мочевины
и другие продукты, образующиеся побочно. Кроме того, фенолы реагируют
с изоцианатами медленно. Реакцию катализируют небольшие количества
третичных аминов, например триметил- или триэтиламина. Ниже перечислены
другие уретаны, которые описаны как удобные производные для характе-
ристики фенолов: 3,5-динитрофенилуретаны [70], р-нафтилуретаны [71],
п-нитрофенилуретаны [71], п-бромфенилуретаны [71], 3,5-динитро-4-метил-
фенилуретаны [71]. Однако если а-нафтилуретаны и фенилуретаны обра-
зуются с трудом, то не рекомендуется приготовлять другие замещенные
уретаны. Часто весьма полезно приготовление бромзамещенных фенолов. Так,
можно получить производные из 1—10 мг фенола, о-крезола и л/-крезола
путем бромирования. В случае нитрофенолов следует приготовлять соот-
ветствующие аминофенолы, поскольку образование эфиров и уретанов не
всегда возможно или происходит медленно. Например, 1—10 мг п-нитрофе-
нола можно легко превратить в п-аминофенол при помощи каталитического
гидрирования (гл. V, раздел II,4,Б).
Реакцию фенолов с хлоруксусной кислотой [72, 73] в присутствии
щелочи, в результате которой образуются арилоксиуксусные кислоты,
можно рассматривать как возможный метод получения производных
ArONa4-ClCH2COOH ArOCHaCOOH-|-NaCl.
Приготовление арилоксиуксусных кислот не рекомендуется, если
в распоряжении нет по крайней мере 100 мг фенола, так как иначе выход
сырого продукта будет недостаточным для дальнейшей очистки. Одним из
достоинств арилоксиуксусных кислот как производных является то, что
они легко титруются и эквивалент нейтрализации может быть использован
для идентификации.
Кроме перечисленных производных, можно использовать также:
а) продукты нитрования [74]; б) эфиры [75] сульфоновой кислоты; в) произ-
водные псевдосахарина [76] и г) 2,4-динитрофениловые эфиры, образую-
щиеся при реакции фенолов с 2,4-дийитрохлорбензолом [77]. Нитропроиз-
водные фенолов можно синтезировать по методике, описанной в гл. XI,
раздел 1. 2,4-Динитрофениловые эфиры можно использовать как характер-
ные производные в случае микроколичеств некоторых фенолов.
Хроматографическое разделение на бумаге простых и сложных фенолов
было обсуждено несколькими исследователями. В качестве растворителя
применяют бутанол, насыщенный 5 н. гидроокисью аммония [78], смесь
бутанола с пиридином и насыщенный водный раствор хлористого натрия
[79] и смесь бутанола с уксусной кислотой [80]. Для окраски пятен исполь-
зовали следующие индикаторы: аммиачный раствор нитрата серебра [81],
хлорное железо [82], фосфомолибденовую кислоту [83], диазотированную
сульфаниловую кислоту [84] и диазотированный и-нитроанилин [79]. Смесь
бутанола, уксусной кислоты и воды (4:1:5) хорошо встряхивают, и после
424
Гл. XVI. Приготовление производных
расслоения верхний слой используют в качестве растворителя. Методика
разделения 3,5-динитробензоатов фенолов такая же, как методика, исполь-
зуемая для обнаружения спиртов (раздел 11,4 настоящей главы).
2. Методики приготовления производных фенолов
А. 3,5-Дииитробензоат p-нафтола
В пробирку длиной 15 см, снабженную обратным микрохолодильником,
помещают 1—1,5 мл пиридина и по 50 мг 3,5-динитробензоилхлорида и
р-нафтола. Добавляют два кипятильника и смесь осторожно кипятят в
течение 1 часа, после чего ее оставляют для охлаждения. Добавляют около
5 мл воды и 1 мл 5%-ной серной кислоты. Смесь встряхивают, фильтруют
и кристаллы, остающиеся на фильтре, промывают 3—4 мл воды. Кристаллы
вместе с фильтровальной бумагой помещают в реакционную пробирку и
встряхивают при легком нагревании с 5 мл 2 %-ного раствора едкого натра.
Смесь фильтруют и производное дважды промывают 2 мл воды. Для очистки
кристаллы суспендируют в 2—3 мл метанола, нагревают почти до кипения
и фильтруют. Нерастворившиеся кристаллы, остающиеся на фильтре,
используют для определения температуры плавления. Выход 40—50 мг’,
т. пл. 209—210°.
В случае некоторых фенолов при добавлении разбавленной кислоты
производное выделяется в виде масла. В этих случаях водный слой сливают,
добавляют 4—5 мл этилового или изопропилового эфира, после чего эфирный
раствор промывают последовательно водой, 2%-ным раствором едкого
натра и опять водой. Затем эфир испаряют и остаток кристаллизуют из
метанола или этанола.
Б. д-»г/>е»г-Бутилфенилфенилуретан
Используют микропробирку длиной 15 см, снабженную обратным микро-
холодильником. В пробирку помещают 20 мг n-mpem-бутилфенола, 20 мг
фенилизоцианата и 1 мл петролейного эфира (т. кип. 160—170°), получен-
ного при разгонке 10 мл керосина. При работе с изоцианатом следует прояв-
лять осторожность. Добавляют два кипятильника и кипятят реакционную
смесь с обратным холодильником в течение 2 час., после чего охлаждают.
Выпавшие кристаллы отфильтровывают и кристаллизуют из петролейного
эфира (т. кип. 90—110°) (см. раздел III,3 настоящей главы). Выход 12—18мг’,
т. пл. 148—149°.
В. Тимил-а-нафтилуретан
В 6-миллиметровую коническую пробирку помещают 1 мг тимола
и 2 мг а-нафтилизоцианата и нагревают на микропламени около 2 мин. при
такой температуре, чтобы смесь равномерно кипела. Смесь охлаждают,
растирают в конической пробирке микрошпателем и затем перемешивают
с 0,1 мл 2%-ного раствора едкого натра для удаления непрореагировавшего
тимола. Смесь слегка нагревают и тщательно размешивают микрошпателем.
Пробирку центрифугируют и жидкость удаляют при помощи капиллярной
пипетки. Смесь промывают дважды водой и затем тщательно удаляют воду.
Нижнюю часть конической пробирки отрезают, помещают в микросублима-
тор и подвергают вещество фракционной возгонке (раздел 11,3,Б настоящей
главы). Вторая фракция сублимата весит 0,4—0,6 мг\ т. пл. 160°.
IV. Производные альдегидов, кетонов и ацеталей
425
IV. ПРОИЗВОДНЫЕ АЛЬДЕГИДОВ, КЕТОНОВ И АЦЕТАЛЕЙ
1. Общие замечания
Наиболее эффективными для открытия альдегидов и кетонов являются
следующие пробы: а) с бензолсульфогидроксамовой кислотой (6)*; б) с ионом
меди (II) (10); в) с2,4-динитрофенилгидразином (12);г) с хлорным железом
и роданидом (17); д) с фуксином (18); е) с йодноватой кислотой (23); ж) с мето-
ном (24); 3) с солянокислым гидроксиламином (29); и) с бисульфитом натрия
(38); к) с тетразолием (41) и л) проба Толленса (40). Другие пробы пере-
числены в табл. 17, гл. XV. Ацетали после кислотного гидролиза дают альде-
гиды и спирты, и, следовательно, их можно открывать и характеризовать
реакциями как на альдегиды, так и на спирты. Проба на метилкетоны, осно-
ванная на развитии красной окраски при обработке соединения гипохлори-
том и пиридином, описана Адати [85]. Ряд других проб приведен в работе
Фейгля [86].
Ниже перечислены основные соединения, рекомендуемые. в качестве
производных альдегидов и кетонов: фенилгидразоны, 2,4-динитрофенил-
гидразоны [87], семикарбазоны [88] и производные метона [89]. Пригото-
вление оксимов [90] не рекомендуется, если только в распоряжении не
имеется по крайней мере 250—500 мг карбонильного соединения. Среди
других замещенных фенилгидразонов и семикарбазонов, которые были пред-
ложены в литературе в качестве подходящих производных для характери-
стики альдегидов и кетонов, назовем п-нитрофенилгидразоны [91], о-, м-
и п-хлорбензогидразоны [92], дифенилгидразоны [93], л-нитробензогидра-
воны [94], 0-нафтилгидразоны [95], о-, м- и л-нитробензолсульфогидразоны
[96], п-карбоксифенилгидразоны [97], нитрогуанидилгидразоны [98],
о-, м- и п-толилсемикарбазоны [99], фенилсемикарбазоны [100], 3,5-динитро-
фенилсемикарбазоны [101], ксенилсемикарбазоны [102], а- и р-нафтилсеми-
карбазоны [103] и тиосемикарбазоны [104]. Среди вышеперечисленных
производных л-нитрофенилгидразоны, /i-нитробензогидразоны и тиосеми-
карбазоны могут быть использованы для обнаружения и характеристики
микроколичеств альдегидов и кетонов [105] как в чистом виде, так и в
смесях. Для идентификации карбонильных веществ использовались также
другие типы производных: бензотиазолины [106], замещенные гидантоины
[107], бензиламиноморфолины [108], карбоновые кислоты, полученные
при окислении альдегидов, производные, полученные с гидразинобензойной
кислотой [109], 5-(1-фенилэтил)семиоксамазидом [ПО] и циклогексадио-
ном 1,3 [111].
2. Получение замещенных гидразонов
Ниже перечислены замещенные гидразоны (в порядке, рекомендуемом
для получения производных из микроколичеств): 2,4-динитрофенилгидра-
зоны, n-нитрофенилгидразоны и фенилгидразоны; в большинстве случаев
они легко образуются и реагенты, используемые для их приготовления,
легкодоступны. 2,4-Динитрофенилгидразоны имеют наиболее низкую раство-
римость и устойчивы. Фенилгидразоны могут разлагаться при высушивании
на воздухе; некоторые производные, например фенилгидразоны ацетофенона
и циклогексанона, независимо от тщательности очистки имеют точки плавле-
ния, обычно отличающиеся на 5—10° от приведенных в литературе значений.
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
426
Гл. XVI. Приготовление производных
С другой стороны, бывают случаи, когда более выгодно приготовление
фенилгидразона. Например, производными глиоксаля являются семикарба-
зон (т, пл. 270°), 2,4-динитрофенилгидразон (т. пл. 328°), фенилгидразон
(т. пл. 180°) и метон (т. пл. 228°). Ясно, что в этом случае наиболее удобен
фенилгидразон. Производные получают нагреванием карбонильного соеди-
нения со спиртовым раствором гидразина. Используют соотношение
1,1—1,5 ммоля карбонильного соединения на 1 ммоль реагента. В случае
фенилгидразина к смеси добавляют небольшое количество уксусной кис-
лоты, а в случае 2,4-динитрофенилгидразина к горячему спиртовому рас-
твору основания добавляют небольшое количество соляной кислоты. Время
нагревания варьирует от 1—3 мин. для соединений с молекулярным весом
ниже 100 до 10—15 мин. для соединений с большим молекулярным весом,
в особенности для кетонов. Производное выделяется после добавления
небольшого количества воды и охлаждения. Гидразоны очищают кристалли-
зацией из смеси двух растворителей, обычно спирта и воды.
Единственным затруднением при работе с замещенными фенилгидразо-
нами, в особенности 2,4-динитрофенилгидразонами, является их тенденция
к образованию полиморфов, в чем причина различия в кристаллографических
данных и точках плавления, приведенных в литературе [115]. Существова-
ние более чем одной модификации обнаружено у 2,4-динитрофенилгидразо-
нов ацетальдегида [112], фурфурола [113], пропионового альдегида [114],
масляного альдегида [114] и ацетона [114]. Разница в точках плавления
полиморфов может быть 1—2°, как в случае 2,4-динитрофенилгидразонов
масляного и пропионового альдегидов, и может также достигать даже 24°,
как в случае 2,4-динитрофенилгидразона фурфурола. Кларк, Кей и Паркс
[114] показали ценность данных рентгеноскопического исследования для
идентификации чистых 2,4-динитрофенилгидразонов и их смесей. При отсут-
ствии необходимой аппаратуры данные, полученные при определении точки
плавления, подкрепляются кристаллографическими данными (показатели
преломления) [112, 115]. Обычно при работе со сравнительно чистыми карбо-
нильными соединениями не возникает трудностей при использовании мето-
дик, описанных в следующих разделах.
А. Фенилгидразон пипероналя
1 мл метанола и 25 мг пипероналя нагревают для растворения в микро-
пробирке длиной 7,5 см. Добавляют 0,03 мл фенилгидразина и 0,03 ледяной
уксусной кислоты и смесь осторожно кипятят в течение 3 мин., нагревая
микропламенем. Затем добавляют по каплям воду до появления устойчивой
мути. Пробирку охлаждают в течение 10 мин. и центрифугируют. Жидкость
удаляют, а кристаллы промывают смесью 0,3 мл воды и 0,05 мл ледяной
уксусной кислоты. Смесь перемешивают и центрифугируют, жидкость уда-
ляют. Добавляют около 0,4 мл метанола и пробирку нагревают до полного
растворения кристаллов, после чего добавляют по каплям воду до появления
мути; пробирку вновь нагревают до исчезновения мути и оставляют медленно
остывать. Смесь центрифугируют и жидкость удаляют, небольшое коли-
чество кристаллов увлекают микрошпателем, быстро высушивают на кружке
из фильтровальной бумаги и определяют точку плавления. Выход 12—15 мг
кристаллов с т. пл. 99—100°.
Б. 2,4-Динитрофеиилгидразон формальдегида
Около 25 мг 2,4-динитрофенилгидразина, 1 мл метанола и 0,1 мл кон-
центрированной соляной кислоты нагревают на водяной бане в микропро-
IV. Производные альдегидов, кетонов и ацеталей
427
бирке длиной 7,5 см до растворения. Пробирку быстро охлаждают водой
из-под крана, добавляют 0,05 мл (около 1 капли) 40 %-ного раствора фор-
мальдегида и оставляют пробирку при комнатной температуре на 20—30 мин.
Смесь центрифугируют, жидкость переносят капиллярной пипеткой в дру-
гую пробирку и добавляют воду до появления мути. Кристаллы в пробирке
промывают 0,5 мл 50%-ного метанола, затем растворяют в 0,6—0,8 мл
горячего метанола, добавляют 0,2 мл воды и раствор оставляют охлаж-
даться. Выход 5—8 мг, т. пл. 166—167°.
Для получения рабочего раствора 2,4-динитрофенилгидразина через
50 мл метанола пропускают сухой хлористый водород до поглощения 3,5 г,
затем добавляют 2 г 2,4-динитрофенилгидразина; смесь встряхивают до
растворения основания. Раствор содержит 40 мг/мл.
Для получения 2,4-динитрофенилгидразонов пропионового альдегида,
акролеина, масляного, изомасляного и капронового альдегидов, ацето-
на и бутанона-2 добавляют 5 мг карбонильного соединения (обычно в
форме 10%-ного раствора в метаноле) к 0,4 мл реагента, оставляют на
30 мин. и добавляют 0,1 мл воды. Выход чистого производного составляет
2—8 мг.
3 Методы получения семикарбазонов
Семикарбазоны легко образуются при нагревании карбонильных соеди-
нений с водными растворами солянокислого семикарбазида, забуференными
ацетатом натрия. Используется соотношение 1,2 ммоля семикарбазида на
1 ммоль карбонильного соединения. Реакция с низшими альдегидами про-
текает неудовлетворительно, и поэтому получение семикарбазонов даже
с полу микроколичествами альдегидов, содержащих, менее 5 атомов угле-
рода, не рекомендуется; в этом случае для проведения реакции требуется
несколько часов и имеют место побочные реакции, приводящие к продуктам
поликонденсации. Альдегиды, содержащие более 5 атомов углерода, обра-
зуют семикарбазоны значительно легче. Семикарбазоны ароматических
альдегидов обычно имеют точку плавления выше 200°.
Низшие алифатические кетоны, за исключением ацетона, быстро реаги-
руют с семикарбазидом, и выделение кристаллов начинается сразу после
нагревания смеси. Для завершения реакции с ацетоном требуется нагревать
смесь в течение 1 часа при 50°; с ароматическими кетонами необходимо
нагревание около 30 мин.
Для получения производных из микроколичеств низших альдегидов
и кетонов вместо семикарбазида можно использовать тиосеми карбазид.
Применяется одна и та же общая методика. Время нагревания реакционной
смеси, требуемое для образования тиосемикарбазонов, значительно меньше,
чем в случае семикарбазонов. Например, при смешении 10 мг тиосемикар-
базида, 10 мг ацетона и 0,4 мл воды, содержащей 20 мг ацетата натрия,
немедленно выпадает кристаллический тиосемикарбазон, и реакция закан-
чивается через 10—15 мин.
Для получения производных из 1-—25 мг применяется микропробирка
длиной -7,5 см, подробно описанная в случае приготовления семикарбазона
пентанона-3. Для больших количеств используется пробирка длиной 20 см,
снабженная обратным холодильником. Для высших алифатических и аци-
клических карбонильных соединений несколько увеличивают количество
воды и спирта, необходимое для растворения смеси реагирующих ве-
ществ.
428
Гл. XVI. Приготовление производных
А. Семикарбазон пеитанона-3
В микропробирке длиной 7,5 см растворяют 75 мг ацетата натрия в 0,5 мл
горячей воды, добавляют 50 мг солянокислого семикарбазида и осторожно
нагревают на микропламени до растворения. Градуированной микропипет-
кой добавляют 0,05 мл пентанона-3 (диэтилкетона) и закрытую пробирку
нагревают на водяной бане при 65—75° в течение 15—20 мин. Приставшие
к стенкам пробирки кристаллы сталкивают микрошпателем. Реакционную
смесь центрифугируют и капиллярной пипеткой удаляют жидкость. Кри-
сталлы дважды промывают двумя каплями холодной воды и кристаллизуют
из 0,4—0,5 мл воды. Выход около 20 мг; точка плавления производного
138—139°.
4. Приготовление метонов
Метоновые производные альдегидов получают при нагревании спиртово-
водного раствора метона (диметилдигидрорезорцин) с альдегидом. На
1 ммоль альдегида берут около 2,2 ммолей реагента. Для ускорения кон-
денсации добавляют небольшое количество пиперидина. При работе с полу-
микроколичествами реакционную смесь нагревают с обратным холодиль-
ником в течение 10 мин., а при работе с микроколичествами летучих альде-
гидов смесь оставляют на ночь. Для выделения производных может потре-
боваться добавление небольших количеств воды. Однако производное
выпадает медленно и часто для кристаллизации может потребоваться
несколько часов. Если раствор мутный, то это обычно указывает на непол-
ную кристаллизацию. Поскольку многие метоны легко возгоняются^ воз-
можно выделять производные некоторых альдегидов из смеси путем фрак-
ционной возгонки.
Метоновые производные могут циклизоваться в замещенные октагид-
роксантены. 10—25 мг метонового производного растворяют в 1 мл 80%-но-
го водного раствора метанола или этанола в пробирке длиной 15 см, снаб-
женной обратным холодильником; добавляют 1 каплю концентрированной
соляной кислоты и смесь кипятят в течение 5 мин. Добавляют воду до
появления мути. После охлаждения выпадает кристаллический замещенный
октагидроксантен.
А. Пропанальметон
В пробирку длиной 15 см, снабженную обратным микрохолодильником,
помещают 300 мг метона, 3 мл 50%-ного метанола, 50 мг пропионового
альдегида и 1 каплю пиперидина. Смесь кипятят на водяной бане в течение
10 мин., пока она не станет прозрачной. Добавляют по каплям воду до
появления мути и смесь охлаждают. Кристаллы отделяют фильтрованием
и промывают дважды по 0,5 мл 30%-ного метанола. Выход НО—120 мг;
точка плавления кристаллов 154—155°. При стоянии из фильтрата выпада-
ет еще 40—60 мг кристаллов. Если производное имеет низкую точку плав-
ления, то его перекристаллизовывают из минимального количества 80 % -
ного спирта.
Б. Приготовление производных из микрограммовых количеств карбонильных соединений
Для проведения реакции рекомендуются следующие реагенты: а) 2,4-ди-
нитрофенилгидразин, приготовленный, как описано в разделе IV,2,Б;
б) насыщенный раствор /i-нитрофенилгидразина в 15 %-ной уксусной кис-
лоте; в) водные растворы семикарбазида или тиосемикарбазида, содержа-
щие в 1 мл 25 мг реагента и 50 мг ацетата натрия; г) раствор метона, содер-
IV. Производные альдегидов, кетонов и ацеталей
429
жащий 100 мг реагента в 1 мл 50%-ного метанола. Выбор реагента обуслов-
лен типом соединения, для которого должно быть получено производное,
точкой плавления и кристаллографической характеристикой производного,
найденными в литературе. Например, для получения производных кетонов
нельзя использовать метон. Образец растворяют в 10 %-ном метаноле или
этаноле (свободном от альдегидов), помещают в прибор, изображенный на
рис. 134, гл. III, раздел VIII. Если имеется всего 1—2 капли образца, то
используют прибор емкостью 5 мл. В «чашечку» микрохолодильника поме-
щают 1 каплю реагента и пробирку очень медленно нагревают микропламе-
нем на расстоянии 30—40 см от пробирки или конвекционным током тепла
электрической плитки. Расстояние пробирки от источника тепла зависит от
природы испаряемого карбонильного соединения. Например, для твердого
вещества, плавящегося выше 60°, это расстояние меньше, чем для жидкости,
кипящей ниже 100°. Сначала ток воды через холодильник не должен быть
значительным. Если начинается реакция, что можно определить по появле-
нию кристаллов в «чашечке» с реагентом, нагревание можно постепенно
усилить, однако нельзя допускать конденсации значительных количеств
воды в «чашечке». Через 20—30 мин. пускают воду в микрохолодильник
и охлаждают «чашечку» около 10 мин. Для облегчения выделения производ-
ного можно добавить каплю воды. Затем микрохолодильник вынимают,
а жидкий реагент поглощают полоской фильтровальной бумаги. Кристал-
лы дважды промывают каплей дистиллированной воды, растирают и воду
поглощают полосками фильтровальной бумаги. Кристаллы высушивают
в «чашечке». Несколько кристаллов переносят микрошпателем на предмет-
ное стекло, закрывают часовым стеклом и исследуют их оптические свой-
ства, определяют точку плавления на нагревательном столике и использу-
ют для микровозгонки.
В случае некоторых производных, например метонов альдегидов,
в «чашечке» образуется мутный раствор до или после добавления воды
и кристаллы не выпадают; в этом случае рекомендуется оставить прибор
на ночь.
5. Методики получения производных ацеталей
При гидролизе ацеталей образуются альдегиды и спирты
RCH(OR')2+’H2O -» 2R'OH-|-RCHO.
Гидролиз протекает наиболее эффективно при нагревании с 3—5%-ной
серной или соляной кислотой. При работе с полумикроколичеством 100—
200 мг ацеталя гидролизуют 0,5 мл 6 н. серной кислоты в 4 мл воды. Смесь
осторожно кипятят в течение 5 мин. и затем нейтрализуют едким натром до
pH 5,0. Раствор делят на две части: одну часть используют непосредственно
для получения семикарбазона или замещенного гидразона, другую—разбав-
ляют до 4 мл, 2 мл из них перегоняют и используют для получения производ-
ных спиртов. Если спирт имеет высокую точку кипения, то гидролизат не
перегоняют, а экстрагируют изопропиловым эфиром. Эфирный экстракт
после высушивания безводным сульфатом кальция используют непосред-
ственно для получения производных спирта.
При работе с 0,01 мл ацеталя после гидролиза его смесью 1 мл воды
и 2—3 капель 6 н. серной кислоты используют описанную в предыдущем
разделе методику. В качестве реагента для альдегида используют или метон,
или 2,4-динитрофенилгидразин. Для определения спирта следует произвести
отдельный опыт, используя новую порцию ацеталя, воды и кислоты.
Реактивом служит 3,5-динитробензоилхлорид.
430
Гл. XVI. Приготовление производных
6. Микрооткрытме 2,4-динитрофенилгидразонов хроматографией
на бумаге [116]
Используется методика, описанная для 3,5-динитробензоатов спиртов
(раздел 11,3 настоящей главы). 2,4-Динитрофенилгидразоны метилкетонов
разделяют, используя бумагу, пропитанную кремневой кислотой [117].
V. ПРОИЗВОДНЫЕ АМИДОВ, ИМИДОВ И МОЧЕВИН
1. Введение
Амиды, замещенные амиды (анилиды, толуидиды и т. п.), мочевины
замещенные мочевины обычно открывают гидролизом (20)* и идентифика-
цией продуктов гидролиза, а также пробой с хлорным железом и роданидом
(17) и гидроксаматом железа (15). Описана цветная реакция для открытия
амидов, основанная на образовании родаминовых красителей [86], однако
эту цветную реакцию дают также амины.
Для некоторых амидов (около 50) можно получить производные без
предварительного гидролиза. Около 15 амидов реагируют с окисью ртути,
образуя М,14-бис-диациламиды ртути [118], большинство которых имеет
точки плавления выше 200°. Несколько амидов образует устойчивые соли
с щавелевой кислотой [119]. Фталилхлорид реагирует с незамещенными ами-
дами [120], образуя N-ацилфталимиды. Лучшим реактивом на амиды являет-
ся ксантгидрол, который конденсируется с амидами, образуя ксантилами-
ды [121] (9-ациламидоксантены). Например, амид реагирует в разбавленном
растворе с ксантгидролом [122] по следующей схеме:
Н^/ОН H^/NHCOR
^\/\^\ ^\/\^\
| || | || +rconh2 -»| || | || 4-н2о.
. ч/хА/ \/\А/
о о
Амиды и мочевины обычно гидролйзуют 6 н. соляной кислотой или
10^—20% -ным едким натром (проба 20, стр. 393). Амиды, устойчивые к гидро-
лизу при кипячении с разбавленными кислотами и щелочами, можно гидро-
лизовать нагреванием с 100%-ной фосфорной кислотой [123] или нагрева-
нием при 200° с 20%-ным раствором едкого кали в глицерине [124].
При использовании кислотного гидролиза для выделения амина реак-
ционную смесь подщелачивают. Если исходное соединение являлось амидом,
то выделившийся аммиак открывают реактивом Несслера. При работе с заме-
щенными амидами амин выделяют двумя-тремя экстракциями небольшими
порциями эфира. Эфир встряхивают с 1—2 мл соляной кислоты; водный
слой, содержащий соль амина, отделяют, нейтрализуют и используют для
приготовления производного (раздел 6, см. ниже). Щелочной слой, полу-
ченный после экстракции эфиром, нейтрализуют и используют для приготов-
ления производного кислоты по реакции с n-нитробензоилхлоридом (раз-
дел IX,3 настоящей главы). Производные ряда барбитуратов можно полу-
чать, не производя гидролиза [125]. Для получения производных амидов
были предложены также гидразиды и .м-бромбензазиды [126].
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
V. Производные амидов
431
2. Методы получения производных амидов из микроколичеств
А. Характеристика ацетанилида путем гидролиза
В приборе, изображенном на рис. 134, гл. III, смешивают 10 мг ацет-
анилида и 1 каплю 6 н. едкого натра; в «чашечку» микрохолодильника по-
мещают 0,04 мл бензолсульфохлорида и пропускают через микрохолодильник
воду. Пробирку медленно нагревают в течение 30—40 мин. до перегонки
в «чашечку» большей части жидкости из пробирки. Микрохолодильник сни-
мают и в «чашечку» добавляют 1 каплю 10%-ного раствора едкого натра;
содержимое «чашечки» перемешивают, нагревая на микропламени в течение
1—2 мин. «Чашечку» охлаждают и нейтрализуют избыток едкого натра,
добавляя с помощью капиллярной пипетки разбавленную соляную кислоту.
Выделившиеся кристаллы производного амина промывают и кристаллизуют
обычным микрометодом.
Остаток в пробирке выпаривают и остающееся твердое вещество расти-
рают и собирают в середине пробирки. Добавляют каплю тионилхлорида,
закрывают пробирку часовым стеклом и оставляют на 10 мин. при комнат-
ной температуре. В пробирку добавляют каплю сухого бензола, а в «чашеч-
ки» микрохолодильника помещают 0,06 мл 10%-ного раствора п-толуидина
в сухом бензоле. Микрохолодильник вставляют в пробирку, включают ток
воды и медленно нагревают пробирку до тех пор, пока вся жидкость не
перегонится в «чашечку». Микрохолодильник снимают, бензол испаряют
на водяной бане. Кристаллы ацето-и-толуидида дважды промывают каплей
3 н. соляной кислоты и кристаллизуют, как обычно.
Б. 9-Пропиониламидоксантен
50 мг ксантгидрола помещают в микропробирку длиной 7,5 см с 1 мл
ледяной уксусной кислоты и встряхивают 2—3 мин. Если раствор замутится
или из него выделится масло, то смесь центрифугируют и жидкость перено-
сят в другую пробирку. К раствору ксантгидрола добавляют 25 мг пропион-
амида и пробирку оставляют на 2 часа или нагревают 20 мин. при 75—85°.
Затем реакционную смесь охлаждают и перемешивают, пробирку центри-
фугируют и производное кристаллизуют из смеси 30% воды и 70% диок-
еана. Выход 10—12 мг, кристаллы имеют т. пл. 210—211°.
VL ПРОИЗВОДНЫЕ АМИНОВ
1. Общие замечания
Для открытия аминов служат следующие пробы на функциональные
группы: проба с соляной кислотой (8)* с изоцианатом (8) на диазотирование
(11) и с нитропруссидом натрия (39). Для отличения ариламинов от алкиль-
ных и циклоалкильных соединений можно использовать пробу, на бензоль-
ную структуру (4) и различия в физических свойствах. Обычно ариламины
имеют меньшую растворимость и более низкое значение pH. Микрооткрытие
первичных и вторичных аминов, основанное на реакции с бензолсульфохлори-
дом, лучше удается с ариламииами, чем с алкиламинами. Дьюк [127] описал
пробу иалервичные амины, основанную на образовании осадка при реакции
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
432
Гл. XVI. Приготовление производных
с 5-нитросалициловым альдегидом в присутствии ионов никеля, а также
пробу на вторичные амины, состоящую в получении алкилдитиокарбаматов.
Фейгль [86] описал ряд цветных реакций с различной чувствительностью и спе-
цифичностью. Дьюи и Плейн [128] предложили микроидентификацию аминов
на основании оптических свойств нитробарбитуратов (дилуратов). Опублико-
ваны также методы для открытия четвертичных солей аммония, используе-
мых в качестве гермицидов [129] (бактерицидные вещества).
Большинство реагентов, предложенных для приготовления производ-
ных аминов, представляют собой хлорангидриды кислот, арилизоцианаты
и изоцианаты. Хлорангидриды дают замещенные амиды—ацетамиды, бенз-
амиды, бензолсульфамиды и т. п.; изоцианаты и изотиоцианаты дают произ-
водные мочевины и тиомочевины:
RNH2 + R'COC1 -> RNHCOR' + HCl,
R2NH+ArSOaCl —> R2NSO2Ar+HCl,
RNH2 + C6H5NCS —> CeHgNHCSNHR,
RNH24-C10H7NCO —» c10h7nhconhr.
Ацетилхлорид [130] и уксусный ангидрид [127] непригодны для полу-
чения производных низших алифатических аминов и многих орто-замещен-
ных ариламинов. Однако в некоторых случаях ацетилирование аминов пред-
ставляет ценность для их характеристики. Наилучшими производными
являются замещенные бензамиды [131], бензолсульфамиды [132,133],п-толу-
олсульфамиды. Из производных мочевины наиболее пригодными являются
фенилтиомочевины [134—136] и а-нафтилмочевины [137]. Ниже перечислены
другие описанные в литературе производные амидов, мочевины и тиомоче-
вины, предложенные в качестве характерных производных: /1-нитробенз-
амиды, 3,5-динитробензамиды, ж-нитробензолсульфамиды [137], п-бромбен-
золсульфамиды [138], бензолсульфамиды [139], метансульфамиды [140],
2,4-динитробензолсульфамиды [141], о-толилтиомочевины [134], п-хлор-
тиомочевины [145], п-ксенилтиомочевины [143, 145], 4-дифенилтиомочевины
[145], а-нафтилтиомочевины [142], Р-нафтилтиомочевины [145], р-нафтил-
мочевины [146], п-йодфенилмочевины [146], ж-[144] и п-нитрофенил-
мочевины [147], 3,5-динитрофенилмочевины [147], 3,5-динитро-4-метил-
фенилмочевины [148], 1-(2',4'-динитрофенил)-3-алкил (или арил) мочевины
[149], п-хлорфенилмочевины [150] и м- и п-бромфенилмочевины [151].
Предложены также некоторые другие производные для характеристики
первичных и вторичных аминов: а) замещенные 3-нитрофталимиды [152],
образующиеся при реакции аминов с 3-нитрофталевым ангидридом; б) заме-
щенные 2-изонитрозоциклогексаны [153], получаемые при реакции аминов
с 1-(2-изонитрозоциклогексил)-пиридинийхлоридом; в) пикрамиды [154],
образующиеся при реакции амина с пикрилхлоридом; г) сульфон-бцс-ацет-
амиды [155], образующиеся при реакции аминов с эфирами сульфо-бис-
уксусной кислоты; д) соли аминов с арилкарбоновыми [156] и сульфоновыми
кислотами [157—159] и аминоспирты [160]; е) соединения, получаемые при
реакции с /1-нитрофенилацетилхлоридом [161]; 2-нитроиндандионом-1,3
[162]; фенолом [163]; 2,4,5-тринитротолуолом [164]; 2,4-динитробензаль-
хлоридом [165]. Третичные амины, за немногими исключениями, дают произ-
водные с трудом. Бромгидраты и хлоргидраты плавятся с разложением при
температурах, часто зависящих от скорости нагревания. Хлороплатиновая
и золото-(Ш)-хлористоводородная кислоты дают хорошо образованные
соли с микроколичествами некоторых третичных аминов, таких, как кониин
и хинолин. Однако многие третичные амины являются такими слабыми осно-
ваниями, что не дают хорошо образованных солей.
VI. Производные аминов
433
Наиболее подходящими производными для третичных аминов являются
соли пикриновой кислоты и аддукты типа четвертичных аммониевых солей.
2. Методы получения ацетилпроизводных
Наиболее удобным ацетилирующим агентом является уксусный ангид-
рид. Поскольку ангидрид легко удаляется при обработке водой, то его
используют в избытке. Обычное соотношение составляет 1 ммоль амина на
2—4 ммоля ангидрида. Однако если образование диацетильного производ-
ного нежелательно, то можно использовать соотношение 1 : 1,1 в присут-
ствии пиридина. Для образования производного вполне достаточно нагрева-
ния смеси в течение 5—10 мин., если только в амине не содержатся группы,
замедляющие реакцию (например, нитрогруппы), или если основность амина
не очень низкая. В таких случаях смесь амина и ангидрида следует кипятить
в присутствии пиридина в течение 20—30 мин. Для ацетилирования соедине-
ний, которые медленно реагируют с уксусным ангидридом, можно исполь-
зовать ацетилхлорид.
Ацетильные производные иногда выделяются в виде масла, которое при
стоянии обычно затвердевает. Если перемешивание и растирание не вызы-
вает кристаллизации, то смесь следует осторожно нейтрализовать едким
натром.
А. Ацето-о-броманилин
Микропробирку длиной 7,5 см, содержащую 0,03 мл уксусного ангид-
рида и 10 мг о-броманилина, нагревают над микропламенем в течение 5 мин.,
пока пары ангидрида не поднимутся над суженной частью пробирки. Добав-
ляют 5 капель воды и перемешивают смесь до тех пор, пока все Комки не
превратятся в мелкие частицы. Пробирку центрифугируют и жидкость уда-
ляют капиллярной пипеткой. Добавляют 5—6 капель 10%-ной соляной
кислоты и кристаллы тщательно размешивают в течение 1 мин. Реакционную
смесь центрифугируют, жидкость удаляют и кристаллы дважды промывают
5 каплями воды. Производное кристаллизуют, растворяя кристаллы в 0,8 мл
метанола и добавляя к горячему раствору 5—6 капель воды. После ох-
лаждения пробирку центрифугируют и кристаллы дважды промывают
4—5 каплями воды. Выход 10—12 мг кристаллов с т. пл. 98—99°.
3. Методы получения бензоильных производных
Лучшей методикой для бензоилирования является следующая: амин
суспендируют в водном щелочном растворе и на холоду небольшими порция-
ми при энергичном встряхивании добавляют ароилхлорид (метод Шоттен—
Баумана). В целом метод является удовлетворительным. п-Нитробензоил-
хлорид и 3,5-динитробензоилхлориды растворяют в минимальном количестве
сухого бензола; раствор встряхивают с суспензией амина и выделяют произ-
водное, испаряя бензол. Если бензоилирование в щелочной среде с нитро-
замещенным хлоридом не дает удовлетворительных результатов, то рекомен-
дуется кипячение в присутствии пиридина. По методу Шоттен—Баумана
используют соотношение 1 ммоля амина на 2—3 ммоля бензоилхлорида,
поскольку избыток последнего гидролизуется до бензоата натрия. При
работе с микроколичествами следует осторожно производить нейтрализацию,
не доводя pH ниже 8,0, чтобы не допустить выделения небольших количеств
28 3аказ№119
434
Гл. XVI. Приготовление производных
бензойной кислоты. Нейтрализация щелочного раствора необходима в слу-
чае первичных аминов, поскольку их бензоильные производные RNHCOC6H5
несколько растворимы в щелочной среде благодаря наличию водорода
аминной группы N-замещенные n-нитробензамиды и 3,5-динитробензамиды
имеют температуру плавления выше 200°, и поэтому их не рекомендуют
использовать в качестве производных в целях идентификации, если только
можно приготовить более подходящие производные.
А. N-о-Толилбензамнд
В микропробирку длиной 7,5 см помещают 0,01 мл о-толуидина, 0,6 мл
10%-ного раствора едкого натра и 0,03 мл бензоилхлорида, закрывают рези-
новой пробкой и встряхивают в течение 1 мин., а затем с интервалами еще
в течение 5 мин. Пробирку охлаждают после каждого встряхивания водой
из-под крана, осторожно приподнимая пробку под тягой. Реакционную смесь,
содержащую каплю универсального индикатора, осторожно нейтрализуют
до pH 8,0, добавляя по каплям разбавленную кислоту. Пробирку охлаждают
и центрифугируют. Жидкость удаляют и зернистый остаток дважды промы-
вают несколькими каплями воды. Производное растворяют в 1 мл горячего
метанола, добавляют 2 капли воды и оставляют остывать. Если после
добавления воды появилось помутнение, пробирку вновь нагревают до
исчезновения мути. Кристаллы центрифугируют, отделяют от жидкости
и дважды промывают 2 каплями смеси 3 капель воды и 2 капель метанола.
Выход 12 мг кристаллов; т. пл. 142—143°. Из низших алкиламинов только
этиламин, л!-пропиламин и втцо-бутиламин легко образуют N-замещенные
бензамиды; другие образуют или маслообразные продукты, или низкоплав-
кие производные. Большинство ариламинов дают удовлетворительные
производные.
4. Методы получения бензолсульфонильных производных
Большинство низших алкиламинов дают производные с бензолсуль-
фохлоридом, который плавится в интервале 30-—50°. Поэтому для получения
арилсульфамида рекомендуется использовать в качестве реагента для при-
готовления производного и-толуолсульфохлорид. Производные большинства
других первичных и вторичных аминов плавятся ниже 200°. Соединения
с двумя аминогруппами, например бензидин, имеют точку плавления
выше 200°.
Для приготовления N-замещенньгх сульфамидов 1 ммоль амина встря-
хивают с 1,2—1,5 ммолями сульфохлорида в щелочной среде. Реакционную
смесь нейтрализуют до полного выделения производного. Другая методика,
особенно подходящая для n-бром- и n-нитробензолсульфохлоридов, заклю-
чается в осторожном кипячении амина с сульфохлоридом в течение 2—3 мин.
Метод Хинсберга для разделения первичных, вторичных и третичных
аминов основан на образовании бензолсульфопроизводных первичными
и вторичными аминами. Третичные амины извлекают после подкисления
реакционной смеси и осаждения сульфамидов. Смесь сульфамидов обрабаты-
вают затем разбавленной щелочью. Производные первичных аминов
C6H5SO2NHR растворимы в щелочи, в то время как К,Ы-дизамещенные
сульфамиды C6H5SO2NR2 вторичных аминов осаждаются. Из фильтрата или
прозрачного центрифугата после подкисления получают производное пер-
вичного амина.
VI. Производные аминов
435
Микрор азделение аминов, основанное на методе Гинсберга, имеет ряд
ограничений. Независимо от количеств используемого материала не все
N-замещенные сульфамиды растворяются в щелочи. Сульфамиды высших ал-
киламинов, алициклических аминов и ариламинов типа CeHs(CH2)nNH2 нера-
створимы. Более того, после разделения N-замещенных C8H5SO2NHR и.
N, N-дизамещенных производных C6HsSO2NR2 последние обычно имеют темпе-
ратуры плавления на 5—10° ниже приведенных в литературе значений, и для
ихочисткитребуется 3—5 кристаллизаций. Одной из причин этого является
неполное разделение производных на основе их растворимости в щелочах.
Кроме того, возможны загрязнения за счет образования дисульфопроизвод-
ных наряду с арилсульфонильными. Дисульфопроизводные часто не раство-
римы в разбавленных щелочах и поэтому, вероятнее всего, загрязняют произ-
водные вторичных аминов. Дисульфонильные производные можно удалять,,
нагревая продукт 10—15 мин. с метилатом натрия, приготовленным раство-
рением 25 мг натрия в 0,5 мл метанола; в этих условиях дисульфонильное
соединение гидролизуется до монопроизводного. Смесь выпаривают досуха,
затем растворяют в 0,5—1 мл воды и разделяют сульфамиды.
А. о-Хлорфенилбеизолсульфамид
В микропробирку длиной 7,5 см помещают 0,02 мл о-хлоранилина,
0,04 мл бензолсульфохлорида и 1 мл 10%-ного раствора едкого натра, закры-
вают резиновой пробкой и встряхивают с перерывами в течение 2—3 мин.
Пробку вынимают и нагревают пробирку на водяной бане или осторожно на
микропламени до 50—60°, после чего снова встряхивают. Реакционную
смесь охлаждают и тщательно нейтрализуют соляной кислотой. Пробирку
центрифугируют и жидкость удаляют; кристаллы дважды промывают 0,2 мл
холодной воды. Производное дважды кристаллизуют из 1,5—2 мл метанола,
добавляя к горячему спиртовому раствору по 0,5 мл воды. Выход чистого
сульфамида 25—30 мг; т. пл. 128—129°.
5. Микроразделение аминов
Около 5 мг смеси аминов и 0,01 мл бензолсульфохлорида нагревают
в микропробирке длиной 7,5 см и встряхивают в течение 1—2 мин., затем
добавляют 0,2 мг 10% -ного раствора едкого натра. Смесь энергично встряхи-
вают в течение 2 мин. и нагревают до 50—60°, после чего снова встряхивают
и охлаждают. При этом осаждается дизамещенный сульфамид вторичного ами-
на. Смесь центрифугируют и прозрачную жидкость переносят в другую про-
бирку. Сырой продукт дважды промывают 2 каплями воды (комки растирают
о стенки пробирки с помощью микрошпателя) и промывные воды присоеди-
няют к центрифугату. Дизамещенное производное промывают 0,5 мл петро-
лейного эфира. После центрифугирования углеводородный слой переносят
в другую пробирку, а производное кристаллизуют из горячего метанола.
Объединенные центрифугат и промывные воды подкисляют соляной
кислотой и центрифугированием отделяют монозамещенное производное,
образовавшееся из первичного амина. Его промывают и очищают так же,
как описано для дизамещенного производного. Центрифугат и промывные
воды содержат теперь большую часть третичных аминов, которые могли
содержаться в исходной смеси. Некоторая часть третичных аминов может
содержаться в петролейном эфире, использованном для промывания твердых
сульфонильных производных. Если предварительной пробой на функцио-
436
Гл. XVI. Приготовление производных
нальные группы было установлено наличие в смеси значительного количест-
ва третичного амина, то его можно выделить, экстрагируя эфиром реакцион-
ную смесь тотчас же после окончания реакции и охлаждения. В микропро-
бирку с реакционной смесью добавляют 1 мл эфира, закрывают пробкой
и встряхивают для экстрагирования непрореагировавшего третичного амина.
Пробку осторожно вынимают и эфирный слой переносят в другую про-
бирку посредством капиллярной пипетки. Экстракцию повторяют дважды
и объединенные эфирные экстракты тщательно нейтрализуют кислотой,
испаряют и получают соль третичного амина. Для получения производного
третичного амина можно использовать также пикриновую кислоту, как
описано в разделе 7, стр. 437. После экстракции реакционной смеси для
удаления третичного амина прозрачный водный слой отделяют от производ-
ного вторичного амина, как описано в предыдущем абзаце.
При работе с 1’00—200 мг смеси аминов используют пробирку длиной
-20 см. На 100 мг смеси аминов берут 0,2 мл сульфохлорида и 4 мл 10%-ного
.раствора едкого натра. Смесь встряхивают с перерывами в течение 3—5 мин.
и оставляют на 10 мин. Смесь можно профильтровать через полумикроворон-
ку или центрифугировать.
6. Методы получения мочевин и тиомочевин
Наиболее подходящими реагентами для получения производных первич-
ных и вторичных аминов являются фенилизотиоцианат, а-нафтилизотиоци-
анат, фенилизоцианат и а-нафтилизоцианат. Следует предпочесть первые
два реагента, поскольку тиомочевины легче получить в чистом виде, чем
мочевины. Основной трудностью при приготовлении мочевин является то,
что изоцианат реагирует с водой, образуя производные дифенил- или динаф-
тилмочевины, которые трудно отделить от производных. Производные тио-
мочевины легко образуются при кипячении в течение 3—5 мин. 1,3 ммоля
амина с 1 ммолем изотиоцианата. Часто производные выделяются в виде
масел и иногда медленно кристаллизуются. Эти производные низших алкил-
аминов хорошо растворяются в спирте, и поэтому для их выделения необ^
ходимо добавить воду. Рекомендуется сохранить небольшое количество
сырых кристаллов для затравки маслянистой смеси, выделяющейся при
дальнейших перекристаллизациях. Если продукт после одной кристал-
лизации имеет точку плавления на несколько градусов ниже, чем приведен-
ная в литературе, то его дважды кипятят с 0,5—1 мл петролейного эфира,
каждый раз отбрасывая экстракт.
А. М-н-Амил-М'-фенилтиомочевина
В микропробирку длиной 7,5 см помещают 0,01 мл фенилизоцианата,
0,01 мл н-амиламина и 0,2 мл метанола. Суженную часть пробирки погру-
жают в водяную баню и нагревают в течение 10 мин. так, чтобы спирт слабо
кипел и конденсировался на стенках пробирки. Добавляют 1—2 капли воды
и пробирку охлаждают. Выпавшее масло кристаллизуется после продолжи-
тельного растирания стеклянной палочкой по стенкам пробирки. Пробирку
центрифугируют и жидкость удаляют. Добавляют 0,2 мл 10%-ной соляной
кислоты и комки производного растирают в пробирке микрошпателем. Смесь
центрифугируют и кристаллы дважды промывают несколькими каплями
50%-ного метанола. Один-два кристалла извлекают, помещают на часовое
стекло, а остаток производного растворяют в 0,3—0,5 мл горячего метанола.
Добавляют воду по каплям до появления мути. Производное может выде-
VI. Производные аминов
437
литься в виде масла; в этом случае его сначала растирают микрошпателем
о стенки пробирки, а затем добавляют для затравки кристалл производного.
Пробирку оставляют на 15—30 мин. и центрифугируют. После этого кристал-
лы дважды промывают несколькими каплями 50%-ного 'метанола. Выход
14—16 мг кристаллов; т. пл. 69°.
Б. М-Ди-н-бутил-ГМ'-а-нафтилтиомочевина
В пробирке длиной 7,5 см нагревают в течение 5 мин. при помощи микро-
пламени 0,05 мл а-нафтилизотиоцианата и 0,05 мл ди-я-бутиламина. Твердое
вещество, образующееся при охлаждении, растирают микрошпателем, пере-
мешивают с 1 мл 3 н. соляной кислоты, отделяют кристаллы и промывают
1 мл 90%-ного этанола. Затем кристаллы кипятят с 1 мл петролейного
эфира, пробирку охлаждают и центрифугируют. Жидкость удаляют, а про-
изводное промывают 1 мл 90%-ного этанола. Если после нагревания смеси
изоцианата с амином при охлаждении выделяется некристаллизующееся
масло, то добавляют около 1 мл спирта и пробирку нагревают до образова-
ния прозрачного раствора. Добавляют воду по каплям до появления мути,,
охлаждают и растирают выпавшее масло палочкой или шпателем до затвер-
дения. Пробирку центрифугируют, жидкость удаляют, после чего производ-
ное экстрагируют петролейным эфиром. Производное кристаллизуют, рас-
творяя в 1,5 мл этанола и добавляя 0,2 мл воды к горячему раствору. Если
точка плавления производного около 115°, то процесс экстракции петролей-
ным эфиром и промывание спиртом повторяют. Выход’кристаллов 70—80л1г;
т. пл. 123°. ,
7. Получение производных третичных аминов
Наиболее удобными призводными для третичных аминов являются пик-
раты и четвертичные аммонийные соли. Пикраты легко образуются при
кипячении амина с насыщенным раствором пикриновой кислоты в метаноле;
они могут быть очищены перекристаллизацией без заметного разложения.
Четвертичные аммонийные соли образуются при нагревании метилйодида,
метил-п-толуолсульфоната или бензилхлорида с амином в присутствии изо-
пропилового эфира. Четвертичные соли трудно очищаются, и поэтому их
следует получать лишь в том случае, если невозможно получить пикрат.
А. Пикрат хинолина
Около 0,01 мл хинолина осторожно нагревают 5 мин. в микропробирке
длиной 7,5 см с 0,4 мл насыщенного раствора пикриновой кислоты и 0,6 мл
метанола и затем охлаждают. Пробирку центрифугируют, жидкость удаляют,
а кристаллы дважды промывают 2—3 каплями метанола. Выход производно-
го около 20 мг; т. пл. 202—203°.
Б. Йодметилат три-и-бутиламмония
В микропробирку длиной 7,5 см, снабженную обратным холодильни-
ком, помещают 0,01 мл три-«-бутиламина, 0,01 мл йодистого метила и 0,5 мл
изопропилового эфира, нагревают в течение 5 мин. и затем смесь охлаждают.
Пробирку центрифугируют, жидкость удаляют, а кристаллы промывают
дважды несколькими каплями изопропилового эфира. Выход производного
около 20 мг; т. пл. 179—180°.
438
Гл. XVI. Приготовление производных
8. Хроматографическое разделение аминов
Амины могут быть открыты при помощи простейшего метода хромато-
графии на бумаге, как описано в гл. XIV, раздел V. В качестве раствори-
теля служит смесь бутанола-1, уксусной кислоты и воды (40 : 10 : 50);
если желательна более низкая скорость проявления хроматограммы, то
используют бутанол-1, насыщенный водой. Вещество наносят в виде водного
раствора соли амина. В качестве индикатора для окраски пятен исполь-
зуют 0,2%-ный раствор нингидрина в этаноле. Другие растворители и инди-
каторы, а также подробное описание разделения аминов можно найти
в работах многих авторов [166—173]. Открытие и разделение производных
пиридина описаны Уокером [174] и Кутбертсоном и Иреландом [175].
VII. ПРОИЗВОДНЫЕ АМИНОКИСЛОТ
1. Общие замечания
Аминокислоты открывают пробой с нингидрином (26)* и хроматографи-
ческими методами (метод 7 данного раздела). Баллок и Кирк [176] описали
микроскопическое открытие аминокислот и характеристику последних
в виде а) фосфовольфраматов и фосфомолибдатов [176], б) пикратов и фла-
вианатов [177], в) солей меди [178], г) пикролонатов [179] ид) солей сереб-
ра [179]. Наиболее приемлемы пикролонаты; для их приготовления несколь-
ко кристаллов аминокислоты нагревают с каплей воды на предметном стекле,
к полученному концентрированному раствору добавляют небольшой кристалл
пикролоновой кислоты [1831. Соль выделяется при охлаждении. Кристал-
лографические данные для ряда солей описаны в работах Кирка и сотрудни-
ков [176—179]. Детальная методика для микрооткрытия аминокислот, осно-
ванная на физических константах, недавно опубликована Лакуртом [180].
Обзор методов, используемых для изучения пептидов, путем ступенчатой
деградации и микроопределения продуктов гидролиза сделан Пеком [181].
Пек [181] и Ларсен [182] описали метод индентификации нескольких
аминокислот с применением методов оптической кристаллографиии к амино-
кислотным производным 2-нитроиндандиона-1,3; однако в настоящее время
имеется общая тенденция к использованию хроматографических методов
для открытия и идентификации аминокислот.
Обычно приготовление производных из микроколичеств аминокислот
не дает хороших результатов. Температура плавления свободных
аминокислот выше 200° вследствие их биполярной структуры, и плав-
ление сопровождается значительным разложением. Поэтому точки плав-
ления, приведенные в литературе для каждой данной аминокислоты,
представляют собой определенный интервал температур, в котором проис-
ходит разложение аминокислоты. Этот интервал, по-видимому, зависит от
скорости нагревания. Вследствие этого в литературе не существует единых
данных для точек плавления аминокислот и их производных. Например,
для точки плавления D-глутаминовой кислоты приведены данные в пределах
от 198 до 225°, а для ее бензоильного производного даны значения 130—
132°, 137—139° и 138°. Аналогично сообщалось, что L-тирозин разлагается
при 344°, 314—318° и 290—295°; для глицилфенилмочевины приведены точ-
ки плавления 163, 195, 197 и 208°. В большинстве случаев при быстром
нагревании аминокислота и ее производное разлагаются при более высокой
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
VII. Производные аминокислот
439
температуре, чем при медленном нагревании. Разница может достигать 40°.
Другая трудность обусловлена малой скоростью, с которой аминогруппа
реагирует с обычными ацил- и ароилхлоридами, используемыми для харак-
теристики аминов. Реакция с бензоилхлоридом и н-толуолсульфохлоридом,
которая в случае амина требует нескольких минут, в случае большинства
аминокислот занимает несколько часов.
Производные, которые могут быть использованы для характеристики
аминокислот, можно разделить на три группы:
1. Эта группа включает производные, образующиеся при реакции
с ацил- или ароилхлоридами, т. е. ацетил- [184], формил- [184], бензо-
ил- [185], 3,5-динитробензоил- [186], бензолсульфонил - и н-толуолсульфонил-
[187] и р-нафтилсульфониламинокислоты [187]; к этой группе относятся
также производные, образующиеся при реакции с 2,4-динитрофенилфтор-
бензолом [188], а также карбобензоксипроизводные [189—190], описанные
в настоящем разделе. Получение ацетилпроизводных аминокислот подробно
описано в гл. VIII, раздел I, 2.
2. Эта группа производных включает N-замещенные мочевины, образу-
ющиеся при реакции с изоцианатом
H2NCHRCOOH + CeH5NCO —> C6H6NHCONHCHRCOOH.
При непродолжительном кипячении этих фенилуреидо- [191] или
а-нафтилуреидо- [199] производных [192] с 10%-ной соляной кислотой
проходит циклизация и образуются гидантоины
О
C6H5NHCONHCHRCOOH —> C6H5N —С —NH-p Н2О
I ||
О = с----------------------------- CHR
Гидантоины легко кристаллизуются, и поэтому их образование следует пред-
почесть приготовлению производных мочевины, которые имеют тенденцию
выделяться в виде желатинообразных твердых веществ.
3. Эта группа производных включает соли следующих полинитро-
кислот: пикриновой [193], флавиановой (1-нафтол-1,2,4-динитро-7-суль-
фоновая) и пикролоновой (1-л-нитрофенил-3-метил-4-нитро-5-пиразолон)
[194]. Отмечено, что пикролонаты имеют более четкую точку плавления,
чем пикраты. Рекомендуются следующие производные: 2,4-динитрофенил-
производные, 3,5-динитробензоаты, п-толуолсульфонаты и фенилгидантои-
ны; для микроскопической характеристики следует предпочесть пикро-
лонаты.
2. Методы получения бензоатов и 3,5-динитробензоатов
Синтез проходит более успешно с полумикро-, чем с микроколичествами.
1 ммоль аминокислоты растворяют в 2,5—3 мл 1 н. едкого натра в пробирке
длиной 15 см и добавляют 1 ммоль бензоил- или 3,5-динитробензоилхлорида
в случае моноаминокислоты и 2 ммоля в случае диаминокислоты. Пробирку
закрывают пробкой и энергично встряхивают в течение 2 мин., а затем
в течение 30 мин. периодически. Реакционную смесь подкисляют разбавлен-
ной соляной кислотой до pH 4—5 (по конго или универсальному индикатору).
Кристаллы отделяют фильтрованием и промывают 25%-ным метанолом.
Производное можно кристаллизовать, растворяя в горячем спирте и осторож-
но добавляя воду до появления неисчезающей мути.
Диаминокислоты реагируют обычно с 2 молями хлорида, образуя
бис- (бензоил или 3,5-динитробензоильное) производное. Вообще дикарбоно-
440 Г л. XVI. Приготовление производных
вые кислоты реагируют со значительно меньшей скоростью, чем моноамино-
монокарбоновые кислоты. Некоторые аминокислоты, например тирозин,
образуют бензоильные производные, но не дают 3,5-динитробензоатов.
3. Методика получения «-толуолсульфонатов
1 ммоль аминокислоты, 3 мл 1 н. раствора едкого натра и 2,5 мл п-толу-
олсульфохлорида растворяют в 2 мл эфира и помещают в небольшую склян-
ку с хорошо притертой стеклянной плоской пробкой, которую можно укре-
пить проволокой. Пробку слегка смазывают, закрывают склянку и прочно
укрепляют пробку при помощи проволоки, склянку встряхивают вручную
в течение нескольких секунд с интервалами 5—10 мин. в течение 5 час. или
механически в течение 2—3 час. Эфирный слой отделяют, а водный слой
подкисляют до pH 4—5 по конго или универсальному индикатору. Раствор
охлаждают в течение 1 часа. Производное отделяют и кристаллизуют из
смеси спирта и воды.
4. Методика получения а-нафтилуреидопроизводных
В пробирку длиной 15 см помещают 1 ммоль аминокислоты, растворен-
ной в I мл I н. едкого кали, 1,5лялводы и 0,2лш а-нафтилизоционата; пробир-
ку закрывают пробкой и смесь встряхивают в течение 2—3 мин., азатем
оставляют стоять в течение 30—45 мин., периодически встряхивая. Содержи-
мое пробирки фильтруют и а-нафтилмочевину отбрасывают. Фильтрат
подкисляют до pH 4—5 и охлаждают в течение 1 часа. Производное отделя-
ют и вновь кристаллизуют из смеси спирта и воды.
5. Методика получения фенилгидантоинов
1 ммоль аминокислоты растворяют в 1 мл 1 н. едкого кали и 2 мл воды
в пробирке длиной ’15 см; в случае цистина и метионина берут 3—3,5 мл
воды. Осторожно (поскольку реагент токсичен) добавляют около 150 мг фенил-
изоцианата, закрывают пробкой и встряхивают до исчезновения запаха изо-
цианата (30 мин.). Затем смесь оставляют еще на I час, раствор фильтруют
с отсасыванием и подкисляют разбавленной соляной кислотой до pH 4—5 (по
конго или универсальному индикатору). Желатинообразный осадок отделя-
ют или центрифугированием после перенесения в микропробирку длиной
7,5 см, Или фильтрованием. Желатинообразный осадок смывают в пробирку
длиной 20 см (снабженную обратным холодильником) при помощи 5—6 мл
20%-ной соляной кислоты. Смесь кипятят 3—5 мин. и оставляют остывать.
Если гидантоин не выпадает, то пробирку нагревают на водяной бане в тече-
ние ночи. Гидантоин отделяют и перекристаллизовывают из смеси воды
и спирта.
6. Методики приготовления 2,4-Динитрофенильных
и карбобензооксипроизводных [188—190]
2,4- Динитрофенильные (ДНФ) производные аминокислот имеют боль-
шое значение, поскольку они легко хроматографируются и для открытия
пятен не требуется индикатора. Приготовление этих производных применяют
для идентификации и определения свободных аминогрупп в белках и поли-
пептидах ‘ [188]. Для хроматографических целей нет необходимости выде-
лять производные в чистом виде. Следует отметить, что другие группы (кроме
VII. Производные аминокислот
441
аминогрупп), такие, как, например, гидроксильные, тиольные, имидазоль-
ные, образуют аналогичные производные. Например, тирозин может обра-
зовать илиО-, или N-, или О,М-ди-2,4-динитрофенильные производные.
Реагентом, который используют для получения 2,4-динитрофенильных
производных, является 2,4-динитрофторбензол, реагирующий при комнат-
ной температуре. В некоторых случаях, когда реакционную смесь можно
нагревать до кипения, можно использовать 2,4-динитрохлорбензол. Приме-
нение 2,4-динитрофторбензола можно проиллюстрировать на примере полу-
чения производного из а-фенилаланина.
В небольшой колбочке приготовляют раствор 200 мг а-фенилаланина
и 400 мг бикарбоната натрия в 5 jo воды, добавляют раствор 400 мг (0,28 мл)
2,4-динитрофторбензола в 10 мл этанола. Колбу закрывают пробкой и встря-
хивают в течение 2 час. при комнатной температуре. Этанол удаляют, упа-
ривая раствор в вакууме, а водный раствор экстрагируют эфиром, чтобы
удалить избыток реагента. Смесь подкисляют, выделившееся масло вскоре
затвердевает. Производное дважды кристаллизуют из смеси метанола и воды.
Выход кристаллов 270 мг-, т. пл. 186°.
Использование 2,4-динитрохлорбензола можно проиллюстрировать на
примере получения Е-М-2,4-динитрофениллизина. Раствор 480 мг а-ацетил-
L-лизина и 750 мг бикарбоната натрия в 3 мл воды смешивают с раствором
500 мг 2,4-динитрохлорбензола в 10 мл этанола и кипятят с обратным холо-
дильником в течение 4 час. Спирт удаляют упариванием в вакууме, а оста-
ток растворяют в воде и фильтруют для отделения избытка реагента. Горячий
фильтрат подкисляют и выделившееся масло экстрагируют небольшим коли-
чеством хлороформа. Экстракт высушивают безводным сульфатом натрия,
маслянистый остаток после выпаривания хлороформа растирают с неболь-
шим количеством эфира, чтобы вызвать кристаллизацию. Получают около
700 мг кристаллов. Для отщепления ацетильной группы 200 мг производного
кипятят 3 часа С 5 мл 20%-ного раствора соляной кислоты. При охлаждении
выделяется хлоргидрат е-М-2,4-динитрофенил-Ь-лизина.
Синтез е-М-карбобензокси-Ь-лизина представляет собой пример защиты
а-аминогруппы посредством образования медного комплекса [189]. Кипя-
щий раствор монохлоргидрата L-лизина обрабатывают избытком углекислой
меди и добавляют 5лм2н. едкого натра. Темно-синий раствор охлаждают
смесью льда и воды, добавляют 2 мл карбобензоксихлорида и в течение
30 мин. промывают 10 порциями 10 мл 2 н. раствора едкого натра при
охлаждении и встряхивании. Необходимо следить за тем, чтобы смесь не
стала щелочной. Выделившийся медный комплекс отделяют фильтрованием
и промывают сначала водой, а затем этанолом. Медный комплекс суспенди-
руют в 200 мл воды и осаждают медь, пропуская сероводород с одновремен-
ным перемешиванием. Смесь нагревают до кипения и затем фильтруют. При
охлаждении выпадают кристаллы 8-карбобензокси-Ь-лизина’ в виде тонких
игл. Вместо этой методики можно использовать методику Бергмана и Зер-
васа [190].
7. Хроматографическое открытие аминокислот
За последние 10 лет опубликовано более тысячи работ по хроматографи-
ческому открытию и определению аминокислот, пептидов и других продук-
тов гидролиза белков, но автор не ставит себе целью обсудить их даже поверх-
ностно. Полный обзор этих работ можно найти в литературе [195, 196].
В настоящем разделе описана общая методика открытия аминокислот в не-
большом количестве белка.
442
Гл. XVI. Приготовление производных
Около 50 мг белка помещают в пробирку длиной 15 см из стекла пирекс
с 1 мл 30%-ной соляной кислоты. Пробирку запаивают на расстоянии при-
мерно 5 см от верхушки, подобно трубкам для работы под давлением, устанав-
ливают вертикально и нагревают в печи при 120° в течение 6 час. Затем
пробирку охлаждают, открывают, кончик присоединяют к вакуумной
линии и гидролизат быстро выпаривают при 40—50°. Стенки пробирки
споласкивают 1 мл теплой воды и пробирку центрифугируют. Прозрачную
жидкость переносят капиллярной пипеткой в мерную колбочку на 2 мл
и добавляют еще 0,5 мл воды. Содержимое пробирки вновь экстрагируют
водой, и, таким образом, после третьей экстракции объем гидролизата состав-
ляет примерно 1,8 мл. Доводят объем до 2 мл, добавляя по каплям метанол
или пропанол.
Пробирочная техника бумажной хроматографии является наиболее
простой для открытия отдельной аминокислоты (например, цистина или
метионина). Пробирки длиной 15 или 20 см тщательно моют и высушивают.
Приготовляют полоски бумаги, как описано в гл. XIV, раздел V. В каждую
из шести пробирок, установленных на штативе, не увлажняя стенок, добав-
ляют при помощи капиллярной пипетки 0,5 мл 80%-ного водного
раствора mpem-бутанола. Пробирки закрывают пробками. Подготовляют
6 полосок, наносят по 5, 10 и 15 X гидролизата соответственно на первые три
полоски и такое же количество стандартного раствора на остальные три
полоски. Пробу наносят в соответствии с указаниями, приведенными в
в гл. XIV, раздел V, 3. Автор использует два стандартных раствора: один
из них гидролизат, приготовленный таким же способом, как описано выше,
из образца казеина, в котором содержание аминокислот определено микро-
биологическим способом; второй стандартный раствор—смесь синтетических
аминокислот. Стандартный раствор наносят на три полоски в таких количе-
ствах, чтобы содержание цистина или метионина составляло соответственно
10—20 и 40 X. Количество нанесенного вещества записывают карандашом на
верхнем конце каждой полоски. Затем полоски укрепляются в пробирках
так, чтобы место нанесения образца отстояло от поверхности жидкости на
15—20 мм. Пробирки закрывают пробками и штатив оставляют стоять при
комнатной температуре в месте, защищённом от токов воздуха и света.
После того как фронт растворителя достигнет почти верхнего края (2—4ча-
са), полоски извлекают, подвешивают при помощи зажимов на проволоку
в вытяжном шкафу и оставляют на несколько часов до полного испарения
растворителя. Затем полоски опрыскивают 0,2%-ным раствором нингидрина
в 95 %-ном спирте. Для открытия метионина и других серусодержащих ами-
нокислот полоски окрашивают 0,1%-ным раствором йодоплатинового реаген-
та, приготовленного смешением эквимолярных количеств хлорплатиновой
кислоты и йодистого калия.
Для открытия пролина и оксипролина полоски опрыскивают 0,2%-ным
раствором изатина в смеси 96% бутанола-1 и 4%уксусной кислоты. Для
открытия триптофана используют индикатор, состоящий из 1 %-ного рас-
твора л-диметиламинобензальдегида в 0,1 н. соляной кислоте. На еще сырых
полосках пятна слегка обводят карандашом. Измерение площадей пятен
и сравнение со стандартами дает приблизительные количественные данные.
Пробирочную технику можно использовать для получения предвари-
тельных данных по разделению аминокислот перед постановкой опытов
с разделением больших количеств смеси на одномерных и двумерных хро-
матограммах. В качестве стандартных растворов рекомендуется использо-
вать как казеиновый гидролизат, так и искусственную смесь искомых амино-
кислот. Таким путем возможно подобрать подходящую смесь растворителей
VII. Производные аминокислот
443
и выбрать методику прежде, чем проводить хроматографирование на боль-
ших листах. Выбор растворителя основывается на данных предвари-
тельных опытов с системами основных и кислых растворителей. Основной
растворитель состоит из 70 ч. коллидина и 30 ч. воды или из 60 ч.
лутидина, 15 ч. изопропилового спирта и 25 ч. воды. Для кислой смеси
используют фенол или лс-крезол. 80 ч. фенола и 20 ч. воды встряхивают
1.0 0,9 08 0,7 0.6 05 0,4 0,3 0,2 0,1 0
--------,-------,------,-------г-------г-------1-------I-------!-------'------l/fl
0,9 -
0.9
0.8
0.8
0.7
0,7
0.6
0,6
0,5
0.4
0,3
0.2
0,1
20,21,2г
23
о18
с, 17
о25
0.5
- 0.4
16
О
14
15
13
12
а о 8
11 s »
О
010
о?
06
• 0,5
Коллидин
Фенол
0.2
L_^_____,____,__.-------------1---u_=ZZ_j0
1,0 0,9 0,8 07 0.6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
1,0 \
<74
О
3
о
2
Рис. 221. Расположение пятен аминокислот на дву-
мерной хроматограмме белковых гидролизатов.
Растворителем служит фенол—коллидин, индикатором — нин-
, гидрин (условия по Денту). Среднее положение пятен основных
аминокислот и их производных из белковых гидролизатов на
хроматограмме (фенол—-коллидин, нингидрин) следующее: 1 —
аспарагиновая кислота; 2—глутаминовая кислота; 3—серин;
4— аспарагин; 5 — глицин; 6—треонин; 7—оксилизин; 8—а-ала-
нин; 9—оксипролин; 10— /3-аланин; 11 —гистидин; 12 — а-амино-
масляная кислота; 13—лизин; 14 — аргинин; 15—сульфоксид
метионина; 16—пролин; 17—сульфон метионина; 18—норвалин;
19 — метионин; 20— лейцин; 21—изолейцин; 22—норлейцин; 23—
фенилаланин; 24— триптофан; 25—тирозин.
и осторожно нагревают до смешения фаз. К смеси добавляют около 0,1%
а-бензоиноксима и 0,1 % аммиака. Для пролина, оксипролина, триптофана
и тирозина рекомендуется смесь бутанола и уксусной кислоты в соотношении
9:1. Предварительно следует испытать также смесь mpem-бутанола и воды
в отношении 8 : 2 или 7 : 3. Такие предварительные пробы дают достаточно
данных для больших одно- и двумерных хроматограмм.
Описанным в предыдущем разделе методом можно получить 2,4-динит-
рофенильные производные аминокислот белкового гидролизата, разбавлен-
ного до 2 мл. Первым растворителем, который следует испытать для 2,4-
динитрофенильных производных, является смесь 1 мл хлороформа и 99 мл
бутанола-1, насыщенного водой.
На рис. 221 изображена карта пятен, указывающих положение основ-
ных аминокислот белковых гидролизатов, полученная при двумерном
хроматографировании с использованием смесей фенола и коллидина в каче-
стве растворителей для проявления.
444
Гл. XVI. Приготовление производных
VIII. ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОВ
1. Введение
Углеводы открывают при помощи следующих проб: с тетразолием (41)*,
антроном (5), с ионом меди (II) (10), с хлорным железом и роданидом
(17), с йодной кислотой (30), пробы Молиша (25) и с фенилгидразином
(32). Если имеются указания на присутствие восстанавливающего сахара,
то пробу с фенилгидразином проводят согласно прописи для этой пробы
(32) или по методике, описанной в настоящем разделе. Если восстанавливаю-
щие сахара отсутствуют, а проба на растворимость указывает на присут-
ствие полисахарида, то несколько миллиграммов неизвестного вещества сус-
пендируют в 1 мл воды и обрабатывают каплей насыщенного водного раство-
ра йода. Крахмал дает синюю окраску, а гликоген и высшие декстрины—
красную; инсулин и низшие декстрины не дают окраски. Если установлено
присутствие ди- или полисахарида, то его гидролизуют кипячением в 2—3 мл
воды и 0,1 мл разбавленной соляной кислоты в течение 5 мин. и затем рас-
твор нейтрализуют и испытывают на присутствие восстанавливающих саха-
ров. Другие пробы на углеводы были описаны Фейглем [86]; Девор [197]
видоизменил пробу Молиша путем сульфирования 1-нафтола; Клейн и Вейс-
ман [198] описали цветную реакцию’на гексозы в присутствии пентоз,
используя в качестве реагента хромотроповую кислоту. Хроматографиче-
ский метод описан на стр. 447**.
Ценные сведения часто дает исследование сахара под микроскопом.
Куэне и Ден [199] описали метод микроскопической идентификации около
20 сахаров. Для этой цели используют предметное стекло с «углублением».
Несколько капель насыщенного раствора вещества обрабатывают достаточ-
ным количеством ацетона, чтобы вызвать кристаллизацию; вместо ацетона
можно использовать 1,4-диоксан, спирт или ацетонитрил. Перед кристал-
лизацией раствор становится опалесцирующим. Если кристаллизация не
наступает, то опыт проводят с большим количеством вещества. При полу-
чении сиропообразной массы кристаллизацию можно вызвать, растирая ее
на стекле палочкой. Неизвестное вещество идентифицируют, сравнивая
микроскопическую картину с приведенными в литературе микрофотографи-
ями. Поскольку такое сравнение часто не является убедительным, рекомен-
дуется приготовить микропрепараты еще 3—4. сахаров, предположительно
наиболее близких или идентичных испытуемому, и сравнить их с неизвест-
ным микропрепаратом.
Простейшими производными сахаров являются замещенные гидразоны
и озазоны
rchohcho+c6h5nhnh2 RCHOHCH = NNHC6H5+H2O
Фенилгидразон
RCHOHCHO+3CeH5NHNH2-------> R—C = NNHCeH54-2H2O4-NH3
НС = NNHC6H54-C6H5NH2
Озазон
Кроме фенилгидразина, важными замещенными гидразинами для получения
производных сахаров являются о-, м- и п-нитрофенилгидразин, п-бромфенил-
гидразин, метилфенилгидразин, дифенилгидразин и 0-нафтилгидразин.
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
** Другие микропробы приведены у Гитеймана [202].
VIII. Производные углеводов
445
Производные легко получить из 5—10 мг сахара, но их точки плавления
являются, по существу, точками разложения, которые сильно изменяются
в зависимости от скорости нагревания. Точка плавления фенил-В-глюкоза-
зона, по литературным данным, равна 210°. Для данного образца чистого
производного можно получить значение 210° только при определении точки
плавления в капилляре при нагревании со скоростью 40—60° в минуту.
Если скорость нагревания равна 8—10° в минуту, то наблюдаемое значение
будет ниже 200° (обычно между 194 и 198°). В этих случаях следует пригото-
вить озазон сахара, предположительно идентичного неизвестному, и сравнить
его кристаллическую форму с кристаллической формой озазона неизвестного
сахара [200]. Дальнейшие подтверждения можно получить при изучении
оптических свойств [2011.
Озазоны, которые имеют неопределенные точки плавления, можно
превратить в фенилозотриазолы, обладающие резкой точкой плавления [202]:
R —C-NNHC6HS Cu++ R—C=N
| =* | /NCeHs-J-CeHjNb^
H—C = NNHCeH5 H—C = NZ
Озазон Озотриазол
Дополнйтельная трудность возникает вследствие того, что некоторые
изомерные сахара, например D-глюкоза, D-фруктоза, D-манноза, дают один
и тот же озазон. Аналогично этому один и тот же озазон получается из
D-галактозы, D-талозы и D-тагатозы. Можно было бы привести еще другие
примеры из класса гексоз и пентоз. Озазоны L-ряда отличаются от D-озазо-
нов только знаком вращения.
Азоаты [204, 205] представляют собой оранжевые до красных производ-
ные, подходящие для разделения хроматографической адсорбцией. Они
образуются при взаимодействии сахаров с азоилхлоридом:
CHO-J-5HC1
СНгОН (СНОН)4CHO+5C6HsN= NCeH4COCl [CHOCOCeH4N = NCeH5]4
CH2OCOCeH4N = NC6H5
; Азоаты удобны для систематической работы с сахарами, но не для
быстрого приготовления производного, поскольку для проведения реакции
требуется 8—10 дней. Синтез ацетатов сахаров хотя проходит легко, но не
рекомендуется для приготовления производных. Помимо трудностей при
«кристаллизации этих производных, в большинстве случаев возможно
образование а-и 0-форм. Аналогично характеристика моносахаридов путем
окисления в альдоновые кислоты с последующей конденсацией кислот
•с о-фенилендиамином с образованием бензимидазола [206] не дает удовлетво-
рительного результата при работе с микроколичествами. Оптическое враще-
ние озазонов, гидразонов и других производных можно использовать в каче-
стве дополнительного подтверждения идентичности сахара. Разделение
и идентификация сахаров описаны в классических работах [207].
Галактозу и полисахариды, дающие галактозу после гидролиза, можно
характеризовать окислением азотной кислотой до слизевой кислоты. Смесь
6 мг сахара (или менее) с 2 каплями воды и 1 каплей концентрированной
азотной кислоты выпаривают на часовом стекле досуха. Остаток промывают
водой и растворяют в 1 капле разбавленной щелочи и осаждают кислотой.
Выход хороший (около 3 мг кислоты из 5 мг сахара), однако точка плавления
-слизевой кислоты зависит от скорости нагревания. .При очень медленном
нагревании точка плавления равна приблизительно 214°; обычно точка
плавления варьирует от 210 до 224°.
446
Гл. XVI. Приготовление производных
2. Методики получения озазонов и фенилгидразонов
Озазоны легко образуются при нагревании 1 ммоля сахара, 1,5 ммоля
солянокислого фенилгидразина и 3,5 ммолей ацетата натрия в 2 мл воды.
Вместо солянокислого фенилгидразина можно использовать 1 ммоль свобод-
ного фенилгидразина в 1,5 ммолях ледяной уксусной кислоты. Используют
микропробирку длиной 7,5 см или обычную пробирку длиной 15 см-, первую
применяют при работе с 0,1 ммоля сахара. Пробирку, содержащую реак-
ционную смесь, закрывают неплотно корковой пробкой, погружают в кипя-
щую воду на 30 мин., а затем оставляют медленно остывать, если только
сахар не является смесью моно- и дисахаридов. Озазоны моносахаридов
обычно кристаллизуются из горячего раствора, однако если количество
сахара меньше 0,05 ммоля, то кристаллизация происходит при охлаждении.
Поскольку озазоны дисахаридов более растворимы, их можно отделить от
озазонов моносахаридов фильтрованием или центрифугированием. При
медленном охлаждении из фильтрата кристаллизуются озазоны дисахаридов.
Для характеристики чистых сахаров (не загрязненных даже следами
других сахаров) имеет определенное значение время, необходимое для появ-
ления озазона после погружения пробирки в кипящую воду. Как правило,
на образование фенилозазонов различных сахаров требуется различное
время: манноза 0,5—1 мин., фруктоза 1—2 мин., глюкоза 4—5 мин., ксило-
за 6—8мин., рамноза 7—9 мин., арабиноза 9—Юмин., галактоза 14—16мин.,
гидролизат сахарозы 20—30 мин.; фенилозазоны мальтозы и лактозы кри-
сталлизуются при охлаждении. Следует отметить, что время в минутах,
приведенное выше, является приблизительным и что срок появления озазо-
нов зависит от количества сахара, воды и реагента, а также от pH раствора.
Каплю раствора наносят пипеткой с широким кончиком на предметное
стекло и рассматривают при малом увеличении. Для определения точки
плавления озазон необходимо очищать немедленно после фильтрования
и промывания холодной водой. Кристаллы растворяют в минимальном
количестве метанола или этанола и осторожно осаждают добавлением воды.
Озазоны следует сушить в вакуум-эксикаторе, а не на воздухе. Хотяфенил-
D-глюкозазон заметно не изменяется при высушивании на воздухе, однако
точки плавления ряда других фенилозазонов значительно снижаются. Если
озазон необходим для определения оптического вращения, то его следует
промыть ацетоном перед кристаллизацией.
Замещенные фенилгидразоны получают при использовании точно
1 ммоля сахара на 1 ммоль гидразина в 50%-ном спирте в количестве, доста-
точном для растворения. Смесь оставляют при комнатной температуре на
24—48 час. Затем добавляют воду и раствор охлаждают в течение 1—2 час.
Гидразон отделяют, промывают водой и кристаллизуют.
Гидразоны образуются с различной легкостью: глюкоза легко образует
n-нитрофенилгидразон, в то время как фруктоза—трудно. С другой стороны,
фруктоза образует метилфенилгидразон легче глюкозы и маннозы.
А. Фенил-В-глюкозазон и фенил-В-глккозотриазол
В микропробирке длиной 7,5 см смешивают 100 мг (3 капли) фенилгидра-
зина и 60 мг (3 капли) ледяной уксусной кислоты; затем добавляют 50 мг
ацетата натрия, 50 мг глюкозы и 2 мл воды. Пробирку погружают в кипя-
щую воду на 30 мин., затем добавляют еще 1 мл воды и смесь охлаждают.
Кристаллы отсасывают или центрифугируют и промывают сначала 1 мл во-
ды с 1 каплей уксусной кислоты, а затем дважды 1 мл холодной воды.
VIII. Производные углеводов
447
Отбирают небольшое количество (5 мг) озазона и сушат в вакуум-эксикаторе
для определения точки плавления. Точка плавления в капилляре при скоро-
сти нагревания 40—60° в минуту равна 207—208°. Кристаллы можно раство-
рить в 0,1 мл горячего метанола и осадить каплей воды. Перекристаллизо-
ванный продукт плавится в таких же условиях при 209—210°.
Основную часть сырого продукта (около 50 мг) переносят в пробирку
длиной 20 см, снабженную обратным холодильником, добавляют 4,5 мл воды,
1 каплю 6 н. серной кислоты, 150 мг сульфата меди (пентагидрата), 3 мл
изопропилового спирта и кипятильник. Смесь осторожно кипятят 1 час
с обратным холодильником. Желтоватый раствор выливают в маленький
стаканчик или выпарную чашку и упаривают на водяной бане до объема
1,5 мл. Горячий раствор переливают в микропробирку длиной 7,5 см,
выпарную чашку промывают 0,5 мл горячей воды и промывные воды выли-
вают также в микропробирку. Раствор охлаждают в течение 1 часа, про-
бирку центрифугируют и жидкость удаляют. Сырой продукт растворяют
в 6—7 мл кипящей воды, обрабатывают 20 мг древесного угля и фильтруют.
Раствор оставляют на ночь в холодильнике. Производное отделяют фильтро-
ванием и промывают 0,5 мл воды. Выход 8—10 жг; т. пл. 193—194°. После
перекристаллизации из 0,5 мл горячего спирта и 1 мл воды получают 6—7 мг
чистого производного с т. пл. 195—196°.
Б. «-Нитрофенилгидразон глюкозы
В микропробирку длиной 7,5 см помещают 20 мг глюкозы, 0,5 мл воды,
30 же измельченного ацетата натрия, 25 мг солянокислого п-нитрофенилгид-
разина и 0,5 мл метанола. Пробирку закрывают пробкой встряхивают
1 мин. и оставляют на ночь. Добавляют 0,6—0,8 жл воды и смесь охлаждают
1 час. Кристаллы отделяют фильтрованием, промывают 0,2 мл воды и кри-
сталлизуют из 1 мл этанола. Выход 20—25 же; т. пл. 189—190°.
3. Микрооткрытие сахаров при помощи хроматографии на бумаге
Подробное изложение методов разделения сахаров имеется в литерату-
ре [208]. Приведенная ниже методика содержит простейшие указания для
идентификации ряда обычных сахаров. Используют аппаратуру, описан-
ную в гл. XIV, раздел V. I—10 X раствора наносят так, что каждое пятно
включает 100—500 у вещества. Пятна наносят на расстоянии 2 см от поверх-
ности растворителя. В качестве растворителей обычно используют следую-
щие смеси; а) 42% воды, 42% этилацетата и 16% уксусной кислоты; б) рав-
ные части воды, бутанола-1 и коллидина; в) 20% воды, 20% пиридина
и 60% этилацетата; г) 37% воды, 36% коллидина и 27% спирта. Компонен-
ты каждой смеси встряхивают и оставляют на 24 часа; если происходит раз-
деление фаз, то отделяют и используют в качестве растворителя органиче-
скую фазу. После проявления хроматограммы высушивают и опрыскивают
раствором индикатора. В литературе описаны различные индикаторы [208].
Однако для большинства обычных работ используют аммиачный раствор
азотнокислого серебра (0,1 н. AgNO3 в равном объеме 5 н. NH4OH). После
опрыскивания хроматограмму нагревают в сушильном шкафу при 105°
в течение 5—10 мин. Восстанавливающий сахар обнаруживается в виде
коричневых пятен. Автор установил, что из других индикаторов наиболее
пригодными для обычной работы являются соли п-аминодиметиланилина
и щелочного 3,5-динитросалицилата. Последний приготовляют растворением
500 мг 3,5-динитросалициловой кислоты в 100 мл 0,1 н. едкого натра. После
448
Гл. XVI. Приготовление производных
нагревания опрысканной хроматограммы на бледно-желтом фоне появляют-
ся коричневые пятна.
Для приготовления n-аминодиметиланилина к раствору 5 г хлористого
олова в 6 мл концентиров^нной соляной кислоты добавляют небольшими
порциями при встряхивании 1, 9 г n-нитрозодиметиланилина (приготовлен-
ного обычным методом из диметил анилина). Если реакция не начинается, то
смесь подогревают, если же реакция протекает бурно, то смесь охлаждают.
В конце реакции ярко-желтый раствор упаривают до небольшого объема
и выпадающие кристаллы отфильтровывают после охлаждения смеси. Полу-
ченное соединение кристаллизуют из 95%-ного спирта и кристаллы сушат
на воздухе. Проявленную полоску опрыскивают 0,3 %-ным спиртовым рас-
твором реактива и нагревают 10 мин. при 120°. Пятна имеют красный и кар-
миново-красный цвет на белом фоне. Сорбоза и фруктоза дают ярко-крас-
ную окраску, глюкоза и манноза—золотисто-оранжевую, в то время как
ксилоза, арабиноза, сахароза, рафиноза и мальтоза дают красную окраску.
IX. ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ,
ГАЛОИДАНГИДРИДОВ И АНГИДРИДОВ
1. Введение
Карбоновые кислоты открывают определением pH (31)* и пробой
с гидроксаматом железа (15). Для окончательной характеристики кислоты
определяют эквиваленты нейтрализации.
Полезные для характеристики производные карбоновых кислот можно
разделить на три следующие группы:
1. К этой группе относятся амиды, анилиды 1209], п-толуидиды 1209],
/г-броманилиды 1210—213], N-бензиламиды [214] и диамиды из 4,4'-диами-
нодифенилметана [215]. Они образуются при реакции хлорангидрида кисло-
ты или в некоторых случаях кислоты с аммиаком или амином:
RCOC14-2NH3 -> RCONH2+NH4C1, RCOOH+R'NH2 RCONHR'4-H2O.
Амиды низших жирных кислот не являются подходящими производными
при работе с микро- и полумикроколичествами. Помимо их заметной
растворимости в водно-спиртовых смесях, приготовление этих производных
аммонолизом в воде сопровождается потерями вследствие гидролиза галоид-
ангидрида. Аммонолиз в безводной среде приводит к потерям при выделе-
нии и. очистке. n-Толуидиды и анилиды являются более подходящими
производными. n-Толуидиды карбоновых кислот, имеющих менее 8 атомов
углерода в цепи, можно получить, нагревая кислоту с n-толуидином. Для
характеристики жирных кислот, имеющих более 10 атомов углерода в цепи,
рекомендуются диамиды, образующиеся при реакции с 4,4'-диаминодифенил-
метаном. Среди замещенных амидов следует отметить 2-алкилбензимидазолы
[216—218], образующиеся путем конденсации карбоновых кислот с о-фе-
нилендиамином. К этой группе можно отнести также фенилгидразиды
RCONHNHC6H5; однако они рассматриваются в следующем разделе при
обсуждении солей фенилгидразина.
2. К этой группе производных относятся п-нитробензил- [219, 220],
фенацил- [221—225], п-бромфенацил- [221—225], и-хлорфенацил-[221—225]
и n-фенилфенациловые эфиры [226—229]. Они образуются при реакции соли
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных в гл. XV.
IX. Произзодные карбоновых кислот и ангидридов 449
карбоновой кислоты с соответствующим галоидом
RCOONa+ClCHaCeH4NO2(l,4) RCOOCH2CeH4NO2 +NaCl, '
RCOONa+BrCHaCOAr —» RCOOCH2COAr-j-NaBr.
Этот тип производных ценен в тех случаях, когда кислоты трудно выде-
лить из водного раствора. Кислоту превращают в натриевую соль й водный
раствор соли нагревают с галоидным алкилом. Однако этот метод не дает
удовлетворительных результатов для алифатических кислот в количе-
стве меньше 50 мг, а для ароматических—в количестве меньше 25 мг из-за
низких выходов чистых производных.
3. К этому типу производных относятся соли карбоновых кислот
с такими органическими основаниями, как фенилгидразин [230, 231]
и фенилэтиламин [232, 233] и бензиламин [232, 233] и пиперазин [232,
233]. За несколькими исключениями, эти соли не являются удобными про-
изводными, если только кислота не имеет низкой растворимости и если
только ее количество не превышает 100 мг. Кроме того, эти производные
трудно очистить, поскольку их соли при продолжительном контакте с возду-
хом изменяются. Те же ограничения относятся к фенилгидразидам, которые
получают нагреванием алифатических незамещенных кислот с фенил-
гидразином
RCOOH4-H2NNHC6H5 RCOONHNHCeH&+H2O.
Другим типом солей карбоновых кислот являются соли, образующиеся
при реакции с бензил- и замещенными бенз ил изотиомочевинам и. Бензил-
[234—236], п-хлорбензил- [237] и п-бромбензилпсевдотиуроновые [238] соли
легко получаются при обработке водного раствора щелочной соли карбоно-
вой кислоты арилалкилпсевдотиуронийхлоридом или бромидом. Хотя эти
соли можно получить для ряда карбоновых кислот из 5—20 мг, применение
этих солей ограничено тем, что их точки плавления часто близки между
собой. Приготовление S-бензилтиуронийхлорида и сульфоновых кислот
описано в гл. XVI, раздел IV. Другими производными для карбоновых кис-
лот являются: n-бром- и n-фенилфенациловые эфиры [239], бензиламиды,
в особенности для дикарбоновых кислот [240], и 2,4-динитрофенилгидрази-
ды [241]. Последние более удобны для хроматографического открытия, чем
свободные кислоты [249]. Их приготовление описано ниже.
Микроскопическая идентификация карбоновых кислот, основанная на
кристаллических свойствах их солей или производных, была описана несколь-
кими исследователями. Дениже [242] предложил применять холестерин
и другие соединения для идентификации органических кислот; Брайант
и Митчелл 1243] описали оптические свойства п-броманилидов низших жир-
ных кислот; Беренс-Клей [244], Клейн и Венце [245] и Штенхауэр [246]
подробно рассматривают вопрос применения различных солей карбоновых
кислот для микроскопической идентификации.
2. Методики получения амидов, анилидов и и-толуидидов
Толуидиды алифатических кислот, имеющие менее 10 атомов углерода,
можно получить, не превращая кислоту в галоидангидрид. Около 1 ммоля
кислоты медленно нагревают с 2—2,5 ммолями л-толуидина в течение 10 мин.
при 140—150° и затем 20—30 мин. при 190—200°. Затем смесь экстрагируют
разбавленной соляной кислотой для удаления избытка л-толуидина, произ-
водное выделяют и очищают. Если кислота содержит большое количество
воды и ее нельзя очистить без потерь, водный раствор или дисперсию кис-
лоты нейтрализуют карбонатом натрия и выпаривают досуха. Затем 1 ммоль
29 Заказ № 119
450
Гл. XVI. Приготовление производных
хорошо растертой соли и 2—2,5 ммоля n-толуидина нагревают с 0,1 мл соля-
ной кислоты. п-Толуидиды кислот с 8—12 углеродными атомами получают
непосредственно, нагревая смесь кислоты и основания в течение 45 мин.
Производные сначала выделяются в виде масел, которые медленно кристал-
лизуются; и их очищают кристаллизацией из смеси спирта и воды. Дикар-
боновые кислоты могут образовывать или монопроизводные, или бис-п-толу-
идиды при использовании в реакции 2 молей амина. Адипиновая кислота
образует дипроизводное, малеиновая и фталевая кислоты—монопроизвод-
ные. Большинство анилидов и n-броманилидов можно приготовить по мето-
дике, аналогичной методике получения n-толуидидов. Разница заключается
в том, что реакционную смесь нагревают в течение 45 мин. при 150—170°.
Толуидиды, анилиды и п-броманилиды, которые нельзя получить пря-
мым нагреванием кислоты с основанием, а также все амиды приготовляют
в две стадии: а) реакция кислоты с тионилхлоридом, б) превращение получен-
ного ацил- или ароилхлорида в амид или в замещенный амид при действии
аммиака, n-толуидина, анилина или л-броманилина. 1 ммоль кислоты и 1,2—-
1,5 ммоля тионилхлорида нагревают на микрогорелке в течение 15 мин.
в небольшой пробирке с такой скоростью, чтобы пары достигли не более
чем до половины пробирки. (Другой метод заключается в нагревании смеси
при 60—70° с обратным холодильником в течение 30 мин. или при 40—50°
в течение 45 мин., если подозревают присутствие щавелевой или уксусной
кислоты.) К сырой смеси добавляют 1,5—2 ммоля основания, растворенного
в 5 мл бензола. Смесь кипятят 10 мин. с обратным холодильником и затем
промывают последовательно водой, разбавленной соляной кислотой и опять
водой. Растворитель испаряют и производное очищают. Для приготовле-
ния амидов хлорангидрид растворяют в бензоле, раствор насыщают аммиа-
ком, фильтруют и затем выпаривают. Для приготовления хлорангидрида
можно использовать натриевую соль карбоновой кислоты.
Тионилхлорид применим для получения хлорангидридов большинства
кислот, за исключением ароматических кислот с отрицательными заместите-
лями в пара-положении. Например, хлорангидриды н-хлор-, n-бром- и н-ок-
сибензойных кислот легко приготовить, сплавляя 1 ммоль сухой тонко-
измельченной натриевой или калиевой соли кислоты с 1,2 ммоля пятихло-
ристого фосфора. Следует отметить, что дикарбоновые кислоты, например
янтарная, глутаровая, малеиновая и о-сульфобензойная, при обработке тио-
нилхлоридом. образуют легче ангидриды, чем хлорангидриды. В таких слу-
чаях получившийся ангидрид дает в дальнейшем вместо диамида моноамид.
А. н-Капроил-й-толуидид
Микропробирку длиной 7,5 см, содержащую 0,02 мл (18 мг) «-капро-
новой кислоты и 50 мг /i-толуидина, погружают в масляную баню, темпера-
туру медленно поднимают до 140—150° и поддерживают в этих пределах
в течение 10 мин., а затем медленно поднимают ее до 190—200°. Пробирку
оставляют при этой температуре на 20—30 мин., а затем вынимают и дают
остыть. Добавляют около 1 мл 5%-ной соляной кислоты, смесь осторожно
нагревают почти до кипения и затем охлаждают -в течение 10—15 мин.
Реакционную смесь центрифугируют, производное отделяют от прозрачной
жидкости и последовательно промывают: а) смесью 0,5 мл 5%-ной соляной
кислоты и 0,5 мл воды, б) 0,5 мл воды, в) 0,5 мл 2%-ного едкого натра
и г) дважды 0,3 мл воды. Производное растворяют в 5 мл горячего метанола
и добавляют по каплям воду до появления мути, нагревают до исчезновения
мути и оставляют медленно остывать. Выход 12—14 мг. Чистое производное
плавится при 74—75°.
IX. Производные карбоновых кислот и ангидридов
451
Б. к-Пропионил-п-броманилид из этилпропионата
В пробирку длиной 15 см с обратным холодильником помещают 0,12 мл
(1 ммоль) этилпропионата, 1 мл воды, 0,15—0,2 г (половина таблетки) твер-
дого едкого кали и кипятильник. Смесь кипятят в течение 15 мин., заменяют
обратный холодильник на нисходящий и отгоняют смесь почти досуха. Дис-
тиллат используют для получения производных спирта (раздел II настоя-
щей главы). Пробирку нагревают на водяной бане, пока ее содержимое не
станет сухим. Остаток осторожно растирают стеклянной палочкой и вновь
вставляют в пробирку обратный холодильник. Добавляют 250 мг (0,2 мл)
тионилхлорида и смесь нагревают на водяной бане при 60—70° в течение
30—45 мин. Микрохолодильник приподнимают, добавляют 350 мг п-бром-
анилина, растворенного в 5 мл бензола, и смесь кипятят еще 15 мин. Добав-
ляют около 2 мл воды и переносят смесь в небольшую делительную воронку..
Перегонную пробирку промывают 1 мл бензола и промывную жидкость
переносят также в делительную воронку. Смесь осторожно встряхивают,
чтобы избежать образования эмульсии. Водный слой отделяют, а бензоль-
ный раствор последовательно промывают 2 мл 5 %-ной соляной кислоты,
2 мл 2%-ного едкого натра и 2 мл воды. Бензольный раствор переносят
в перегонную пробирку и бензол отгоняют. Добавляют порциями по 0,2 мл
этанол при нагревании смеси почти до температуры кипения, пока осадок не
растворится. Добавляют 2—3 мг древесного угля, смесь доводят до кипения,
затем раствор фильтруют, пробирку и фильтр промывают два раза по 0,2 мл
этанола.
Если объем объединенного фильтрата и промывной жидкости превышает
2—3 мл, то смесь упаривают на водяной бане. К горячему раствору добав-
ляют по каплям воду до появления мути, пробирку вновь нагревают до
образования прозрачного’ раствора и оставляют остывать. Кристаллы
отфильтровывают и перекристаллизовывают из смеси спирта с водой.
Выход 35—40 мг, т. пл. 148—149°.
В, Амид коричной кислоты
Микропробирку длиной 7,5 см, содержащую 25 мг коричной кислоты
и 0,1 мл тионилхлорида, осторожно (под тягой) нагревают 2 мин. на микро-
пламени так, чтобы пары не поднимались заметно выше суженной части
пробирки. Затем пробирку погружают в водяную баню при 60—70° и нагре-
вают 30 мин. В течение этого периода большая часть избыточного тионил*
хлорида улетучивается. Пробирку охлаждают и добавляют 0,7 мл концен-
трированного водного аммиака. Смесь хорошо размешивают микрошпателем
и затем охлаждают 5 мин., периодически встряхивая. Пробирку центри-
фугируют и жидкость сливают. Производное промывают 0,2 мл воды и раст-
воряют в 0,4 мл горячего спирта. Добавляют по каплям воду до помутнения,
смесь вновь нагревают до образования прозрачного раствора и оставляют
медленно остывать. Пробирку центрифугируют, кристаллы промывают
и сушат. Выход 8—10 мг-, точка плавления чистого производного 147—148°.
Вышеописанная методика с использованием большого избытка тионил-
хлорида пригодна для приготовления высококипящих хлорангидридов,
таких, как ароилхлориды. Для получения низкокипящих хлорангидридов
используют 1,5—2 ммоля тионилхлорида на 1 ммоль кислоты и следуют
методике, описанной в разделе Б настоящей главы. Для получения амидов
алифатических кислот, содержащих менее 10 атомов углерода, бензольный
раствор насыщают сначала сухим аммиаком, а затем фильтруют через склад-
чатый фильтр; для выделения амида растворитель испаряют или отгоняют.
29:!-
452 Гл. XVI. Приготовление производных
3. Методики получения п-нитробензиловых, фенациловых
и родственных сложных эфиров
К приготовлению этих производных из микроколичеств обращаются
только в случае, если получение амидов не дает удовлетворительных резуль-
татов. Скорость образования этих эфиров мала и поэтому выходы неболь-
шие, а точки плавления часто на 5—10° ниже, чем у чистых веществ. При *
работе с этими реактивами следует соблюдать осторожность, так как они
обладают нарывным и слезоточивым действием, а твердые эфиры часто
вызывают раздражение кожи между пальцами.
Смесь 1 ммоля кислоты и 0,5 ммоля воды помещают в пробирку длиной
15 см, нейтрализуют разбавленной щелочью до pH 4—5 и добавляют 2—3 мл
спирта и 1 ммоль галоидного п-нитробензила, фенацила или замещенного
фенацила. Смесь кипятят с обратным; холодильником 2 часа. Охлаждают
и добавляют 0,5—1 мл воды. Выделившийся твердый эфир отфильтровывают
•и кристаллизуют из смеси воды и спирта. .
А. п-НитробензилСалицилат
В пробирку длиной 20 см, снабженную обратным холодильником, поме-
щают 70 мг салициловой кислоты, 0,5 мл воды и каплю фенолфталеина.
Нагревают над микропламенем и' добавляют 2 %-ный раствор едкого натра
до появления розовой окраски. Раствор обесцвечивают добавлением 2 ка-
пель соляной кислоты (2—5%), добавляют 75 мг п-нитробензоилхлорида
и 3 мл спирта. Смесь осторожно кипятят на водяной бане в течение 2 час.,
разбавляют 0,6 мл воды и охлаждают. Через 30 мин. сложный эфир отфиль-
тровывают и промывают последовательно 1 мл 5 % -ного раствор а соды и дваж-
ды 1 мл воды. Эфир растворяют в 2—2,5 мл горячего спирта и добавляют
по каплям воду до появления неисчезающей мути. Пробирку снова нагре-
вают до образования прозрачного раствора и оставляют медленно остывать.
Для ускорения кристаллизации потирают палочкой о стенки пробирки.
Кристаллы отделяют фильтрованием, промывают 0,5 мл 40—50%-ного эта-
нола. Выход 20 мг; точка плавления кристаллов 97—98°.
4. Получение производных из микрограммовых количеств кислот
Для выделения из исследуемой смеси небольших количеств летучих
кислот пользуются общим методом для приготовления производных (раз-
дел IV,4,Б настоящей главы) из микроколичеств карбонильных соединений.
В пробирку (рис. 134, гл. III, раздел VII) помещают каплю смеси, а в «ча-
шечку» микрохолодильника—1 каплю 1 % -ного толуольного раствора бен-
зиламина [232, 233] или другого подходящего амина, например пиперазина
или фенилэтиламина. Пробирку слегка подогревают так, чтобы кислота
медленно испарялась и конденсировалась в «чашечке», где она реагирует
с амином, образуя соль. Температуру постепенно повышают до отгонки
всей кислоты. Холодильник снимают, а содержимое «чашечки» переносят
капиллярной пипеткой в «углубление», предметного стекла. Растворитель
щспаряют и «чашечку» холодильника промывают каплей чистого толуола,
перенося ее также на предметное стекло, и выпаривают. Остаток кристал-
лизуют, как описано в гл. I, раздел III, 3. Производные, полученные таким
методом, очищаются с трудом, поэтому значения точек плавления, получен-
ные после одной кристаллизации, сравнивают с приведенными в литерату,-
ре в тех же пределах, а для окончательной идентификации используют
IX. Производные карбоновых кислот и ангидридов 45.3
определение точек плавления смесей с рядом выбранных аналогичных произ-
водных известных соединений.
Второй метод основан на образовании п-броманилидов и представляет
собой модификацию методики 2,Б, описанной в этом разделе. Если имеется
свободная кислота, то в реакционную пробирку (см. рис. 134) помещают:
1 каплю раствора толуола, содержащего 200—400 у исследуемого вещества,
Если кислота находится в водном растворе, то ее нейтрализуют содой, пор-
цию полученного раствора, содержащую 200—400 у кислоты, помещают-
в пробирку и выпаривают досуха, остаток осторожно растирают в порошок
стеклянной палочкой. В пробирку добавляют 0,05 мл тионилхлорида,
а в «чашечку» холодильника помещают капельку воды для поглощения,
выделяющихся газов и избытка тионилхлорида. Прибор нагревают в тече-
ние 30 мин, небольшим микропламенем или на микроплитке так, чтобы тем-
пература у дна пробирки не поднималась выше 45—50°. Через загрузочный
боковой отвод в реакционную пробирку вводят 0,5 мл бензольного раствора
ц-бромтолуола (1 мг!мл). Кран закрывают,, холодильник снимают, вещество
из «чашечки» удаляют и ее сушат последовательным промыванием нескольз-
кими каплями воды, ацетоном и сухим бензолом. Холодильник вновь уста- -
навливают на место, и продолжают нагревание в течение 10—15 мин. Содер-
жимое пробирки переносят капиллярной пипеткой в микропробирку дли-
ной 7,5 см с конусообразным концом. Реакционную пробирку дважды промы-.
вают 0,5 мл сухого бензола и промывной растворитель также переносят
в микропробирку. Добавляют около 1 мл воды и смесь осторожно (чтобы
избежать образования эмульсии) перемешивают или встряхивают. Нижний
слой удаляют капиллярной пипеткой, а бензольный раствор промывают
последовательно 0,5 мл 5 %-ной соляной кислоты, 0,5 мл 1%-ного едкого
натра и, наконец, 0,5 мл воды. Бензольный раствор переносят в вакуумный
микросублиматор, растворитель удаляют, а остаток подвергают фракцион-
ной возгонке, как описано в гл. II, раздел II, и в разделе I, 5 настоящей
главы. Кристаллы средней фракции используют для микроопределения точ-
ки плавления.
Если известно, что кислота сравнительно чистая, то л-толуидид можно
приготовить в капилляре и полученное сырое производное подвергнуть
фракционной микровозгонке. В капилляр помещают 0,1 мг кислоты и 0,1 мг
n-толуидина и нагревают, как описано в методике 2, А данного раздела.
После охлаждения капилляр тщательно обмывают снаружи эфиром, затем
разламывают непосредственно в микросублиматоре и очищают производное '
фракционной микровозгонкой.
5. Хроматографическая идентификация карбоновых кислот
Рядом исследователей описана идентификация карбоновых кислот при
помощи хроматографии на бумаге [247]. В большинстве методов используют
в качестве растворителей спирты и водный аммиак, а в качестве индикаторов
для обнаружения положения пятен—бромкрезоловый зеленый, бромтимоло-
вый голубой, бромфеноловый голубой. Однако этот метод, по данным автора,
обладает существенными недостатками, и только методика Эйрана [248]
для дикарбоновых кислот дает хорошие результаты. В качестве производ-
ных кислот, подходящих для хроматографии на бумаге, предложены гидрок-
самовые кислоты и гидразиды [240]. Черонис и Кон* разработали методику,
* Неопубликованные данные.
454
Гл. XVI. Приготовление производных
основанную на образовании 2,4-динитрофенилгидразидов, которые можно
легко хроматографировать и при использовании которых не требуется
индикатора для обнаружения пятен.
Для получения этих производных применяют описанную выше методи-
ку приготовления n-броманилидов микрограммовых количеств кислот вплоть
до момента введения реактива (раствор n-броманилина). Избыток тионил-
хлорида выпаривают, осторожно нагревая реакционную пробирку после
удаления холодильника. Затем микрохолодильник ставят на место и через
боковой отвод в реакционную пробирку вводят раствор 2,4-динитрофенил-
гидразина (в количестве, соответствующем 2 эквивалентам исходной кисло-
ты) в 1 мл бензола и смесь кипятят в течение 20—30 мин. Горячий раствор
переносят капиллярной пипеткой в микропробирку длиной 7,5 см. Про-
бирку центрифугируют и прозрачную жидкость переносят в чистую про-
бирку; в осадке остаются ненужные кристаллы солянокислого 2,4-динитро-
фенилгидразина. Реакционный сосуд промывают два раза 0,25 мл бен-
зола. Промывной растворитель присоединяют к раствору, затем смесь по-
следовательно встряхивают с двумя порциями (0,5 лм) концентрированной
соляной кислоты, 0,5 мл 10%-ной соляной кислоты и, наконец, 0,5 мл
воды.
Полученный бензольный экстракт может быть непосредственно исполь-
зован для нанесения пятен на полоски фильтровальной бумаги. Для разделе-
ния смесей количество раствора, наносимого на полоску, должно соответ-
ствовать 1—2 у каждого производного. Если в бензольном растворе имеется
производное только одной кислоты, то наносят около 5 у. С целью иденти-
фикации на ту же полоску наносят производное кислоты, предположительно
идентичной неизвестной. Для разделения жирных кислот с числом ато-
мов углерода от 1 до 18 в качестве растворителя используют буферный
раствор с pH 11,6, насыщенный метилэтилкетоном. Пятна различимы
после высушивания, однако окраску можно усилить, опрыскивая полоску
0,5 н. спиртовым раствором едкого натра.
6. Методики приготовления производных хлорангидридов
и ангидридов кислот
Маловероятно, чтобы галоидангидриды присутствовали в смесях в сво-
бодном виде.'Их легко идентифицировать по реакции с ариламином (1)*.
Наиболее обычными ангидридами являются уксусный, пропионовый,
малеиновый, фталевый и янтарный. Обе группы соединения легко откры-
ваются пробой с гидроксам атом желез а (III) (15), а также гидролизом с обра-
зованием соответствующей кислоты.
Получение производных галоидангидридов было рассмотрено в преды-
дущем разделе при описании приготовления амидов и замещенных амидов
карбоновых кислот. Те же реакции с небольшими изменениями применимы
для получения производных ангидридов. Гидролиз ангидридов приводит
к получению кислоты; при реакции с аминами образуются амиды и замещен-
ные амиды; например, уксусный ангидрид легко образует производное при
нагреваний нескольких миллиграммов в течение 10 мин. с п-толуидином.
Ангидриды двуосновных кислот, реагируя с ариламином, могут образовать
моноамид или имид.
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
X. Производные сложных эфиров
455
X. ПРОИЗВОДНЫЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ
1. Введение
Эфиры открывают пробой с гидроксаматом железа (III) (15). Для пред-
варительной идентификации имеют значение следующие константы: 1) точка
кипения, 2) плотность, 3) показатель преломления, 4) число омыления. Для
получения производных сложный эфир гидролизуют до кислоты и спирта.
Гидролиз 50—100 мг сложного эфира требует большой тщательности, а вслу-
чае количеств 10—25 мг редко удается получить удовлетворительные резуль-
таты. Выбор наиболее подходящей методики для получения производного
основан на данных всех проб. Если оксикомпонент представляет собой
спирт с 1—4 атомами углерода, тс в 0,5—1 мл дистиллата содержится 50 мг
спирта. Такое количество нельзя разделить фракционной перегонкой; общая
методика насыщения дистиллата поташом с последующей экстракцией эфи-
ром дает плохие результаты, если количество сложного эфира меньше 2 г.
3,5-Динитробензоаты и уретаны нельзя приготовить в присутствии боль-
ших количеств воды, а получение бензоатов нецелесообразно, поскольку
бензоаты низших спиртов, как правило, жидкие.
Для идентификации оксикомпонента (если сложный эфир кипит ниже
150°) 50—200 мг сложного эфира кипятят с 3,5-динитробензоилхлоридом
[2501, растворенным в пиридине. Выход чистого нитробензоата из 50 мг
сложного эфира составляет 5—10 мг, поэтому желательно использовать
100—300 мг сложного эфира. Если и сложный эфир кипит выше 150°, то его
омыляют раствором едкого кали в диэтиленгликоле [251 ], при этом отгоняет-
ся практически безводный спирт, из которого получают производное.
Идентификация кислотного компонента зависит от природы кислоты.
А. Если кислота представляет собой твердое вещество, то сложный эфир
омыляют 6 н. едким кали; соль превращают в свободную кислоту, которую
выделяют и идентифицируют по точке плавления или, по желанию, при-
готовлением анилида или толуидида (раздел IX, 2 настоящей главы).
Б. Если кислота является жидкостью, то сложный эфир омыляют водным
раствором едкого кали, большую часть воды отгоняют и сухой остаток
превращают в хлорангидрид, а затем в замещенный амид, как описано
в разделе IX, 2,Б настоящей главы. Другой способ заключается в подкисле-
нии остатка и экстрагировании карбоновой кислоты бензолом. Кислоту
затем превращают в хлорангидрид нагреванием бензольного раствора
с избытком тионилхлорида и получают производное с ариламином. Нако-
нец, можно получить производное кислотного компонента при реакции
с п-нитробензил- и фенацилгалогенидами, как описано в разделе IX, 3насто-
ящей главы. В. Если кислота является жидкостью и содержит менее 6 ато-
мов углерода, то можно получить я-толуидид [252] или анилид [253] непо-
средственно из сложного эфира по реакции Гриньяра. Приготовляют этил-
магнийбромид, а затем вводят его в реакцию с ариламином и сложным
эфиром. Выходы замещенных амидов из 300 мг большинства низкомолеку-
лярных сложных эфиров варьируют между 25—40 мг. Г. Производные ки-
слотного компонента можно получить, нагревая сложный эфир с гидразин-
гидратом [254] или бензиламином [257]:
RCOOR'-]-HNHNHa —» RC0NHNHa4-R'OH,
RCOOR'4-C6HsCHaNH2 —> RCONHCH2C6H54-R'OH.
Оба метода являются удовлетворительными, если количество эфира состав-
ляет 200—500 мг.
456
Гл. XVI. Приготовление производных
Метод, по-видимому подходящий для прямого приготовления производ-
ного из 100—200 мг сложного эфира, был описан недавно Бостом и Малле-
ном [256]. Он основан на реакции сложного эфира с М-ф-аминоэтил)мор-
фолином с образованием кристаллического морфолида. Производное при-
готовляют, нагревая 1 ммоль сложного эфира с 1 ммолем морфолина. После
охлаждения смеси добавляют небольшое количество лигроина или эфира.
Сырой продукт кристаллизуют из абсолютного спирта. Бост и Маллен [256]
приводят точки плавления около 30 производных сложных эфиров.
2. Методики открытия алкилнитритов и алкилнитратов
Алкилнитриты открывают по легкости, с которой они диазотируют арил-
амины (11), или по образованию осадка З-изонитрозо-2-фенилиндола после
добавления 2-фенилиндола. Они также легко гидролизуются, и оксикомпо7
нент легко идентифицируется. Алкилнитраты открывают пробой на ион.
нитрата и получением производного оксикомпонента в гидролизате.
3. Методики приготовления 3,5-динитробензоатов из сложных эфиров
А. Приготовление производных w-бутилацетата
В пробирку длиной 20 см помещают 100 мг (0,12 мл) я-бутил ацетата,
160 мг 3,5-динитробензоилхлорида, 2 мл сухого пиридина и два кипятиль-
ника. К пробирке присоединяют обратный холодильник и смесь осторожно
кипятят в течение 2 час. Пробирку охлаждают, смесь встряхивают с 4 мл
воды и 0,7 мл 6 н. серной кислоты и затем экстрагируют смесью 3 мл изо-
пропилового спирта и 3 мл абсолютного эфира (свободного от спирта).
Эфирный слой отделяют и последовательно промывают 2 мл 2 % -ной серной
кислоты, 2 мл 2%-ного едкого натра и 2 мл воды. Эфирный раствор помеща-
ют в пробирку и эфир отгоняют. Остаток растворяют в 2 лм метанола и затем
добавляют 1 мл воды. Получают около 20—25 мг сырого производного,
ст. пл. 59—61°. Производное перекристаллизовывают из смеси 1,5 мл мета-
нола и 0,5 мл воды. Выход 12—15 мг\ точка плавления кристаллов 63—63,5°.
Для идентификации кислотного компонента используют методику, описан-
ную в разделе 2, Б (стр. 451).
Б. Приготовление производных дизтилового эфира адипиновой кислоты
В перегонную пробирку длиной 20 см помещают 0,15 мл диэтиленгликоля,
300 мг (1 таблетку) едкого кали и 5 капель воды и нагревают на микропла-
мени до растворения щелочи, охлаждают водопроводной водой и добавляют
0,5 мл сложного эфира. Присоединяют обратный холодильник и осторожно
кипятят 5 мин., периодически встряхивая. После исчезновения эфирного,
слоя снимают обратный холодильник, добавляют 2 мл пиридина и устанав-'
ливают нисходящий холодильник. Пробирку осторожно нагревают до
отгонки 2,2 мл дистиллята. Дистиллат используют для приготовления 3,5-
динитробензоата, как описано в разделе II, 2 Настоящей главы. Остаток
разбавляют 4 мл воды, подкисляют 6 н. серной кислотой и охлаждают. Через
час кристаллы отфильтровывают, промывают и кристаллизуют из смеси
спирта и воды. Выход кристаллов 100 мг\ т. пл. 148—150°. Для получения
«-толуидида сырую или очищенную кислоту нагревают с 500 мг п-толуидина,
как описано в разделе IX, 2 настоящей главы. Сырой n-толуидид после обра-
XI. Производные простых эфиров
457
ботки разбавленной соляной кислотой кристаллизуют из 6—7 мл этанола.
Выход чистого производного около 70—75 мг\ т. пл. 235°.
«-Нитробензиловый эфир можно приготовить без выделения кислоты.
Остаток в перегонной пробирке после отгонки смеси спирта и пиридина
разбавляют 5 мл воды и 5 мл этанола, затем нейтрализуют 6 н. серной кисло-
той по фенолфталеину и оставляют для кристаллизации сульфата калия.
Прозрачный фильтрат используют для получения нитробензилового или
фенацилового эфира, как указано в разделе IX, 3 настоящей главы.
4. Методика приготовления N-бензи ламидов
Используют прибор, изображенный на рис. 134 (гл. III, раздел VII),
или пробирку длиной 15 см, снабженную обратным микрохолодильником.
В пробирку помещают 200 мг сложного эфира, 25 мг хлористого аммония
и 0,6 мл бензиламина. Смесь осторожно кипятят в течение часа. Добавляют
около 1 мл воды и содержимое пробирки переливают в микропробирку дли-
ной 7,5 см. Реакционную пробирку промывают последовательно 0,5 мл воды,
0,5 мл этанола и опять 0,5 мл воды и переносят промывные растворители
в микропробирку с реакционной массой. Если к этому моменту еще не выпа-
ли кристаллы, то смесь осторожно подкисляют, добавляя по каплям;
соляную кислоту. Пробирку охлаждают в течение приблизительно 10 мин.,
центрифугируют и жидкость удаляют капиллярной пипеткой. Твердый
продукт промывают 0,5 мл воды и кристаллизуют из смеси метанола с водой,
как оцисано в гл. I, раздел III, 1.
5. Приготовление производных сложных эфиров
Этилмагнийбромид получают из .550 мг этилбромида, 120 мг магния
и 5 мл абсолютного эфира. После растворения всего магния смесь охлаждают
и добавляют раствор 500 мг «-толуидина в 4 мл эфира. Через 1 мин. добав-
ляют 0,5 мл сложного эфира и смесь кипятят с обратным холодильником
10 мин. Пробирку охлаждают и медленно добавляют 5 мл разбавленной
соляной кислоты. Эфирный слой отделяют и промывают последовательно
2 мл 5 %-ной соляной кислоты и 2 мл воды. Эфирный раствор помещают
в перегонную пробирку и отгоняют эфир. Остаток растворяют в 2 мл горя-
чего спирта и фильтруют. Толуидид выделяют, добавляя 1 мл воды. Выход
производного 25—40 мг.
XI. ПРОИЗВОДНЫЕ ПРОСТЫХ ЭФИРОВ
1. Введение
Проба на образование сложных эфиров (13)* служит для открытия
большинства простых эфиров. Для получения производных простых аро-
матических эфиров используют: а) бромирование, б) .образование моле-
кулярных соединений и в) сульфохлорирование с последующим аммоноли-
зом. В случае простых алифатических эфиров необходимо расщепить кисло-
родную связь, чтобы получить производные образующихся продуктов.
Бромирование эфиров хотя и легко осуществляется, но зависит от нали-
чия других функциональных групп; например, гваякол образует трибром-
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
458
Г л. XVI. Приготовление производных
производное, а метиловый эфир о-крезола—монобромпроизводное. При
работе с микроколичествами бромирование следует проводить только в том
случае, если известно, что при реакции образуется исключительно один
тип бромпроизводного. Если имеется более 200 мг бромпроизводного, то
довольно легко осуществить 4—5 перекристаллизаций, если же количество
бромпроизводного составляет 20 мг, то в большинстве случаев довольно
трудно провести даже 2—3 перекристаллизации.
Образование пикратов представляет относительно удобный метод при-
готовления производных ряда ароматических простых эфиров из микроко-
личеств [257, 258], поскольку пикраты легко образуются при смешении
эквимолярных количеств эфира и пикриновой кислоты, растворенной в ми-
нимальном количестве теплого хлороформа. Сульфохлорирование [259]
включает две стадии: сначала простой эфир реагирует с хлорсульфоновой
кислотой с образованием замещенного бензолсульфохлорида, а затем
последний путем аммонолиза превращается в бензолсульфамид:
ROArH-)-2ClSO2OH —» ROArSO2Cl + HC1-|-H2SO4,
ROArSO2Cl+(NH4)2COs —» ROArSOaNH24-CO2 + H2O.
Вообще получение производного следует производить при наличии не менее
200 мг простого эфира.
Для получения производных простых ароматических эфиров можно
использовать также реакции нитрования и окисления. Окисление приме-
няют в случае эфиров с боковой цепью, например крезиловых, при окисле-
нии которых образуются алкоксибензойные кислоты. Однако, за немногими
исключениями, при работе с микроколичествами эта реакция не дает удов-
летворительных результатов.
Для расщепления простых эфиров существует два метода, но ни один
из них не является вполне подходящим для микроколичеств. Первый метод
заключается в нагревании с 3,5-динитробензоилхлоридом [260] в присут-
ствии безводного хлористого цинка. В этих условиях эфир превращается
в олефин и спирт, реагирующие с ароилхлоридом с образованием сложного
эфира и отщеплением хлористого водорода, который в свою очередь пре-
вращает часть спирта в алкилхлорид, сокращая тем самым выход сложного
эфира. Кроме того, в случае низкокипящих алифатических эфиров потери
происходят также до начала реакции. Во всех опытах с 0,5 мл этилового
и изопропилового эфиров выход 3,5-динитробензоата был часто менее 10 мг,
а в некоторых опытах вообще не удалось выделить производного. Выход
увеличивается, если использовать свежепрокаленный хлористый цинк
и нагревать смесь под давлением.
При использовании второго метода расщепления алифатических эфи-
ров с целью приготовления производных соединение пиролизуют в паровой
фазе в приборе, описанном в гл. VI, раздел 11,1. Основными продуктами
пиролиза являются углеводород, альдегид или кетон [261]:
500°
2RCH2OCH3R'-----> RCH3 + R'CH3+RCHO+R'CHO,
500°
2R2CHOCHR'------> R2CH2 + R'CH2+R2CO4-R2CO,
500°
R2CHOCHR2-----> RCH2R+RCOR,
500°
RCH2OCH2R-----> RCH3+RCHO.
Первые два уравнения иллюстрируют пиролиз несимметричного,
а последние два—пиролиз симметричного эфиров. При работе с микроколи-
XI. Производные простых эфиров
459
чествами вообще не следует проводить пиролиз; даже в случае симметрич-
ного эфира, при пиролизе которого образуется только одно карбонильное
соединение, это нецелесообразно, так как необходимо получить по крайней
мере 0,1 мл дистиллата, для чего необходимо пиролизовать 200—300 мг
эфира. Поскольку из несимметричных эфиров образуется смесь альдегидов
и кетонов, которую нужно фракционировать, необходимо пиролизовать
такое количество, чтобы получить по крайней мере 1-мл дистиллата. В неко-
торых случаях хорошие результаты были достигнуты при прямом приго-
товлении производных из 0,5 мл дистиллата, как описано в разделе IV,4, Б
настоящей главы.
Расщепление простых эфиров йодистоводородной кислотой неосуще-
ствимо при работе с микро- и полумикроколичествами.
2. Методики приготовления алкил-3,5-динитробензоатов
из простых эфиров
Для расщепления используют хорошо растертый свежепрокаленный
хлористый цинк. Около 2 г порошкообразного продажного хлористого
цинка расплавляют в железном тигле и размешивают железной палочкой
до остывания плава. Когда консистенция плава становится тестообразной,
массу растирают в порошок небольшим пестиком и получают тонкий, сыпу-
чий, еще горячий порошок. Порошок немедленно переносят в предваритель-
но подогретую сухую склянку, которую плотно завинчивают бакелитовой
пробкой. Присутствующее в порошке небольшое количество окиси железа
не снижает активности препарата.
Микропробирку длиной 15 см сушат на открытом пламени и сразу
закрывают пробкой. Затем, приподнимая на мгновение пробку, в пробирку
вводят 400—500 мг хлористого цинка, 0,5 мл эфира и 250 мг 3,5-динитро-
бензоилхлорида. Устанавливают тщательно высушенный и протертый
микрохолодильник. Пробирку погружают в баню и нагревают при такой
температуре, чтобы эфир конденсировался не выше конца микрохолодиль-
ника, отстоящего на 10—15 мм от дна пробирки. Смесь нагревают в течение
2 час. и холодильник снимают. Остаток нагревают в бане, пока он не станет
сухим, и затем осторожно растирают палочкой. Отдельно нагревают около
5 мл 10%-ной соды до 60—70°, после чего добавляют раствор к порошку
в реакционной пробирке. Пробирку закрывают резиновой пробкой и содер-
жимое хорошо встряхивают в течение 1 мин. Оставшийся твердый продукт
размешивают и растирают о стенки пробирки до тех пор, пока не исчезнут
даже самые маленькие комки.
Смесь повторно нагревают до 60—70° и фильтруют с отсасыванием;
осадок на воронке дважды промывают 2 мл раствора соды и дважды 2—3 мл
воды. На этой стадии осадок на фильтре должен представлять собой тонкий
порошок. Если остались комочки, то следует повторить обработку теплым
раствором соды. Остаток вместе с фильтром переносят в сухую пробирку
и экстрагируют 1,5—2 мл кипящего этанола. Горячий раствор фильтруют,
пробирку и остаток промывают 1 мл горячего этанола и соединяют с первым
экстрактом. Если не выделяется твердое вещество, то фильтрат выпаривают
до объема 2 мл и по каплям добавляют воду до появления мути. Затем пробир-
ку опять нагревают до образования прозрачного раствора и дают медленно
охладиться. Кристаллы отфильтровывают, сушат и определяют точку плав-
ления. Если экстракция производилась неправильно, то точка плавления
может быть на 5—10° ниже точки плавления чистого производного. Выход
изменяется от 5 до 50 мг. Для низкокипящих эфиров выход не бывает выше
460
Гл. XVI. Приготовление производных
1 мг. В таких случаях используют запаянную пробирку (для сожжения)
и смесь нагревают под давлением при 100° в течение 1 часа.
3. Методики сульфохлорирования эфиров и получение сульфамидов
Около 0,25 мл ароматического простого эфира растворяют в 2 мл сухого
хлороформа (в чистой пробирке), охлаждают в ледяной бане и добавляют
по каплям в течение 3—5 мин. 1 г хлорсульфоновой кислоты. Пробирку
вынимают из ледяной бани и оставляют стоять при комнатной температуре
в течение 20—30 мин. Содержимое пробирки выливают в небольшую дели-
тельную воронку, содержащую 5 мл ледяной воды. Пробирку промывают
1 мл хлороформа и промывной растворитель добавляют в воронку. Смесь
осторожно встряхивают и слой хлороформа переливают в пробирку длиной
20 см. Хлороформ отгоняют и в перегонную пробирку, не вынимая ее из
водяной бани, добавляют 1 г порошкообразного углекислого аммония и 5 мл
концентрированного водного раствора аммиака. Пробку заменяют на холо-
дильник и нагревают в течение 15 мин. при 60°, а затем в течение 10 мин.
при 80—90°. В приемник наливают воду для поглощения выделяющегося
при нагревании аммиака. Горячий раствор фильтруют для отделения выпав-
шего твердого вещества, который может быть сырым сульфамидом и кри-
сталлизуется отдельно. Прозрачный фильтрат выпаривают досуха на водя-
ной бане, остаток растворяют в 5—10 мл кипящей воды, раствор обрабаты-
вают древесным углем, фильтруют и охлаждают. Другой метод очистки
заключается в растворении сырого сульфамида в водно-спиртовой смеси.
Если точка плавления производного на 5—10° ниже приведенной в литера-
туре, то это указывает на загрязнение сульфамида продуктами побочных
реакций (сульфоны и хлорированные соединения). Сульфамид при осторож-
ном нагревании растворяют в 5 мл 5%-ного едкого натра и отфильтровы-
вают нерастворившееся вещество. Фильтрат подкисляют разбавленной
соляной кислотой, сульфамид отфильтровывают и очищают. Выход варьи-
рует от 10 до 20 мг.
4. Методики приготовления бромпроизводных простых эфиров
Можно бромировать 1—5 мг простого эфира. Эфир растворяют в ледя-
ной уксусной кислоте или хлороформе и медленно при охлаждении реак-
ционной смеси добавляют небольшой избыток брома. Для работы удобен
раствор брома в ледяной уксусной кислоте. Если в качестве растворителя
применяют ледяную уксусную кислоту, то бромпроизводное выделяют
добавлением воды. Если бромпроизводное имеет тенденцию выделяться
в виде масла, то растворитель испаряют, а остаток кристаллизуют из спир-
та, петролейного эфира или изопропилового эфира. Бромирование некото-
рых простых эфиров (анетола) лучше проводить в изопропиловом эфире.
К 1,2 мл холодного 1%-ного раствора брома в изопропиловом эфире добав-
ляют около 5 мг вещества. Через 5 мин. смесь центрифугируют, жидкость
удаляют, . а производное кристаллизуют из петролейного эфира. Выход
составляет обычно 6—8 мг.
Для бромирования в ледяной уксусной кислоте к 1 %-ному раствору
брома в ледяной уксусной кислоте на холоду добавляют простой эфир.
Раствор должен содержать немного больше брома, чем требуется по расчету.
Например, при бромировании 20 мг 2-нафтилметилового эфира (0,14 ммоля)
используют 1,2 мл раствора брома, поскольку образуется монобромпроиз-
водное. После добавления вещества Смесь вынимают из ледяной бани и оста-
XII. Производные галоидных соединений 461
вляют на 10 мин. при комнатной температуре. Бромпроизводное осаждают
добавлением 2 мл воды и сырой продукт кристаллизуют из смеси спирта
с водой. Выход (исходного эфира 20 мг) варьирует от 15 до 30 мг чистого
производного.
XII. ПРОИЗВОДНЫЕ ГАЛОИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1. Введение
Галоидные соединения открывают по присутствию галоида на основе
элементарного анализа, а также пробой на образование галоидного сере-
бра (37)*. Из соединений, содержащих, помимо галоидов, другие функцио-
нальные группы (например, галоидзамещенные кислоты, фенолы, амины),
целесообразнее получать производное по этим группам. Необходимо разли-
чать галоидные алкилы и арилы (37), поскольку соответствующие производ-
ные обоих классов соединений различны.
Выбор производного для арилгалоида зависит от природы и сложности
этого соединения. Как правило, надо рассмотреть возможность использова-
ния следующих реакций и выбрать ту, которая может дать лучший результат.
1. Первой следует рассмотреть реакцию нитрования. Во многих слу-
чаях хорошие результаты могут быть получены для 5—10 мг галоидного
соединения. Однако, поскольку, как правило, образуется смесь нитросое-
динений, рекомендуется использовать 50 мг исходного вещества. Во многих
случаях для очистки нитросоединений может потребоваться 4—5 кристал-
лизаций.
2. Подходящее производное можно получить при реакции по другой
функциональной группе. Например, 3,4-дихлор-1-нитробензол легко реа-
гирует с морфолином [262] по нитрогруппе с образованием производного,
плавящегося при 127°. Другие арилнитрогалоидные соединения также дают
производные с морфолином. Хлор-, бром- и йодтолуолы легко окисляются
до галоидобензойных кислот. Хорошими производными для некоторых йодо-
соединений являются дихлориды [263].
3. Реакция реактива Гриньяра с изоцианатами с образованием харак-
терных а-нафталидов, анилидов и п-толуидидов [264—266] может быть
осуществлена с арил- алкил-, аралкил- или алкенилгалогенидами, которые
могут быть использованы для приготовления реактива Гриньяра:
C10H7NCO
RMgX--------> RCONHC10H„
C6HSNCO
RMgX--------> RCONHCeHd,
C6H4(CH3)NCO
RMgX----------> RCONHC6H4CH3.
Реактив Гриньяра, приготовленный из алкилгалогенидов, реагирует
с галоидной ртутью, образуя ртутьгалоидалкилы [267, 268]. Для приготов-
ления производных при помощи реактива Гриньяра в большинстве случаев
рекомендуется использовать 200—300 мг галоидного соединения.
4. Производные полициклических галоидных соединений образуют
в некоторых случаях стойкие соединения с пикриновой кислотой.
5. Можно использовать сульфохлорирование ароматических галоид-
ных соединений с последующим аммонолизом [269], если реакция не сопро-
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
462
Г л. XVI. Приготовление производных
вождается хлорированием в ядро. Эта реакция уже была описана в разделе
Х1,3 настоящей главы.
6. Галоидные алкилы дают наиболее удобные производные—пикраты
S-ал кил изотиомочевины [272, 2731:
RX+H3NCSNH2 -> h2ncsnhr + hx,
H2NCSNHR4-C6H2(OH)(NO2)3 —> H3NCSNHR-C6H2(OH)(NO2)3.
Таким путем были Получены производные 25 галогенидов (большей
частью алкилгалоидов).
7. Первичные и вторичные алкилйодиды, алкилбромиды и алкилхло-
риды, а также галоидгидрины, галоиднитрилы и галоидэфиры легко реа-
гируют в щелочной среде с 2,4-динитротиофенолом с образованием кристал-
лических 2,4-динитрофенилсульфидов [272]. Бост и сотрудники, описав-
шие этот метод, привели точки плавления большого числа галоидных сое-
динений.
8. Нагревая в щелочной среде галоидные соединения с 6-нитро-2-мер-
каптобензотиазолом [273], можно получить производные, пригодные для
характеристики алкилмоногалогенидов и некоторых дигалогенидов.
В литературе описаны также следующие производные алкил- и алкенил-
галогенидов: а) N-алкиларилимиды, образующиеся при реакции галоге-
нида с фталимидом калия, 3-нитрофталимидом калия [274], тетрахлорфтал-
имидом калия [275] и о-сульфобензимидом натрия [276]; б) замещенные
феноловые эфиры, образующиеся при реакции галогенида с трийодфенолом
[279] и n-оксибензойной кислотой [278]; в) N-алкил-п-бромбензолсульфо-
я-апизидиды [279], N-алкил-п-толуолсульфотолуидиды [280] и 3,5-динитро-
бензоаты [281]. Ряд исследователей сообщили также о хроматографии гало-
идных соединений [282].
2. Методики получения нитропроизводных арилгалогенидов
Для введения одной нитрогруппы можно использовать два общих
метода: а) с применением специально приготовленной 100%-ной азотной
кислоты (гл. IX, раздел I, 2) и б) обычное н трование смесью серной и азот-
ной кислот. Для мононитрования 100%-ной азотной кислотой в пробирку
длиной 7,5 см помещают 0,05 мл галоидного соединения и 0,1 мл 100%-ной
азотной кислоты и оставляют при комнатной температуре на 15 мин., перио-
дически встряхивая. Добавляют около 1 мл воды, сырое нитросоединение
отделяют, промывают и кристаллизуют, растворяя в 2—3 мл кипящего
спирта и добавляя воду до помутнения. Если точка плавления отличается
от приведенной в литературе больше чем на 10°, то проводят второй опыт,
используя для нитрования 0,2 мл 100%-ной азотной кислоты и нагревая
пробирку 10 мин. при 50°. Выход чистого производного варьирует от 20
до 40 мг. Нитрование 50 мг некоторых галоидных соединений привело
к следующим выходам: для йодбензола—20 мг, после 3 кристаллизаций
т. пл. 171—172°; для я-бромхлорбензола—25 мг, после одной кристаллиза-
ции т. пл. 71—72°; для я-дихлорбензола—40 мг, после одной кристаллиза-
ции т. пл. 54°. Если после добавления азотной кислоты выделяются окиси
азота, то, вероятно, проходит окисление исходного вещества. В таких слу-
чаях рекомендуется охладить реакционную пробирку до 0—5° и оставить
на 30 мин. для прохождения нитрования.
При мононитровании по второму методу микропробирку длиной 7,5 см,
содержащую 0,05 мл или 50 мг галоидного соединения и 0,5 мл концентри-
рованной серной кислоты, погружают в стаканчик с холодной водой и доба-
XII. Производные галоидных соединений
463
вляют по каплям 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Затем про-
бирку нагревают 15—-20 мин. на водяной бане при 50—55°, добавляют воду
и нитропроизводное кристаллизуют, как описано в предыдущем абзаце.
Для введения двух или одной нитрогруппы в нереакционное галоидное
соединение вместо концентрированной азотной кислоты применяют дымя-
щую азотную кислоту. Смесь нагревают при 45—50°. Если точка плавле-
ния нитропроизводного после одной кристаллизации отличается более чем
на 10° от приведенного в литературе значения, то нитрование проводят по-
вторно при 80°. Если и в этом случае результат неудовлетворительный,
то нитрование проводят повторно при 90—100°. Введение трех нитрогрупп
легче всего осуществить, используя 100%-ную азотную кислоту или смесь
равных частей продажной дымящей азотной и дымящей серной кислот.
А. Мононнтрование и динитрование хлорбензола
Для получения 4-нитрохлорбензола 0,05 мл хлорбензола смешивают
в микропробирке длиной 7,5см с 0,15 мл 100%-ной азотной кислоты и остав-
ляют при комнатной температуре на 20 мин. Добавляют около 1 мл воды
и после охлаждения смесь экстрагируют 1,5 мл эфира. Экстракт переносят
капиллярной пипеткой в другую пробирку, высушивают в течение 10 мин.
над таблеткой едкого натра и переносят в третью пробирку, которую нагре-
вают на паровой бане для удаления эфира. Остаток растворяют в 1 мл мета-
нола. Если раствор мутный, то его центрифугируют и жидкость удаляют.
Добавляют воду до появления неисчезающей мути, пробирку вновь нагре-
вают до образования прозрачного раствора и оставляют остывать. Выделив-
шиеся кристаллы отфильтровывают. Получают 25—30 мг 4-нитрохлорбен-
зола ст. пл. 82—83°.
Для приготовления динитропроизводного пробирку длиной 7,5 см,
содержащую 0,05 мл хлорбензола, 0,5 мл концентрированной серной кис-
лоты и 0,5 мл дымящей азотной кислоты, нагревают на водяной бане при-
90—100° в течение 30 мин., время от времени встряхивая. Смесь охлаждают
и разбавляют 2 мл воды. Сырое нитросоединение отделяют и кристаллизуют
из смеси спирта и воды. Для получения продукта с т. пл. 52° требуется 2—3'
кристаллизации. Выход 25—30 мг.
3. Методики приготовления пикратов S-алкилизотиомочевины
1 ммоль алкилбромида или алкилйодида и 2 ммоля тиомочевины раство-
ряют в 3 мл спирта и кипятят с обратным холодильником. Время нагрева-
ния варьирует от 20—30 мин. для первичных галоидов до 2—3 час. для
вторичных. Если реакция не доходит до конца, то выход производного
низкий и точка плавления на 6—10° ниже приведенной в литературе. В слу-
чае хлорида сначала растворяют 100 мг йодистого калия в 2—3 каплях
горячей воды, затем добавляют в указанном порядке спирт, тиомочевину
и хлорид и смесь нагревают. Продолжительность нагревания для бензил-
хлорида 30 мин., а для «-бутил- и «-амилхлоридов—1 час. После нагрева-
ния галогенида с тиомочевиной добавляют 0,5 мл насыщенного спиртового
раствора пикриновой кислоты и кипятят еще 5 мин. При охлаждении кри-
сталлизуется пикрат S-алкилизотиомочевины, который очищают кристал-
лизацией из смеси спирта с водой. Выход чистого производного из 1 ммоля
галогенида варьирует от’20 до 80 мг.
Высшие алкилгалогениды обычно дают лучший выход, чем низшие
первичные и вторичные галогениды. Из 1 ммоля были получены следующие
464 . Гл. XVI. Приготовление производных
выходы (в миллиграммах) чистого пикрата: из метилйодида—20, из «-про-
пилйодида—30, из н-бутилхлорида—30, из «-амилбромида—70, из м-амил-
хлорида—35 и из бензилхлорида—30.
А. Приготовление пикрата S-и-пропилизотиомочевины
В пробирку длиной 15 см, снабженную обратным холодильником,
помещают 120 мг н-пропилбромида (0,1 мл), 150 мг тиомочевины и 3 мл
этанола; смесь осторожно кипятят 30 мин. Пламя убирают, добавляют
1 мл насыщенного раствора пикриновой кислоты и кипятят еще 5 мин.
Пробирку охлаждают в ледяной бане или в холодной воде в течениеЮ—
15 мин. Кристаллы отфильтровывают и дважды промывают 0,5 мл 50%-ного
спирта. Небольшое количество кристаллов отбирают для определения точки
плавления, а остаток растворяют в 1,5 мл горячего спирта. Добавляют
по каплям около 1 мл воды и пробирку нагревают вновь, после чего ей дают
медленно охладиться до комнатной температуры, а затем помещают на 10—
15 мин. в ледяную баню. Кристаллы отфильтровывают и промывают. Выход
25—30 мг; точка плавления кристаллов 180—181°.
4. Методики приготовления галоидных производных
из реактивов Гриньяра
А. Приготовление N-1-нафтилвалерамида из и-бутилбромида
Реактив Гриньяра приготовляют из 130 мг (0,11 мл) н- бутил бромида
(1 ммоль), 25 мг чистых стружек магния и 5 мл абсолютного эфира в соответ-
ствии с указаниями в гл. XI, раздел III. После окончания экзотермической
реакции пробирку нагревают на водяной бане в течение 20 мйн., затем по-
. гружают в холодную воду, добавляют небольшими порциями раствор 180 мг
а-нафтилизоцианата в 4 мл эфира и оставляют на 15 мин. Раствор перели-
вают (так, чтобы не вошедший в реакцию магний остался на стенках про-
бирки) в перегонную пробирку длиной 20 см с 5 мл разбавленной соляной
кислоты и 5 мл воды. Реакционную пробирку промывают 2 мл сухого эфира
и промывной растворитель переливают в ту же пробирку длиной 20 см.
Смесь осторожно перемешивают с целью завершения гидролиза и отделяют
эфирный слой. Твердое вещество, которое могло выделиться и остаться
в виде суспензии в водном слое, отфильтровывают и добавляют к эфирному
раствору. Эфир отгоняют, остаток растирают стеклянной палочкой, экстра-
гируют 5 мл кипящего петролейного эфира и фильтруют с отсасыванием
(см. указания для получения уретанов в разделе 11,3 настоящей главы).
Экстракт охлаждают и выпавшие кристаллы отфильтровывают. Фильтрат
выпаривают и получают дополнительное количество сырого производного.
Остаток на фильтре второй раз экстрагируют 4 мл петролейного эфира
и эфир выпаривают. Остаток добавляют к сырому производному. Кристаллы,
отфильтрованные из первого экстракта, перекристаллизовывают из 3 мл
петролейного эфира. Выход 15—18 мг. После кристаллизации сырого про-
дукта получают дополнительно 3—5 мг. Температура плавления чистого
производного 111—112°.
Б. Приготовление м-амилмеркурхлорида
Реактив Гриньяра (приготовленный из 150 мг н-амилбромида, 25 мг
магния и 5 мл сухого эфира) фильтруют в пробирку длиной 20 см (см. гл. XI,
разделы II и III) с 500 мг бромистой ртути. Пробирку закрывают проб-
XIII. Производные углеводородов
465
кой и смесь энергично встряхивают. Затем смесь нагревают в водяной бане
и вновь встряхивают. Эфир испаряют на водяной или паровой бане. К остат-
ку добавляют около 4 мл этанола и нагревают до кипения, после чего филь-
труют. Фильтрат разбавляют 1,5 мл воды и помещают в ледяную баню на
30 мин. Кристаллы отфильтровывают и кристаллизуют из 4 мл 60%-ного
этанола. Выход 70 мг', температура плавления кристаллов 125—126°.
ХШ. ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ
1. Введение
Углеводороды открывают пробами на растворимость (гл. XIV, раздел
VI 1,2), на ароматическую структуру (4)* и на ненасыщенность (7, 34).
Парафины не образуют производных, пригодных для характеристики. Можно
получить производные некоторых циклопарафинов, окисляя их в карбоно-
вые кислоты или дегидрируя их до ароматических углеводородов, для кото-
рых легко можно получить производные. Поскольку парафины и циклопа-
рафины не имеют функциональных групп и не образуют подходящих про-
изводных, их характеристика почти полностью определяется их физиче-
скими свойствами [283—287]—точкой кипения, плотностью, рефрактометри-
ческими данными [288—292], спектрами [293] и величинами магнитных
моментов [294, 295]. Для анализа и характеристики компонентов смеси
[296] применяют разделение углеводородов на адсорбентах в колонках
или стеклянных пластинках.
Для ароматических углеводородов можно получить производные сле-
дующими методами: а) нитрованием; б) нитрованием с последующим вос-
становлением нитросоединения и ацетилированием образующегося амина
в ацетильное производное [297]; в) сульфохлорированием с последующим
аммонолизом сульфохлорида др сульфамида [298]; г) конденсацией
с фталевым, ангидридом в присутствии хлористого алюминия с образова-
нием о-ароилбензойных кислот [299]; д) образованием аддуктов с пикриновой
кислотой [300] и 2,4,7-тринитрофлуореноном [301]; е) окислением боко-
вых цепей в карбоновые кислоты (это применимо к толуолу и другим-алкил-
бензолам); ж) реакцией ряда ароматических углеводородов с 2,4-динитро-
бензолсульфохлоридом [302] в присутствии катализатора с образова-
нием арил-2,4-динитрофенилсульфидов.
Сначала следует испытать два первых метода. При нитровании пред-
почтительно получать ди- и тринитропроизводные, поскольку они загряз-
няются изомерами в меньшей степени, чем мононитросоединения. Моноал-
килбензолы редко образуют твердые нитропроизводные, для них обычно
получают мононитросоединения, которые затем превращают в 4-ацетамино-
производные. Реакцию можно проводить с 10—20 мг углеводорода.
Некоторые моноалкилбензолы, например монобутилбензол, можно легко
характеризовать, приготовляя арил-2,4-динитрофенилсульфиды [302]; для
получения этих производных требуется по меньшей мере 200 мг углеводо-
рода. Пикраты углеводородов образуются очень легко, однако в большин-
стве случаев, за исключением антрацена и нафталина, они не могут приме-
няться для характеристики, поскольку их трудно выделить в чистом со-
стоянии ввиду неустойчивости. Аддукты с 2,4,7-тринитрофлуореноном весьма
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
30 Заказ № 1 19
466
Гл. XVI. Приготовление производных
устойчивы и могут быть использованы для характеристики полиядерных
углеводородов. Для превращения ароматических углеводородов в сульф-
амиды требуется по крайней мере 250 мг углеводорода, а для приготовления
ароилбензойной кислоты—по меньшей мере 400 мг.
Несмотря на многообразие реакций, в которые вступают ненасыщенные
углеводороды, получение их производных затруднительно даже при работе
с макроколичествами. Для характеристики терпенов предложено исполь-
зовать продукты взаимодействия с нитрозилхлоридом, двуокисью и четырех -
окисью азота [303]. Окисление перманганатом применимо в случае некото-
рых симметричных олефинов и ацетиленов, которые преимущественно дают
один тип карбоновой кислоты; для этой реакции требуется по меньшей мере
300 мг углеводорода. Некоторые олефины, такие, как стирол, образуют
твердые дибромиды и легко дают производные, присоединяя бром. Для
идентификации некоторых олефинов используются продукты присоединения
роданида [304], тиолов [305], тиофенолов и тиокислот [304]. Реакция
олефинов с 2,4-динитрофенилсульфидом [306—307], очевидно, станет луч-
шим методом для характеристики последних, чем присоединение других
сернистых соединений; в литературе уже описаны такие производные более
чем для 20 олефинов.
Монозамещенные ацетилены могут быть охарактеризованы путем полу-
чения ртутных солей [308], а дизамещенные ацетилены и некоторые моноал-
килацетилены (такие, как гексин-1, гептин-1 и октин-1)—путем каталити-
ческой гидратации [311] с образованием кетонов, производные которых
легко получить. Производные диенов с сопряженными двойными связями
могут быть получены при конденсации с малеиновым ангидридом [310]
и а-нафтохиноном [311].
2. Методики приготовления нитропроизводных ароматических
углеводородов
Для получения динитропроизводных пользуются смесью равных объе-
мов концентрированной серной и дымящей азотной кислот. На 1 ч. углево-
дорода используют 2 ч. нитрующей смеси. Для получения тринитропроиз-
водных в случае реакционноспособных соединений применяют эту же смесь;
в случае нереакционноспособного соединения к нитрующей смеси добавляют
дымящую серную кислоту и увеличивают продолжительность нагревания.
Рекомендуется использовать для каждой реакции 0,05 мл известного угле-
водорода. Если точка плавления нитропроизводного после 2—3 кристал-
лизаций ниже желаемого значения, то следует изменить условия нитрования.
Если, например, углеводород после нагревания с нитрующей смесью
(дымящая серная и азотная кислоты) при 80—90° в течение 1 часа дал масло
или очень низкоплавкий продукт, который после 3 кристаллизаций не имел
постоянной точки плавления, то для такого углеводорода рекомендуется
приготовить 4-ацетамидопроизводное, поскольку подходящее нитропроиз-
водное образуется с трудом. Методика получения и очистки нитропроизвод-
ных описана в гл. IX, раздел I, и в разделе XII,2 настоящей главы. Для
разделения и идентификации 1 мг (или меньше) смеси углеводородов можно
применить хроматографический метод. Для этого смесь нитруют так, чтобы
преимущественно образовались полинитропроизводные, и несколько микро-
граммов полученной смеси производных хроматографируют обычным спо-
собом (см. раздел XIV,! настоящей главы).
Xlii. Производные углеводородов
467
А. Нитрование м- и я-ксилолов
Для тринитрования л/-ксилола в микропробирку емкостью 3 мл поме-
щают 0,05 мл углеводорода и 1 мл смеси 2 об. концентрированной серной
и 1 об. дымящей азотной кислот. Пробирку встряхивают в течение 1 мин.,
а затем погружают на 15 мин. в водяную баню при 70—80°. Добавляют
1,5—2 мл воды и охлаждают. Осадок отфильтровывают и очищают, как
описано ниже.
Для получения тринитропроизводных п-ксйлола 0,05 мл углеводорода
смешивают с 1 мд нитрующей смеси из равных объемов концентрированной
серной и дымящей азотной кислот. Пробирку погружают в водяную баню
при 90—95°, часто встряхивая. Через 30 мин. добавляют 1,5—2 мл воды
и охлаждают.
Сырое нитросоединение отделяют и дважды кристаллизуют из 1,5—
2 мл горячего метанола; добавляют воду до легкого помутнения и опять
нагревают до образования прозрачного раствора. Затем смеси дают медленно
остыть. Выход тринитропроизводного составляет 20—22 мг. Кристаллы
2,4,6-тринитро-м-ксилола плавятся при 181—182°, а 2,3,5-тринитро-и-
ксилола—при 136°.
3. Методика приготовления 4-ацетаминопроизводных алкилбензолов
Для приготовления мононитро- и динитропроизводных алкилбензолов
применяется одна и та же методика, изменяется только состав нитрующей
смеси. Для мононитрования используют смесь равных объемов концентри-
рованной серной и азотной кислот, а для динитрования—смесь 2 об. концен-
трированной серной кислоты и 1 об. концентрированной или дымящей
азотной кислоты. Из мононитроалкилбензолов получают 4-ацетаминопроиз-
водные, наиболее пригодные для характеристики чистых углеводородов,
а из динитроалкилбензолов—2,4-диацетаминоалкилбензолы, пригодные
для исследования ароматических смесей.
В пробирку длиной 20 см помещают 0,25 мл алкилбензола и 3 мл нитру-
ющей смеси и встряхивают в течение 5 мин. Добавляют около 7—8 мл воды
и реакционную смесь экстрагируют 5 мл эфира. Эфирный экстракт нитро-
соединения переливают в другую пробирку длиной 20 см и эфир испаряют.
Стенки пробирки ополаскивают 1 мл метанола, затем добавляют 2 г олова
и 2 мл концентрированной соляной кислоты. Смесь осторожно кипятят
до растворения олова. После охлаждения пробирки смесь обрабатывают
сначала 5 мл воды, а затем 8 мл 6н. едкого натра и, наконец, экстрагируют
дважды по 3—4 мл эфира. Эфирный экстракт помещают в пробирку, добав-
ляют 0,5 мл уксусного ангидрида и эфир выпаривают. Остаток нагревают
2—3 мин. на голом пламени до 100°, разбавляют 2 мл воды и нейтрализуют,
добавляя по каплям раствор едкого натра. Смесь охлаждают, ацетами-
нопроизводное отфильтровывают и очищают кристаллизацией из 2—3 мл
метанола и 0,5—1 мл воды; необходимы две или три кристаллизации.
Выход 30—50 мг.
4. Приготовление молекулярных соединений с пикриновой
кислотой и тринитрофлуореноном
Для характеристики пригодны пикраты лишь немногих углеводородов,
таких, как нафталин и антрацен. Около 50 мг углеводорода растворяют
в 3 мл горячего метанола и охлаждают. Добавляют около 0,8 мл н'асыщен-
зсн
468
Гл. XVI. Приготовление производных
ного спиртового раствора пикриновой кислоты. Раствор охлаждают и выпа-
вший продукт отсасывают, промывают 0,5 мл спирта, быстро сушат, отжи-
мая между листками фильтровальной бумаги, и немедленно определяют
точку плавления. Выход 20—25 мг. Не рекомендуется очищать пикрат по-
средством кристаллизации. Если же возникает необходимость кристаллизо-
вать пикрат, то в качестве растворителя вместо спирта можно применять
сухой бензол.
Для приготовления молекулярных соединений с тринитрофлуорено-
ном 30 мг углеводорода растворяют в 2 мл метанола (высушен над гидридом
кальция) и 1 мл сухого бензола и смешивают в пробирке с раствором
50 мг 2,4,7-тринитрофлуоренона в 5 мл абсолютного метанола и 1 мл сухого
бензола. Смесь кипятят 30 сек. и охлаждают. Выпавшие красные кристал-
лы отфильтровывают, промывают метанолом и сушат. Производные
можно кристаллизовать из абсолютного метанола или смеси спирта
и бензола.
XIV. ПРОИЗВОДНЫЕ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ
1. Введение
Нитросоединения могут быть открыты пробой с гидроокисью железа
(II) (33)* и восстановлением (52). Если предполагают присутствие нитро-
парафина, то 1 каплю неизвестного вещества смешивают с 0,5 мл 10%-ного
раствора едкого натра и через несколько минут добавляют 0,2 мл нитрита
натрия, а потом 5 капель 10%-ной серной кислоты. Первичные нитропара-
фины образуют при этом красные нитроловые кислоты, вторичные нитро-
парафины—голубые псевдонитролы, а третичные соединения не образуют
окрашенных продуктов. Цветные реакции на нитро- и нитрозогруппы были
описаны Фейглем [86], Окума [313], Джилманом и Горо [315], а также
Нельсоном и Ласковским [316]. Первые две пробы основаны на реакции
нитрогруппы с нитропруссидом натрия или (после предварительного вос-
становления) с пентацианаминоферроатом натрия. Последние две реакции
основаны на возникновении коричневой, желтой, оранжевой или красной
окраски при действии литийалюминийгидрида на раствор нитро- или нитро-
зосоединения. Насыщенный раствор гидрида в диэтиловом эфире этиленгли-
коля (или в эфире) добавляют по каплям к насыщенному раствору исследуе-
мого соединения в этом же растворе до появления окраски. Для подтвер-
ждения положительной пробы смесь разбавляют 2—3 мл воды и добавляют
50%-ную серную кислоту до полного растворения нерастворившихся солей;
сохранение окраски указывает на положительную реакцию.
Эти пробы обладают высокой чувствительностью [316]; образование
окраски объясняется, по-видимому, восстановлением арил нитросоединений
до азосоединений, алифатические нитросоединения не дают положительной
пробы.
Нитросоединения легко выделяются адсорбцией на колонках [317].
Как уже указывалось при получении производных спиртов, карбонильных
соединений и карбоновых кислот, хроматографическое разделение их поли-
нитропроизводных не вызывает затруднений, поскольку не требуется инди-
катора для обнаружения пятен. Следовательно, имеется возможность раз-
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
XI V. Производные нитросоединений 469
деления и характеристики микроколичеств нитросоединений путем превра-
щения их по описанной вытЛе методике в динитро- и тринитросоединения.
Например, несколько миллиграммов узвестной смеси трех ксилолов нитру-
ют продолжительное время смесью 100%-ной азотной и 100%-ной серной
кислот, чтобы обеспечить образование тринитропроизводных м- и «-ксило-
лов и динитропроизводного о-ксилола. На хроматограмму наносят несколь-
ко микрограммов смеси нитропроизводных и несколько микрограммов
смеси, содержащей неизвестное соотношение ксилолов, которая была про-
нитрована аналогичным образом. Проявленная хроматограмма дает пред-
ставление о качественном и количественном составе неизвестной смеси изо-
меров.
Для получения производных нитропарафинов их восстанавливают до
аминов, а последние превращают в N-замещенные бензамиды, арильсульф-
амиды или замещенные тиомочевины. Для ароматических нитросоединений
можно приготовить некоторые другие производные. Например, «-нитро-
толуол можно восстановить до «-нитротолуидина; последний, однако,
имеет низкую точку плавления (45°), поэтому для идентификации его необ-
ходимо ацилировать. Окисление «-нитротолуола до п-нитробензойной кис-
лоты представляет собой второй метод получения производных «-нитрото-
луола, который, впрочем, имеет два недостатка: а) вследствие низких
выходов при окислении необходимо использовать по крайней мере 100—
200 мг вещества и б) п-нитробензойная кислота имеет высокую точку пла-
вления. Третий метод заключается в приготовлении 2,4-динитротолуола,
который легко образуется и легко очищается по сравнению с другими
возможными производными и поэтому может быть рекомендован.
Получение производных для динитро- и вообще для полинитросоедине-
ний необходимо рассматривать индивидуально для каждого соединения.
Весьма полезными оказываются иногда [318] молекулярные соединения
полинитросоединений. Присутствие двух нитрогрупп в бензольном кольце
совершенно необходимо для образования молекулярных соединений; нали-
чие двух нитрогрупп в орто-положении друг к другу и метильной группы
между ними препятствует образованию этих продуктов. В качестве реакти-
вов для образования аддуктов рекомендуются а-нафтол и нафталин.
2. Методы восстановления нитросоединений до аминов
Восстановление нитросоединений детально рассмотрено в гл. V, раз-
делы II и III. При использовании каталитического гидрирования для при-
готовления производных вполне достаточно иметь 1—5 мг большинства
нитросоединений. Нитросоединение растворяют в 5 мл спирта и восстанав-
ливают по методике, описанной в гл. V, раздел 11,4. Спиртовой раствор
переносят в пробирку, снабженную обратным холодильником, и амин
превращают в фенилтиомочевину или а-нафтилтиомочевину по методам,
описанным в разделе VI,6 настоящей главы.
Если для восстановления использовать олово и соляную кислоту, то
для получения 10—30 мг чистого производного необходимо исходить из
100—200 мг нитросоединения. 200 мг нитросоединения восстанавливают,
как описано выше в случае нитроалкилбензолов (стр. 469). Затем амин
экстрагируют эфиром и к эфирному раствору добавляют вместо уксус-
ного ангидрида 0,2 мл бензоилхлорида. Эфир испаряют, добавляют 5 мл
10%-ного раствора едкого натра и приготовляют бензоильное производное
по методике, приведенной в разделе VI,3 настоящей главы.
470
Гл. XVI. Приготовление производных
XV. ПРОИЗВОДНЫЕ РАЗЛИЧНЫХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ
1. Введение
В эту группу включен ряд соединений, содержащих азот, таких, как
нитрилы, нитрозо-, азо-, азокси-и гидразосоединения. Эти вещества, за исклю-
чением азокрасителей, редко встречаются в смесях, полученных из природ-
ных или промышленных источников. Азокрасители составляют специаль-
ную группу веществ, и их определение и характеристика выходят за пре-
делы этой книги. Читатели отсылаются к обширной литературе, посвящен-
ной азокрасителям. Однако надо заметить, что микроколичества азокраси-
телей легко могут быть охарактеризованы методами распределительной
хроматографии на бумаге [319].
2. Нитрилы
Нитрилы могут быть открыты сплавлением со щелочью (2)*, а также
гидролизом в карбоновые кислоты (20). В большинстве случаев эти же мето-
ды служат для приготовления производных. Нитрил гидролизуют в карбо-
новую кислоту, производные которой получают обычным путем. Хотя
соляная кислота, как сообщалось [320], наиболее эффективна для кислот-
ного гидролиза нитрилов, гидролиз смесью фосфорной и серной кислот
при работе с полумикроколичествами дает значительно лучшие выходы.
Для проведения щелочного гидролиза нитрил нагревают с раствором едкого
кали в глицерине или диэтиленгликоле [321]; если применяют водную
щелочь, то для полного гидролиза требуется больше времени. Вообще 100—
200 мг нитрила является минимальным количеством, из которого можно
получить производное после кислотного или щелочного гидролиза, хотя
при весьма тщательной работе этот минимум снижается до 50 мг. В таких
случаях выход производного часто составляет меньше 5 мг, а в случае али-
фатических нитрилов количество сырого производного часто недостаточно
для перекристаллизации; для гидролиза этих нитрилов необходимо иметь
по крайней мере 200 мг.
Ряд арил- и оксиалкилнитрилов может быть превращен обработкой
небольшим количеством концентрированной серной кислоты в амиды.
В тех случаях, когда этот метод применим, можно получить производное
из нескольких миллиграммов нитрила. Каплю нитрила смешивают и рас-
тирают с каплей концентрированной серной кислоты; если реакция не на-
ступает, то смесь нагревают несколько минут до 50—60° и затем охлаждают.
При охлаждении выделяется амид.
Предложены другие методы приготовления производных нитрилов:
а) восстановление до аминов [322] (около 0,01 моля) и превращение в заме-
щенную тиомочевину; б) превращение нитрила (5 ммолей) в кетон при
воздействии флороглюцина в присутствии конденсирующего агента [323]
(описано приготовление только 6 производных этим методом); в) превра-
щение нитрила (5 ммолей) в кетон [324] при действии реактива Гриньяра
и с последующим приготовлением семикарбазона последнего и г) превра-
щение нитрила (5 ммолей) посредством тиоалкоголиза в хлоргидрат
а-иминоалкилмеркаптоуксусной кислоты.
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл: XV.
XV. Производные азотсодержащих соединений
471
А. Гидролиз нитрилов
Приготовление производных из пропионитрила иллюстрирует мето-
дику кислотного гидролиза, а приготовление производных из бензонитри-
ла—методику щелочного гидролиза.
В перегонную пробирку длиной 20 см, снабженную обратным холодиль-
ником, помещают 3,2 мл 85 %-ной фосфорной и 0,8 мл 75 %-ной серной
кислот, 100 мг пропионитрила и 2 кипятильных камешка. Смесь кипятят
в течение 1 часа. Добавляют около 2 мл воды и заменяют обратный холо-
дильник нисходящим.
Отгоняют 2,5 мл. Нейтрализуют по фенолфталеину 10 %-ным раствором
едкого натра, затем добавляют 2 капли 1%-ной соляной кислоты, доводя
pH до 5. Добавляют 100лгг н-нитробензоилхлорида и 8 мл метилового спир-
та и смесь кипятят с обратным холодильником в течение 2 час. Смесь охла-
ждают 30 мин., производное отфильтровывают и кристаллизуют из
3—4 мл спирта. Выход 30—40 мг.
Если нитрил содержит более 5 атомов углерода, то карбоновую кислоту
экстрагируют из гидролизата эфиром и после частичной нейтрализации
разбавляют до общего объема 8 мл. Эфирный раствор сушат, обрабатывают
тионилхлоридом и кислоту превращают в анилид или n-толуидид, как опи-
сано в разделе IX, 2 настоящей главы.
Реагент для щелочного гидролиза фенилацетонитрила (1 ммоль) пред-
ставляет собой раствор 1 г твердого едкого кали в 2 мл глицерина или ди-
этиленгликоля. Смесь нитрила и щелочи кипятят в течение 1 часа, разбав-
ляют 1 мл воды, охлаждают, осторожно подкисляют 6 н. соляной кислотой
и затем экстрагируют 3 раза эфиром порциями по 5 мл. Эфир отгоняют
из перегонной пробирки длиной 20 см, а остаток растворяют в 1 мл этило-
вого спирта и переносят в микропробирку длиной 7,5 см; перегонную про-
бирку дважды промывают 0,5 мл спирта и промывной растворитель соеди-
няют со спиртовым раствором. Микропробирку осторожно нагревают до тех
пор, пока объем раствора не достигнет 0,8—1 мл. Затем добавляют 0,5 мл
воды и смесь охлаждают. Кристаллы отделяют и промывают 0,5 мл воды.
Выход сырого продукта составляет 70 мг, т. пл. 73—74°. После одной кри-
сталлизации продукт плавится при 75—76°, а потери составляют 20—30 мг.
Б. Превращение нитрилов в амиды
В микропробирку длиной 7,5 см помещают 25 мг бензонитрила и 1 кап-
лю концентрированной серной кислоты и смесь перемешивают стеклянной
палочкой (диаметром 5 мм растянута на расстояние 2 мм от конца) до затвер-
дения. Затем пробирку погружают в водяную баню (60—70°) на 2—3 мин.
и периодически перемешивают ее содержимое. Добавляют около 0,5 мл
воды, растирают и охлаждают. Пробирку центрифугируют и жидкость
сливают; добавляют 0,5 мл 10%-ного раствора соды, смесь растирают нес-
колько минут для растворения бензойной кислоты, которая образуется
при полном гидролизе части нитрила. Пробирку вновь центрифугируют,
жидкость удаляют, а производное дважды промывают 0,3 мл холодной воды
и сушат. Выход составляет 15—20 мг, точка плавления бензамида
127—128°.
3. Нитрозосоединения
Нитрозосоединения открывают пробой с гидроокисью железа (II)
(16) и восстановлением до аминов (35). Восстановление путем каталитиче-
ского гидрирования (гл. V, раздел II) является наиболее подходящим мето-
472 Гл. XVI. Приготовление производных
дом для приготовления производных микро- и полумикроколичеств. Пре-
вращение нитрозосоединения в гидроксиламин при обработке цинковой
пылью в присутствии хлористого аммония (гл. V, раздел Ш,А) применимо
для количеств не меньше 100 мг. Реакция с п-броманилином [325] с образо-
ванием замещенных п-бромазобензолов проходит медленно с некоторыми
веществами, но в ряде случаев дает хорошие результаты. Другие цветные
пробы [326] для открытия нитрозосоединений, как реакция с пентациан-
аминоферроатом или алюмогидридом лития, описаны в разделе, посвящен-
ном нитросоединениям (раздел XIV, 1 настоящей главы).
Нитрозамины R2NNO могут быть охарактеризованы восстановлением
в гидразины RNHNH2, которые легко образуют производные. Однако так
как их выходы чрезвычайно низки, то лучше приготовить вторичный амин
R2NH путем энергичного восстановления.
4. Азо-, азокси- и гидразосоединения
Систематическая характеристика большой группы азокрасителей ле-
жит за пределами этой книги; обычный метод состоит в расщеплении связи
N = N путем энергичного восстановления и идентификации образующихся
аминопродуктов [327]. Для восстановления 500 мг чистого азосоединения
обрабатывают 5 мл 25%-ного раствора хлористого олова в концентрирован-
ной соляной кислоте. Метод, используемый для последующего разделения
двух аминов, зависит от их свойств. Обычно смесь после восстановления
охлаждают и выпавший осадок отделяют. Фильтрат подщелачивают и пере-
гоняют с паром; летучие амины экстрагируют из дистиллата эфиром, а из
остатка в перегонной пробирке эфиром извлекают нелетучие амины. Произ-
водные большого числа окси- и аминоазосоединений могут быть приготов-
лены прямо без расщепления реакцией с реактивом, используемым для
характеристики фенолов и аминов. Однако лишь немногие подобные произ-
водные описаны в литературе. Только некоторые азокси- и гидразосоедине-
ния являются важными. Азоксисоединения превращают в гидразо-или азо-
соединения; гидразосоединения окисляют до азосоединений или, если воз-
можно, превращают в диаминосоединения обработкой кислотами.
XVI. ПРОИЗВОДНЫЕ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1. Введение
Сернистые соединения открываются в ходе элементарного анализа. Наи-
более обычными сернистыми соединениями являются сульфоновые кислоты
и сульфамиды, реже встречаются тиоспирты (меркаптаны) и тиоэфиры (суль-
фиды). До приготовления производного необходимо установить тип серни-
стого соединения. Тиоспирты и тиоэфиры обладают заметным запахом; даже
высшие тиоспирты, содержащие более 12 атомов углерода, обладают харак-
терным запахом. Тиоспирты, тиофенолы и тиоэфиры дают цветную реакцию
с нитропруссидом натрия и желтый осадок с плюмбитом натрия. Для про-
ведения пробы с нитропруссидом к нескольким миллиграммам вещества
добавляют несколько капель 1%-ного раствора нитропруссида натрия
и затем каплю разбавленной гидроокиси аммония. Развитие желтой до крас-
ной окраски является положительной пробой. Для проведения пробы с плюм-
битом к нескольким миллиграммам, неизвестного вещества добавляют
несколько капель плюмбита натрия; выпадение желтого осадка является
положительной пробой.
XVI. II роизводные сернистых соединений
473
Сульфоновые кислоты имеют характерные кислые свойства и легко
открываются. Кроме того, сульфоновые кислоты или их соли могут быть
открыты при помощи пробы с хлорным железом и гидроксиламином (16)*.
Сульфоновые кислоты, сульфиновые кислоты, сульфоны и сульфамиды
могут быть открыты пробой щелочного плавления (2).
Наиболее удобный метод для получения производных тиоспиртов
и тиофенолов состоит в превращении их в твердые 2,4-динитрофенилтио-
эфиры при реакции с 2,4-динитрохлорбензолом [328] или в а-алкилтио-
эфиры антрахинона при реакции с натриевой солью сс-антрахинонсульфокис-
лоты. В свою очередь тиоэфиры могут быть легко окислены до соответствую-
щих сульфонов.
Другой тип производного представляют собой 3,5-динитрофенилтио-
эфиры [329—331], образующиеся при реакции тиоспирта и тиофенола
с 3,5-динитробензоилхлоридом или с 3-нитрофталевым ангидридом. Приго-
товление 2,4-динитрофенилтиоэфиров является удобным методом для микро-
количеств.
Приготовление производных сульфоновых кислот можно осуществить
путем: а) образования солей с п-толуидином [332, 333], анилином [332],
о-толуидином [328], фенилгидразином [334], пиридином [335] или п-нитро-
бензилпиридином [336]; б) превращения сульфохлоридов в сульфамиды
или сульфанилиды (раздел Х1,3 настоящей главы); в) образования произ-
водных S-бензоилтиомочевины [337, 338] при реакции щелочной соли суль-
фокислоты с S-бензилтиуронийхлоридом и г) превращения аминосульфоно-
вых кислот в хлорарилсульфамиды и хлорсульфанилиды [339, 340] заме-
ной аминогруппы на хлор при помощи диазореакции с последующим пре-
вращением сульфоновых кислот в хлорангидриды и амиды. Среди этих
производных для работы с микроколичествами наиболее пригодны некото-
рые соли ариламинов, S-бензилтиурониевые производные.
Незамещенные сульфамиды могут быть охарактеризованы образо-
ванием N-ксантилсульфамидов [343]; замещенные сульфамиды гидролизуют
и приготовляют производные образующихся амина и сульфокислоты.
В качестве характерных производных могут быть использованы
N-сульфофталимиды [342]. Микрохимическое определение и характеристика
сульфамидов были описаны Чиарино и сотрудниками [343] и Вонешом
[344]. Некоторые из этих проб служат для открытия и идентификации сульф-
амидов в биологических жидкостях.
Ряд исследователей сообщили о микроскопической идентификации
сульфоновых кислот. Чамберс и Шерер [345], а также Хан и Кинан [346]
опубликовали кристаллографические данные для а- и |3-нафталинсульфоно-
вых кислот и четырех дисульфокислот. Гарнер [347] описал методику иден-
тификации 20 замещенных нафталинсульфоновых кислот на основании
кристаллических свойств кислот, солей и их производных. Уитмор и Геб-
харт [348] предложили метод идентификации для 50 нафтиламино-, нафтол-
и аминонафтолсульфоновых кислот, основанный на микроскопическом
исследовании и оптических свойствах бензоил- и в некоторых случаях
S-бензилтиуроновых производных. Несколько исследователей описали при-
менение метода распределительной хроматографии на бумаге для разделе-
ния и идентификации сернистых соединений [349], в частности сульфами-
дов [350].
* Цифры в скобках—номера проб на функциональные группы, описанных
в гл. XV.
474 Гл. XVГ Приготовление производных
2. Методики приготовления 2,4-динитрофениловых эфиров
из тиолов
В пробирку длиной 20 см, снабженную обратным холодильником и со-
держащую раствор 200 мг 2,4-динитрохлорбензола в 2 мл метанола, добав-
ляют раствор 1 ммоля тиола в 5 мл метанола и 1 мл 1 н. едкого натра. Смесь
осторожно кипятят в течение 10 мин. и фильтруют горячей; фильтрат
15 мин. охлаждают в ледяной бане. Кристаллы отфильтровывают и перекри-
сталлизовывают из метанола. Выход варьирует от 80 до 150 мг.
В случае высших тиолов количество тиола и реагента может быть сни-
жено; однако если предполагают в дальнейшем окислить тиоэфир до суль-
фона, то желательно иметь 100 мг чистого производного. Если при получе-
нии натриевой соли тиола развивается окраска, то ее можно устранить
добавлением 1 капли тиола.
3. Методы окисления тиоэфиров в сульфоны
К 1 ммолю тиоэфира, растворенному в минимальном количестве ледя-
ной уксусной кислоты, добавляют при энергичном перемешивании 1 мл
раствора 250 мг перманганата калия в 8 мл воды. Когда окраска перестает
исчезать при перемешивании, избыток перманганата удаляют добавлением
по каплям раствора бисульфита натрия. Добавляют около 10 г льда и реак-
ционный сосуд погружают в ледяную баню на 15 мин. Сульфон отсасывают,
промывают водой и кристаллизуют из метанола. Выход 70—90 мг.
4. Методы приготовления производных S-бензилтиомочевины
Для приготовления натриевой или калиевой соли к 100 мг сульфоновой
кислоты добавляют до нейтральной реакции по фенолфталеину 1 н. раствор
едкого натра (или едкого кали). Раствор бензилтиуронийхлорида приготов-
ляют отдельно (см. примечание). Для моносульфоновой кислоты исполь-
зуют 125 мг хлорида, а для дисульфоновой кислоты—250 мг в 2—4 мл воды.
Оба раствора сначала охлаждают, а затем к реактиву при перемешивании
медленно добавляют раствор сульфоната натрия (или калия). Через несколь-
ко минут производное отфильтровывают, промывают водой и кристал-
лизуют из смеси спирта и воды. Кристаллы быстро отжимают между листа-
ми фильтровальной бумаги и высушивают в вакуум-эксикаторе. Если мето-
дика дает плохие результаты, то реактив растворяют в 1—2 мл горячего
спирта и к раствору добавляют сульфонат натрия, после чего смесь охлаж-
дают. Выход чистого производного варьирует от 100 до 200 мг.
Примечание. Приготовление S-бензилтиуронийхлорида не представ-
ляет затруднений. В пробирку длиной 20 см (или маленькую колбочку),
снабженную обратным холодильником, помещают 3 мл метанола, 2 г чис-
того бензилхлорида и 1,2 г чистой тиомочевины. Смесь кипятят 30 мин.
на водяной бане или на микрогорелке. В процессе нагревания раствор
приобретает бледно-желтую окраску. Нагревание прекращают и реакцион-
ный сосуд охлаждают около 20 мин. в ледяной бане; выделившиеся кри-
сталлы отфильтровывают и дважды промывают этилацетатом порциями
по 1 мл, быстро сушат, отжимая между листами фильтровальной бумаги,
и’ помещают в закрытую склянку. Выход S-бензилтиуронийхлорида—
2,5—3 г. Продукт получается достаточно чистым для использования в
качестве реактива для приготовления производных.
Литература
475
5. Методы приготовления ариламиновых солей сульфоновых кислот
1 ммоль натриевой соли сульфоновой кислоты суспендируют в 2 мл
воды; если пользуются свободной кислотой, то эквивалентное количество
ее нейтрализуют 1 н. раствором едкого натра. При применении бариевой
соли 1,5 ммоля соли кипятят с 2 мл воды и 1 мл 6 н. серной кислоты, обра-
батывают 10 мг активированного угля и горячую смесь фильтруют; филь-
трат используют для приготовления производного.
Раствор щелочной соли или свободной сульфоновой кислоты обрабаты-
вают 1,5 ммоля анилина (или п-толуидина), 1 мл 6 н. соляной кислоты и дос-
таточным количеством воды для растворения всех компонентов при кипяче-
нии. Добавляют 20 мг угля, раствор кипятят 1 мин., а затем фильтруют.
Горячий раствор охлаждают, соль отделяют фильтрованием и кристаллизу-
ют из 1%-ного раствора уксусной кислоты. Кристаллизацию повторяют
до достижения постоянной точки плавления. Кристаллы отжимают между
листами фильтровальной бумаги и высушивают в вакуум-эксикаторе.
Если точка плавления соли выше 150°, то после отжимания между листами
фильтровальной бумаги соль можно прогреть в капилляре или на плитке
при ПО—420° в течение нескольких минут.
6. Методы приготовления N-ксантилсульфамидов
В центрифужную пробирку длиной 7,5 см, снабженную чистой рези-
новой пробкой, помещают 1 мл ледяной уксусной кислоты и 25 мг ксант-
гидрола. Пробирки закрывают пробкой и взбалтывают до растворения твер-
дого продукта (в случае необходимости можно подогреть). Добавляют
около 25 мг сульфамида, периодически взбалтывают в течение 4—5 мин.
и оставляют на 10 мин. Пробирку центрифугируют и жидкость переносят
в другую пробирку; твердое вещество кристаллизуют из смеси диоксана
с водой (3 : 1), как описано в гл. I, раздел III, 1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 4.
2. Cheronis, V a v о u 1 i s, Mikrochemie, 38, 428 (1952).
3. Cheronis, Entrikin, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Crowell,
New York, 1947, p. 221.
1 Brady, Ridge, J. Chem. Soc., 123, 2169 (1923).
5. H e i 1 b г о n, Dictionary of Organic Compounds, Vol. I, Oxford Univ. Press,
New York, 1946, p. 970.
6. Bickel, French, J. Am. Chem. Soc., 48, 747 (1926).
7. Meisenheimer, Schmidt, Ann., 475, 157 (1929).
8. U b e d а и др., Anal. Chim. Acta, 3, 417 (1949).
9. Salzer, Weber, Z. Lebensm. Untersuch. u. Forsch., 91, 174 (1950).
10. S t e i n m a n n, Mikrochim, Acta, 5—6, 536 (1953).
11. Henstock, J. Chem. Soc., 1933, 216.
12. A d a m s о n, Kenner, J. Chem. Soc., 1935, 287.
13. Kin g, J, Am. Chem. Soc., 61, 2383 (1939).
14. Armstrong, Copenhaver, J. Am. Chem. Soc., 65, 2252 (1943).
15. R e i c h s t e i n, Helv. Chim. Acta, 9, 799 (1926).
16. M a 1 о n e, R e i d, J. Am. Chem. Soc., 51, 3424 (1929).
17. Bryant, J. Am. Chem. Soc., 54, 3758 (1932).
476
Гл. XVI. Приготовление производных
18. A d a m s о n, Kenner, J. Chem. Soc., 1935, 287.
19. Sutter, Helv. Chim. Acta, 21, 1266 (1938).
20. King, J. Am. Chem. Soc., 61, 2383 (1939).
21. Lipscomb, Baker, J. Am. Chem. Soc., 64, 179 (1942).
22. R e i d, J. Am. Chem. Soc., 39, 1250 (1917).
23. Goggans, Copenhaver, J. Am. Chem. Soc., 61, 2909 (1939).
24. N i с о 1 e t, Sacks, J. Am. Chem. Soc., 47, 2348 (1925).
25. Dickinson, Crosson, Copenhaver, J. Am. Chem., Soc., 59. 1094
(1937).
26. V e r a g u t h, Diehl, J. Am. Chem. Soc., 62, 233 (1940).
27. D e G г a e f, P i e r r e t, Bull. soc. chim. Belg., 57, 307 (1948).
28. Dewey, Witt, Ind. Eng. Chem., Anal., Ed., 14, 648 (1942)
29. Witten, R e e d, J. Am. Chem. Soc., 69, 2470 (1947).
30. L a m b 1 i n g, -Bull. soc. chim. France, 19, 771 (1898).
31. Neuberg, Kansk y, Biochem. Z., 20, 445 (1909).
32. Bickel, French, J. Am. Chem. Soc , 48, 747 (1926).
33. French, W i r t e 1, J. Am. Chem. Soc., 48, 1736 (1926).
34. S a h и др., Rec. trav. chim., 58, 453 (1939).
35. H о e к e, Rec. trav. chim., 54, 514 (1935).
36. S h r i n e г, С о x, J. Am. Chem. Soc., 53, 1601 (1931); 53, 3186 (1931).
37. van Hoogstraten, Rec. trav. chim., 51, 414 (1932).
38. S a h и др. Rec. trav. chim., 58, 1013 (1939).
39. S a h и др., Rec. trav. chim., 59, 357 (1940).
40. S ah и др., Rec. trav. chim., 58, 12 (1939).
41. Morgan, P e t t e t, J. Chem. Soc., 1931, 1124.
42. Morgan, Hardy, J. Soc. Chem. Ind., 52, II, 519 (1933).
43. К a w a i, Tamura, J. Chem. Soc. Japan, 52, 77 (1931).
44. В r u n n e r, Wohrl, Monatsh., 63, 374 (1933).
45. Whitmore, Lieber, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 7, 127 (1935).
46. Shupe, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 25, 495 (1942).
47. Ward, Jenkins, J. Org. Chem., 10, 371 (1945).
48. Sa bet ay, Compt. rend., 203, 1164 (1936).
49. S e i к e 1, Huntress, J. Am. Chem. Soc., 63, 593 (1941).
50. Green, Green, J. Am. Chem. Soc., 66, 1610 (1944).
51. Bost, Nicholson, J. Am. Chem. Soc., 57, 2368 (1935).
52. F e s s 1 e r, S h r i n e r, J. Am. Chem. Soc., 58, 1384 (1936).
53. Meadow, Reid, J. Am. Chem. Soc., 65, 457 (1943).
54. Bair, Suter, J. Am. Chem. Soc., 64, 1978 (1942).
55. В 1 о h m, В e с к e r, Am. Doc. Inst., Doc. 2858, p. 63.
56. D u к e, W i t m a n, Anal. Chem., 20, 490 (1948).
57. S a h и др., J. Chinese Chem. Soc., 2, 229 (1934): Science Repts. Natl. Tsing Hua
Univ., Ser. A, 3, 109 (1935); Rec. trav. chim., 58, 453, 582, 591, 595, 1013 (1939);
59, 238, 357 (1940).
58. Lipscomb, Baker, J. Am. Chem. Soc., 64, 179 (1942).
59. Rice и др., Anal. Chem., 23, 195 (1951).
60. Kariy one, Hashimoto, Nature, 168, 511 (1951).
61. M о m о s a, Yamada, J. Pharm. Soc- Japan, 71, 980 (1951).
62. Meigh, Nature, 169, 706 (1952).
63. Hough, Nature, 165, 400 (1950).
64. Lederer, Lederer, Chromatography, Elsevier, Houston—New York, 1953,
p. 106.
65. Микрооткрытие фенолов см. S t e i n m a n n, Mikrochim. Acta, 5—6, 626 (1953).
66. Phillips, Keenan, J. Am. Chem. Soc., 53, 1924 (1931).
Литература 477
67. Chattaway, J. Chem. Soc., 1931, 2495.
68. French, Wi rtel, J. Am. Chem. Soc., 48, 1736 (1926).
69. McKinney и др., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 304 (1944).
70. S a h, M a, J. Chinese Chem. Soc., 2, 229 (1934).
71. S a h и др., Rec. trav. chim., 58, 453, 582, 591, 595 (1939).
72. К о e 1 s c h, J. Am. Chem. Soc., 53, 304 . (1931).
73. Hayes, Branch, J. Am. Chem. Soc., 65, 1555 (1943).
74. van Z i j p, Pharm. Weekblad, 78, 745 (1941).
75. S e к e r a, J. Am. Chem. Soc., 55, 421 (1933). H a z 1 e t, J. Am. Chem. Soc.,
60, 399 (1941).
76. Meadow, Reid, J. Am. Chem. Soc., 65, 457 (1943).
77. Bost, Nicholson, J. Am. Chem. Soc., 57, 2368 (1935).
78. Lederer, Australian J. Sci., 11, 208 (1949).
79. E v a n s и др., Nature, 164, 674 (1949); 170, 249 (1952).
80. Rydei, Mac heboeuf, Bull. soc. chim. biol., 31, 1265 (1949).
81. В г а у и др., Biochem. J., 46, 271 (1950); Asquith, Nature, 168, 738 (1951).
82. Roberts, Biochem. J., 49, 414 (1951).
83. Riley. J- Am. Chem. Soc., 72, 5782 (1950).
84. H о s s f e 1 d, J. Am. Chem. Soc., 73, 852 (1951); H о s s f e 1 d и др., J. Am.
Chem. Soc.', 74, 5766 (1952).
85. A d a c h i, J. Chem. Soc. Japan, 71, 566 (1950).
86. F e i g 1, Spot Tests, Vol. II, 4th Ed., Elsevier, Houston—New York, 1954.
87. Allen, J. Am. Chem. Soc., 52, 2955 (1930); В r a d y, J. Chem. Soc., 1931, 756;
Perkins, Edwards, Am. J. Pharm., 107, 208 (1935); Strain, J. Am.
Chem. Soc., 57, 758 (1935); Campbell, Analyst, 61, 391 (1936); C a s t i 1-
1 o, Farm, mod., 47, 640 (1936); Allen, Richmond, J. Org. Chem., 2, 222
(1937); Iddles, Low, Rosen, Hart, Anal.. Chem., 11, 102 (1939).
88. M i c h a e 1, J. Am. Chem. Soc., 41, 417 (1919); S h r i n e r, Turner, J. Am.
Chem. Soc., 52, 1267 (1930); A n g 1 a, Ann. chim. anal, et chim. appl., 22, 10
(1940).
89. Klein, Linser, Mikrochemie, Pregl Festschrift, 204 (1929); V о 1 a n d e r,
Z. anal. Chem., 77, 245 (1929); Z. angew. Chem., 42, 46 (1929); Weinber-
ger, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 3, 365. (1931); V о i t i 1 a, Suomen Kemi-
stilehti, B10, 14 (1937); H о r n i ng, H о r n i n g, J. Org. Chem., 11, 95 (1946).
90. Buck, I d e, J. Am. Chem. Soc., 53, 1541 (1931); В г у ant, Smi th, J. Am.
Chem. Soc., 57, 57 (1935); Bachmann, Boatner, J. Am. Chem. Soc.,
58, 2099 (1936); Bachmann, Barton, J. Org. Chem., 3, 307 (1938).
91. Petit, Bull. soc. chim. France, 1948, 141.
92. S h i h, S a h, Science Repts. Natl. Tsing Hua Univ., Ser. A, 2, 353 (1934); Sun,
S a h, Science Repts., Natl. Tsing Hua Univ., Ser. A, 2, 359 (1934); S a h, W u,
Science Repts. Natl. Tsing Hua Univ., 3, 443 (1936); S a h, W a n g, J. Chim.
Chem. Soc., 14, 39 (1946).
93. Maurenbrecher, Ber., 39, 3583 (1906).
94. M e n g, S a h, Science Repts. Natl. Tsing Hua Univ., Ser. A, 2, 347 (1934); Chen,
J. Chinese Chem. Soc., 3, 251 (1935); S t r a i n, J. Am. Chem. Soc., 57, 758 (1935).
95. L e i, S a h, Kao, Science Repts. Natl. Tsing Hua Univ., Ser. A, 2, 335 (1934);
Chen, S a h, Science Repts. Natl. Tsing Hua Univ., Ser. A, 4, 62 (1936).
96. C a m e г о n, Storrie, J. Chem. Soc., 1934, 1330.
97. V e i b e 1 и др., Dansk Tidsskr. Farm., 14, 184 (1940).
98. Whitmore, R e v u к a s, Smith, J. Am. Chem. Soc., 57, 706 (1935).
99. S a h, Lei, J. Chinese Chem. Soc., 2, 167 (1934); L e i, S a h S h i h, J. Chi-
nese Chem. Soc., 3, 246 (1935); S a h, Wang, Kao, J. Chinese Chem. Soc.,
4, 187 (1936). ’
478
Гл. XVI. Приготовление производных
100. S a h, М a, J. Chinese Soc., 2, 32 (1934).
101. Sah, Tao, J. Chinese Chem. Soc., 4, 506 (1936).
102. Sah, Kao, Rec. trav. chim., 58, 459 (1939).
103. Sah, Chiang, J. Chinese Chem. Soc., 4, 496 (1936); S a h, T a o, J. Chinese
Chem. Soc., 4, 501 (1936).
104. Freund, Schander, Ber., 29,.2501 (1896), 35, 2602 (1902); Busch, J. prakt.
Chem., 124, 301 (1930); Kitsmura, J. Pharm. Soc. Japan, 57, 51 (1937).
105. Griebel, Weiss, Mikrochemie, 5, 146 (1927); Fischer, Mikrochemie, 13,
123 (1933); Fischer, Moor, Mikrochemie, 15, 74 (1934); Sa n dulesc o,
Helv. Chim. Acta, 19, 1095 (1936); M a г о v i c h, Mikrochemie, 32, 6 (1944).
106. Lankelma, Sharnoff, J. Am. Chem. Soc., 53, 2654 (1931).
107. Henze, Speer, J. Am. Chem. Soc., 64, 522 (1942).
108. Dugan, Hae.ndler, J. Am. Cherri. Soc., 64, 2502 (1942).
109. Zellner, Monatsh., 80, 330 (1950).
110. Leonard, Bayer, J. Org. Chem., 15, 42 (1950).
111. К i n g, F e 1 t о n, J. Chem. Soc., 1948, 1371.
112. В ry a n t, J. Am. Chem. Soc., 54, 3758 (1932); 55, 3201 (1933); 58, 2335 (19361;
60, 2815 (1938).
113. В re de reck, Ber., 65, 1833 (1932).
114. C 1 а г к, К а у e, P a г к s, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 5, 311 (1946).
115. I ddles, J ackson, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 6, 454 (1934); Camp be 11,
Analyst, 61, 391 (1936); A 1 1 e n, R i c h m о n d, J. Org. Chem., 2, 222 (1937),
Mathiessen, Hagedorn, Mikrochemie, 29, 55 (1941).
116. Rice и др., Anal. Chem.. 23, 195 (1951); M e i g h, Nature, 170, 579 (1952).
117. К i r c h n e г, К e 1 1 e r, J. Am. Chem. Soc., 72, 1867 (1950).
118. W i 1 1 i a m s и др., J. Am. Chem. Soc., 64, 1738 (1942).
119. McKenzie, Rawles, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 12, 737 (1940).
120. Evans, D e h n, J. Am. Chem. Soc., 51, 3651 (1929).
121- Phillips, Pitt, J. Am. Chem. Soc., 65, 1355 (1943).
122. К n y-J ones, Ward, Analyst, 54, 574 (1929).
123. Deh n, Jackson, J. Am. Chem. Soc., 55, 4285 (1933).
124 Olivier, Rec. trav. chim., 46, 600 (1927); MacGregor, Wilson, J. Soc.
Dyers Colouri. 55, 449 (1939).
125. Castle, Poe, J. Am. Chem. Soc., 66, 1440 (1944).
126. S a h и др), Rec. trav. chim., 59, 1036 (1940); 58, 8 (1939).
127. Duke, Ind. Eng. Chem., Anal- Ed., 17, 196 (1945).
128. Dewey, P 1 e i n, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 515 (1946).
129. H a г p e г и др., С. A., 42, 8415-е (1948); Gain, Lawrence, Science, 106,
525 (1947); Cucci, C. A., 43, 9628-a (1948); Fl a n a g a n и др., С. A., 43,
5620-g (1948); Moseley, C. A., 43, 2710-f (1948).
130. Kaufmann, Ber., 42, 3480 (1909); R ai f ord и др., J. Am. Chem. Soc., 46,
2051 (1924); C h a t t a w a y, J. Chem. Soc-, 1931, 2495.
131. M e n a 1 d a, Rec. trav. chim., 49, 967 (1930); H e n s t о c k, J. Chem. Soc.,
1933, 216.
132. H i n s b e r g, Ber., 23, 2962 (1890).
133. Bell, J. Chem. Soc., 1929, 2787; 1930, 1072.
134. Fry, J. Am. Chem. Soc., 35, 1544 (1913).
135. Whitmore, О tterbache r, J. Am. Chem. Soc., 51, 1909 (1929).
136- Brown, Campbell, J. Chem. Soc., 1937, 1699.
137. French, W i r t e 1, J. Am.. Chem. Soc., 48, 1736 (1926).
138. Marvel и др., J. Am. Chem. Soc., 45, 2696 (1923); 47, 166 (1925).
139. Marvel, Gillespie, J. Am. Chem. Soc., 48, 2943 (1926).
140 Marvel и др., J. Am. Chem. Soc., 51, 1272 (1929).
Литература
.479
141. Billman, О’М a h о п у, J. Am. Chem. Soc., 61, 2340 (1939); Billman
и др., J. Am, Chem. Soc., 63, 1920 (1941).
142. Suter, Moffett, J. Am. Chem. Soc., 55, 2496 (1933).
143. Brewster, Horner, Trans. Kansas Acad. Sei-, 40, 101 (1937).
144. S a h, Meng, J. Chinese Chem. Soc., 4, 75 (1936).
145. Brown, Campbell, J. Chem. Soc., 1937, 1699.
146. S a h и др., J. Chinese Chem. Soc., 5, 100 (1937); S a h, W a n g, Rec. trav. chim.,
59, 364 (1940).
147. S a h, Rec. trav. chim., 59, 231 (1940); J. Chinese Chem. Soc., 4, 75 (1936); S a h.
M a, 2, 159 (1934).
148. S a h и др., Rec. trav. chim., 58, 1008 (1939).
149. McVeigh, Rose, J. Chem. Soc., 1945, 621.
150. Saha др., J. Chinese Chem. Soc., 3, 137 (1935).
151. Saha др., J. Chinese Chem. Soc., 4, 193 (1936); S a h, C h a n g, Rev. trav. chim
58, 8 (1939).
152. Alexander, McElvain, J. Am. Chem. Soc., 60, 2285 (1938).
153. Birch, J. Chem. Soc., 1944, 314.
154. Linke и др., Ber., 65, 1282 (1932).
155. Alden, Houston, J. Am. Chem. Soc., 56, 413 (1934).
156. В u e h 1 e г и др., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 5, 277 (1933); 6, 351 (1934)
157. Foster, Key worth, J. Soc. Chem. Ind., 43, 165T (1924); 43, 299T (1924);
Key worth, J. Soc. Chem. Ind., 43, 341T (1924); 46, 20T (1927); 46, 397T
(1927).
158. Nolle r, Liang, J. Am. Chem. Soc., 54, 670 (1932).
159. Perkin, Sewell, J. Soc. Chem. Ind., 42, 27T (1923).
160. Jones, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 27, 467 (1944).
161. Ward, Jenkins, J. Org. Chem., 10, 371 (1945).
162. Wanag, Lode, Ber., B69, 1066 (1936); 70, 547 (1937); W a n a g, D о m b г о w-
s к i, Bef., B75, 82 (1942); C hr is te nsenn др., Anal. Chem., 21, 1573 (1949).
163. В u e h 1 e г и др., J. Am. Chem. Soc., 54, 2398 (1932).
164. Barger, Biochem. J., 12, 402 (1918).
165. L о wy и др., J. Am. Chem. Soc., 42, 849 (1920), 43, 346 (1921); 45, 1060 (1923);
Bennett, Willis, J. Chem. Soc., 1928, 1962; Bennett, Pratt,
J. Chem. Soc., 1929, 1465.
166. Bremner, Kenten, Biochem. J., 49, 651 (1951).
167. Roche, Lafon, Bull. soc. chim. biol., 33, 1437 (1951).
168. E к m a h, Acta Chem. Scand., 2, 383 (1948).
169. Бурмистров, Журнал анал. химии, 5, 39 (1950).
170. V i t t е, В о u s s e m a r t, C. A., 45, 7299-f (1951).
171. Baker и др., J. Chem. Soc-, 1952, 3215.
172. Kariyoni, Hashimoto, Nature, 168, 739 (1951).
173. Wickstrom, Salvesen, J. Pharm. Pharmacol., 4, 631 (1952).
174. W a l к e г и др., Australian J. Sci., 3, 84 (1950).
175. Cuthbertson, Ireland, Biochem. J., 34, 52 (1952).
176- Bullock, Kirk, Mikrochemie, 18, 129 (1935).
177. Crosby, Kirk, Mikrochemie, 18, 137 (1935).
178. Cunningham, McIntyre, Kirk, Mikrochemie, 21, 245 (1936).
179. Kirk и др., Mikrochemie, 21, 245, (1936); Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13,
587 (1941).
180. Lacourt и др., Nature, 172, 906 (1953).
181. Peck, Anal. Chem., 24, 118 (1952).
182. Larsen и др., Mikrochemie, 34, 1 — 14 (1948).
183. L e v e n e, V a n S 1 у к e, J. Biol. Chem., 12, 127 (1912).
480
Гл. XVI. Приготовление производных
184. Bergmann, Zervas, Z. physiol. Chem., 203, 288 (1928); Kraut, Hart-
mann, Ann., 133, 105 (1865); Curtins, Ber., 17, 1665 (1884); Fischer,
Ber., 39, 2330 (1906); Chat ta way, J. Chem. Soc., 1931, 2405; Herbs t,
S h e m i n, Organic Syntheses, Vol. XIX, Wiley, New York, 1939, p. 4 (есть
русский перевод).
185. Fischer, Вег., 32, 2451 (1899); Fischer, Bergell, Ber., 35, 3779 (1902),
186. Saunders, Biochem. J., 28, 580 (1934); J. Chem. Soc., 1938, 1397; Town,
Biochem. J., 35, 578 (1941).
187. Fischer, Bergell, Ber., 35, 3779, 3784; 39, 597 (1906); McChesney,
Swann, J. Am. Chem. Soc., 59, 1116 (1937).
188. Sanger, Biochem. J., 39, 507 (1945).
189. Newberger, Sanger, Biochem. J., 37, 515 (1943).
190. Bergman, Zervas, Ross, J. Biol. Chem., Ill, 245 (1945).
191. Patten, Z. physiol. Chem., 39, 350 (1903).
192. Neuberg, Rosenberg, Biol. Z., 5, 456 (1907).
193. L e v e n e, J. Biol. Chem., 1, 413 (1906); Levene, VanSlyke, J. Biol.
Chem., 12, 285 (1912).
194. Levene, VanSlyke, J. Biol. Chem., 12, 127 (1912).
195. Lederer, Lederer, Chromatography, Elsevier, Houston—New York, 1953.
196. Block, LeStrange, Zweig, Paper Chromatography, Academic Press,
New York, 1952; Peck, Gale, Anal. Chem., 24, 118 (1952).
197. D e v о r, j' Am. Chem. Soc., 72, 2008 (1950); Anal. Chem., 24, 1626 (1951).
198. Klein, Weissman, Anal. Chem., 25, 771 (1953).
199. Quense, Dehn, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., II, 555 (1939); 12, 556 (1940).
200. Hassid, McCready, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 14, 683 (1942).
201. Wright, J. Am. Chem. Soc., 38, 1647 (1916); Wright, J. Biol. Chem., 28,
523 (1917); M о r r i s, J. Am. Chem. Soc., 54, 2843 (1932).
202. Microchim. Acta, 5—6, 537 (1953).
203. Hann, H u d s о n, J. Am. Chem. Soc., 66, 735 (1944); 68, 1769 (1946).
204. Coleman, McClosky, J. Am. Chem. Soc., 64, 1501 (1942); 65, 1588 (1943).
205. Reich, Biochem. J., 33, 1000 (1939).
206. L i n k и др., J. Org. Chem., 5, 639 (1940); J. Biol. Chem., 133, 293 (1940); 150,
345 (1943).
207. Browne, Zerban, Physical and Chemical Methods of Sugar Analysis, 3rd
ed., Wiley, New York, 1941, 1353 pp.; Tollens, Elsner, Kurzes Hand-
buch der Kohlenhydrate, 4th ed., Barth, Leipzig, 1935; Vogel, Georg, Tabellen
der Zucker und ihrer Derivative, Springer, Berlin, 1931; Armstrong, Arm-
str о n g, The Carbohydrates, Longmans, Green, New York, 1934; Michell,
Chemie der Zucker und Polysaccharide, Akadem. Verlagsgesellschaft, Leipzig,
1939.
208. P artri dge и др., Nature, 158, 270 (1946); 164, 443, 479 (1949); Biochem. J.,
42, 238, 251 (1948); Jermyn, Isherwood, Biochem. J., 44, 402 (1949),
' 48, 515 (1951); Hough и др., Nature, 161, 720 (1948), 164, 1107 (1949), J. Chem.
Soc-, 1949, 251; В о g g s и др., Nature, 166, 520 (1950); Rafique, Smith,
J. Am. Chem. Soc., 72, 4634 (1950); Hirst и др., Nature, 163, 177 (1949);
J e a n e s и др., Anal. Chem., 23, 415 (1951); Sattler, Zerban, Anal.
Chem., 24, 826 (1952); Schneider, E r 1 e n m a n n C. A., 46, 381 (1952);
Bersin, Muller, Helv. Chim. Acta, 35, 475 (1952); Wiggin s, W i 1-
1 i a m s, Nature, 170, 279 (1952); Block, de Strange, Zweig, Paper
Chromatography, Academic Press, N. Y., 1952; E. и M. Lederer, Chro-
matography, Elsevier, N. Y.—Houston, 1953.
209. Robertson, J. Chem. Soc., 115, 1210 (1919).
210. К u e h n, M с E 1 v a i n, J. Am. Chem. Soc-, 53, 1173 (1931).
Литература
481
211. S h e h, D e s p a n d e, J. Univ. Bombay, 2, Pt. 2, 125 (1933); C. A. 28, 6127
(1934).
212. Carre, Liberman n, Compt. rend., 194, 2218 (1932).
213. В ry an t, Mi tchel I, J. Am. Chem. Soc., 60, 2748 (1938).
214. D e r m e r, King, J. Org. Chem., 8, 168 (1943).
215. Rai a ton, McCorkle, J. Am. Chem. Soc., 61, 1604 (1939).
216. S e к a, Muller, Monatsh., 57, 95 (1931).
217. Pool, Harwood, Ralston, J. Am. Chem. Soc., 59, 178 (1937).
218. Brown, Campbell, J. Chem. Soc., 1937, 1699.
219. R e i d, J. Am. Chem. Soc., 39, 124 (1917); L у m a n, R e i d, J. Am. Chem. Soc.,
39, 701 (1917).
220. Lyons, Reid, J. Am. Chem. Soc., 39, 1727 (1917); Kelly, Segura,
J. Am. Chem. Soc., 56, 2497 (1934).
221. R e i d и др., J. Am. Chem. Soc., 11, 4175 (1919); 12, 1043 (1920); 52, 818 (1930);
53, 1172 (1931).
222. Chen, Shin, Trans. Sci. Soc. China, 7, 81 (1931).
223. Reid и др., J. Am. Chem; Soc., 54, 2101 (1932).
224. Kelly и др., J. Am. Chem, Soc. 54, 4444 (1932).
225. Lundquist,’^ J. Am. Chem. Soc., 60, 2000 (1938).
226. Drake и др. J. Am. Chem. Soc., 52, 3715 (1930).
227. Powell, J. Am. Chem. Soc., 53, 1172 (1931).
228. Drake и др., J. Am. Chem. Soc., 54, 2059 (1932).
229. Kelly и др., J. Am. Chem. Soc., 58, 1502 (1936).
230. Sah, Rec. trav. chim., 59, 1036 (1940).
231. S t e m p e 1, S c h a f f e 1, J. Am. Chem. Soc., 64, 470 (1942)
232. Buehler, Carson, Edds, J. Am. Chem. Soc., 56, 1759 (1934).
233. Pollard, Adelson, Bain, J. Am. Chem. Soc., 56, 1759 (1934).
234- D о n 1 e a v y, J. Am. Chem. Soc., 58, 1004 (1936).
235. Veibel, Lillelund, Bull. soc. chim. France, 5, 1153 (1938).
236. Veibel, Ottung, Bull. soc. chim. France, 6, 1434 (1939).
237. D e w e y, S p e r r y, J. Am. Chem. Soc., 61, 3251 (1939); 63, 3256 (1941).
238. Dewey, Shasky, J. Am. Chem. Soc., 63, 3526 (1941).
239. Erickson и др., J. Am. Chem. Soc., 73, 5301 (1951).
240. Stafford и др., Anal. Chem., 21, 1454 (1949).
241. С e r e z о, О 1 а у, C. A., 29, 2932 (1935).
242. D e n i g ё s, Compt. rend., 196, 1504 (1933); Bull. trav. soc. pharm. Bordeaux,
76, 173 (1938).
243. Bryant, Mitchell, J. Am. Chem. Soc., 60, 2748 (1938).
244. В e h r e n s-К 1 e у, Organische mikrochemische Analyse, Voss, Leipzig, 1922,
p. 311.
245. Klein, Wenze, Mikrochemie, 10, 70 (1932); 11, 73 (1932).
246. Steenhauer, Pharm. Weekblad, 72, 667 (1935).
247. Lugg, Overell, Australian J. Sci. Rev., 1, 98 (1948); Brown, Biochern.
J., 47, 598 (1950), Nature, 166, 66 (1950); Hiscox, Berridge, Nature, 166,
522 (1950); Kennedy, Barker, Anal. Chem., 23, 1033 (1951); Reid,
L e d e re r, Biochern. J., 50, 60 (1951); В u c h и др., Anal. Chem., 24, 489 (1952);
Denison, Phares, Anal. Chem., 24, 1628 (1952). .•
248. A i г a n и др., Anal. Chem., 25, 659 (1953).
249. S a t a к i, S e к i, J. Jap. Chem., 4, 557 (1950); Thompson, Australian J. Sci.
Res., B4, 180 (1951); Fink, Fink, Proc. Soc. Exptl. Biol, Med., 70, 654 (1949);
В о 1 d i n g h, Rec. trav. chim.,. 69, 247 (1950).
250. R e n f r o w, Chaney, J. Am. Chem. Soc., 68, 150 (1946).
251. Redemann, Lucas, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 9, 521 (1937).
31 Заказ №119'
482
Гл. XVI. Приготовление производных
252. Koelsch, Tanenbaum, J. Am. Chem. Soc., 55, 3049 (1933)
253. Hardy, J. Chem. Soc., 1936, 398.
254. S a h, Rec. trav. chim., 59, 1036 (1940).
255. D e r m e r, King, J. Org. Chem., 8, 168 (1943).
256. В ost, Mullen, J. Am. Chem. Soc., 73, 1967 (1951).
257. Dermer, Dermer, J. Org. Chem., 3, 289 (1938).
258. Baril, Megrdichian, J. Am. Chem. Soc., 58, 1415 (1936).
259. Huntress, Carte n, J. Am. Chem. Soc., 62 , 511, 603 (1940).
260. Underwood, Baril, Toone, J. Am. Chem. Soc., 52, 4087 (1930).
261. S a h, Rec. trav. chim., 58, 758 (1939) (in English).
262. Harradence, Lions, J. Proc. Roy. Soc. N. S. Wales, 70, 406 (1937).
263. Nicol, S a n d i n, J. Am. Chem. Soc., 67, 1307 (1945).
264. Gilman, Furry, J. Am. Chem. Soc-, 50, 1214 (1928).
265. Schwartz, Johnson, J. Am. Chem. Soc., 53, 1063 (1931).
266. Underwood, Gale, J. Am. Chem. Soc., 56, 2007 (1934).
267. Marvel, Gauerke, Hill, J. Am. Chem. Soc., 47, 3009 (1925).
268. Slotta, J acobi, J. prakt. Chem., 120, 249 (1929); H i 1 1, J. Am. Chem. Soc.
50, 167 (1928).
269. Huntress, Carte n, J. Am. Chem. Soc., 52, 511 (1940).
270. Brown, Campbell, J. Chem. Soc., 1937, 1699.
271. Levy, Campbell, J. Chem. Soc., 1939, 1442.
272. В о s t и др., J. Am. Chem. Soc., 73, 1967 (1951).
273. C u t t e г и др., J. Am. Chem. Soc., 69, 831 (1947); Anal. Chem., 25, 198 (1953).
274. S a h, M a, Ber., B65, 1930 (1932); Science Repts. Natl. Tsing Hua Univ., 2, 147
(1933).
275. Allen, N ichol 1 s, J. Am. Chem. Soc., 56, 1409 (1934).
276. Merritt, Levey, Cutter, J. Am. Chem. Soc., 61, 15 (1939).
277. Drew, Sturtevant, J. Am. Chem. Soc., 61, 2666 (1939).
278. L a u e г и др., J. Am. Chem. Soc., 61, 3050 (1939).
279- Gillespie, J. Am. Chem. Soc., 56, 2740 (1934).
280. Y о u n g, J. Am. Chem. Soc., 56, 2167, 2783 (1934); 57, 773 (1935).
281. T s e n и др., Natl. Central Univ. Sci. Repts., Ser. A, Phys. Sci., 1, 9—14 (1930);
2, 7 (1931).
282. Schmeiser, Jerchel, Angew, Chem., 65, 366 (1953); Wi nte r'ri ng-
h a m и др., Nature, 166, 999 (1950); Moynihan, O’C о 1 1 a, Chem. and
Ind., 1951, 407.
283. Doss, Physical Constants of the Principal Hydrocarbons, The Texas Company,
New York, 1939.
284. E g 1 о f f, Physical Constants of Hydrocarbons, Reinhold, New York, Vols. I—V.
285. F о r z i a t i и др., J. Res. Natl. Bur. Stand., 36, 129 (1946).
286. G i b b о n и др., J. Am. Chem. Soc., 68, 1130 (1946).
287. Mousseron, Winternit z, Bull. Soc. chim. France, 12, 70 (1945).
288. D i x m i e r, Chim. et Ind., Special No. 338 (1926).
289. M о u t t e, Chim. et Ind., Special No. 202 (1928).
290. Ward, Fulweiler, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 17, 481 (1945).
291. Grosse, Wackher, Ind. Eng. Cem., Anal. Ed., 11, 614 (1939).
292. Gooding, Adams, Rail, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 2 (1946).
293. a) Frey m a n n, Compt. rend., 213, 174 (1941); b) С о g g e s h a 1 1, in Organic
Analysis, Vol. I, Interscience, New York—London, 1953, p. 403.
294. J а с о b, Chim. et Ind., Special No. 341 (1926).
295. J a v e 1 1 e, Chim. et Ind., Special No. 264 (1928)-
296. Lederer, Lederer, Chromatography, Elsevier, Houston—New York, 1953,
p. 102.
Литература
483
297. Ipatieff, Schmerling, J. Am. Chem. Soc., 59, 1056 (1937); 60, 1476,
(1938).
298. Huntress, A utenrieth, J. Am. Chem. Soc., 63, 3446 (1941).
299. Underwood, Walsh, J. Am. Chem. Soc., 57, 940 (1935).
300. Baril, Hauber, J. Am. Chem. Soc., 53, 1087 (1931).
301. Orchin, Woolfolk, J. Am. Chem. Soc., 68, 1727 (1946).
302. Buess, Kharasch, J. Am. Chem. Soc., 72, 3529 (1950).
303. Simonsen, The Terpenes, University Press, Cambridge, 1931.
304. Dermer, Dysinger, J. Am. Chem. Soc., 61, 750 (1939).
305. Jones, Reid, J. Am. Chem. Soc., 60, 2452 (1938); Ipatieff, Fried-
man, J. Am. Chem. Soc., 61, 70 (1939).
306. Kharasch, Buess, J. Am. Chem. Soc., 71, 2724 (1949).
307. Cram, J. Am. Chem. Soc., 71, 3883 (1949).
308. Johnson, McEwen, J. Am. Chem. Soc., 48, 469 (1926).
309. Thomas, Campbell, Hennion J. Am. Chem. Soc., 60, 718 (1938);
Johnson, Schwartz, Jacobs, J. Am. Chem. Soc., 60, 1883 (1938)-
310. Diels, Alder, Ber., 62, 2081 (1939).
311. Diels, Alder, Ber., 62, 2337 (1929).
312. Asa hi na, Shi nomiy a, J. Chem. Soc. Japan, 59, 341 (1938).
313. О к u m a, J. Jap. Chem., 4, 622 (1950).
314. Dermer, Smith, J. Am. Chem. Soc., 61, 748 (1939).
315. Gilman, G о r e a u, J. Am. Chem. Soc., 73, 2939 (1951).
316. Nelson, Laskowski, Anal." Chem., 23, 1495 (1951).
317. Lederer, Lederer, Chromatography, Elsevier, Houston—New York, 1953,
p. 131.
318. S i n о m i у a, Bull. Chem. Soc., Japan, 15, 92 (1940).
319. G r a i c h e n, J. Assoc. Offic. Agr. Chemists, 34, 795 (1951); Z a 1 о к a r, J. Am.
Chem. Soc., 74, 4213 (1952); E m e г у и др.; С. А., 46, 5650-с (1952); Hough
и др., J. Chem. Soc., 1949, 2511; Lederer, Science, 112, 504 (1950).
320. Kilpatrick, J. Am. Chem. Soc., 69, 40 (1947).
321. R о V i r a, P a 1 f r a y, Compt. rend., 211, 396 (1940).
322. Cutter, Taras, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 830 (1941).
323. Howells, Little, J. Am. Chem. Soc., 54, 2451 (1932).
324. Shrine r, Turner, J. Am. Chem. Soc., 52, 1267 (1930).
325. Levy, Campbell, J. Chem. Soc., 1939, 1442.
326. F e i g 1, Spot Tests, Vol. II, 4th ed., Elsevier, Houston—New York, 1954; О к u-
m a, J. Jap. Chem., 4, 622 (1950).
327. Ueno, Bull. Inst. Phys. Chem. Research Tokyo, I, 4988 (1928); C. A., 22, 3999
(1928).
328. Bost, Turner, Norton, J. Am. Chem. Soc., 54, 1985 (1932).
329. Reid, Mackall, Miller, J. Am. Chem. Soc., 43, 2104 (1921).
330. Reid, Hoffman, J. Am. Chem. Soc., 45, 1837 (1923).
331. Reid, Ellis, J. Am. Chem. Soc., 54, 1687 (1932).
332. Feiser, J. Am. Chem. Soc., 51, 2463 (1929).
333. Dermer, Dermer, J. Org. Chem., 7, 581 (1942).
334. Latimer, Bost, J. Am. Chem. Soc., 59, 2501 (1937).
335. Chen, Gross, J. Soc. Dyers Colour., 59, 144 (1943).
336. Huntress, Foote, J. Am. Chem. Soc., 64, 1017 (1942).
337. Donleavy, J, Am. Chem. Soc., 58, 1005 (1936).
338. Chambers, Walt, J. Org. Chem., 6, 376 (1941).
339. Allen, Frame, J. Org. Chem., 7, 15 (1942).
340. Allen, V a n A 1 1 a n, J. Org. Chem., 10, 1 (1945).
341. Phillips, Frank, J. Org. Chem., 9, 9 (1944).
31*
481 Гл. XVI. Приготовление производных
342. Evans, Dehn, J. Am. Chem. Soc., 51, 3651 (1929).
343- С h i a ri по и др., Anal. asoc. quim. argentine, 31, 72, 233 (1943); C. A., 38,
530 (1944); 39, 255 (1945).
344. Vonesch, Anal. farm, у bioquim (Buenos Aires), 14, 81 (1943); C. A., 39, 1430
(1945).
345. Chambers, Sherer, Ind. Eng. Chem., 16, 1272 (1924).
.'346. Hann, Keenan, J. Phys. Chem., 31, 1082 (1927),
347. Garner, J. Soc. Dyers Colour., 43, 12 (1927); 52, 302 (1936).
348. Whitmore, Gebhart, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 1 (1945).
: 349. Schmeiser, Jerchel. Angew. Chem., 65, 366 (1953).
;350. В г а у и др., Biochern. J., 46, 271 (1950); S a n, U 1 t e e, Nature, 169, 586 (1952);
Steel, Nature,. 168, 877 (1951); Robinson, Nature, 168, 512 (1951); L on-
gen e с к e r, 21, 1042 (1949); de Reeder, Anal. Chim. Acta, 8, 325 (1953)-
ГЛАВА
XVII
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МИКРО МЕТОДЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
При участии Ма Т. С.
I. ВВЕДЕНИЕ
Функциональная группа, или функция, органического вещества опре-
деляется как реакционноспособная группа в молекуле, с которой частично
связаны ее характерные свойства. Функция может представлять собой
один атом, или группу атомов, или же особый вид связи между атомами.
Открытие и характеристика органических веществ при помощи аналитиче-
ских методов, рассмотренных в гл. XIV—XVI, почти целиком основаны
на реакциях одной или нескольких функциональных групп, присутствую-
щих в молекуле. В настоящей главе кратко рассмотрены количественные
химические микрометоды, при помощи которых можно количественно опре-
делить функции или функциональные группы и тем самым установить
содержание компонента в образце или вывести заключение о структуре
органического вещества.
Методы анализа, предложенные для определения функциональных
групп в органических веществах, в настоящее время еще недостаточно
отработаны. Большинство методик разработаны для макроколичеств, т. е.
для выполнения их требуются образцы 10—30 ммолей, что в большинстве
случаев соответствует 0,5—1,0 г вещества. В настоящей работе такие методы
не будут обсуждаться. Большинство из них рассмотрено в обзорах Сиджа
[1] и Уайльда [2]. Особенно широко они рассматриваются в издающейся
серии «Органические анализы» [3].
Количество микрометодов определения функциональных групп неве-
лико. Из пятидесяти различных функций Нидерль и Нидерль [4] описы-
вают пять и кратко упоминают о двух. Стейермарк [51 приводит методы
определения четырех функций и коротко упоминает о семи функциях.
В опубликованной в 1924 г. книге Прегля [61 «Количественный органиче-
ский микроанализ» описаны три метода определения функциональных групп
(карбоксильной, алкоксильной и алкимидной), а в издании 1951 г. [7}
приведены методики для определения девяти функций, причем большинство
дополнительных методик определения функций не оценивается. При рас-
смотрении полумикрометодов Кларк [8] ограничился тремя функциями.
Микроколичественный анализ можно определить как анализ, где исполь-
зуются образцы 0,1—0,5 мэкв, а полумикрометод как метод, где исполь-
зуются образцы около 1 мэкв. Если для анализа объемным методом взят
0,1 мэкв, то на титрование его потребуется 10 мл 0,01 н. стандартного рас-
твора, а при использовании газометрического метода изменение объема
газа составит около 2 мл. Для этих целей имеются микробюретки емкостью
486
Г л. XVII. Количественные микрометоды определения групп
10 мл и микрогазометры емкостью 5—10мл с ценой деления 0,02 или 0,05 мл.
При применении такой аппаратуры, не требующей специальных при-
боров и аналитических весов с точностью до 0,01 мг, можно определить
функциональные группы в 0,1 мэкв образца.'
Как указывалось раньше, в большинстве методов количественного
определения функций используются образцы от 10 до 30 и более миллиэк-
вивалентов. Если имеется достаточное количество вещества, не следует
пытаться снизить величины навесок до микрошкалы, так как в связи
>с недостатками, присущими многим методикам, их точность значительно
ниже достижимой при обычном количественном неорганическом анализе.
Однако бывают случаи, когда желательно применить микро- или полумик-
роМетод. В некоторых случаях для определения микроколичеств можно
легко приспособить колориметрические методы, это особенно справедливо
для определения следов индивидуальных органических веществ. Если
этот метод применять для количественного анализа чистых образцов в мил-
лиграммовых количествах, то развивающаяся окраска обычно слишком
интенсивна для точного сравнения, если только конечный раствор не раз-
бавлен до большого объема, в случае чего необходимо принять в расчет
ошибки, вызванные разведением.
В следующем разделе рассмотрены недостатки, присущие общим коли-
чественным микрометодам определения функциональных групп, основан-
ных на химических реакциях.
II. ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С КОЛИЧЕСТВЕННЫМ ОПРЕДЕЛЕНИЕМ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
Основой всех химических количественных методов определения функ-
циональных групп является количественное определение соединений, обра-
зующихся или расходующихся при реакции вещества с реактивом. Опре-
деляемыми соединениями обычно являются кислоты, основания, окисли-
тели, восстановители, вода, газы, окрашенные комплексные соединения
и нерастворимые осадки. Источником большинства затруднений при орга-
ническом количественном анализе является хорошо известный факт, что
обычно невозможно подобрать экспериментальные условия, при которых
были бы исключены побочные реакции. Более того, если даже удается
исключить все побочные реакции, то скорость реакции между функциональ-
ной группой X в соединении R—X и реагентом Y зависит в большей степе-
ни от природы радикала R,TaK что общая реакция может быть применима
к ряду веществ гомологичного ряда, но не ко всем. Можно привести ряд
примеров из литературы для иллюстрации двух ограничений, которые
препятствуют достижению хотя бы удовлетворительной степени точности
при применении многих методик органического анализа.
Так, при определении ацетильных групп основой всех методов
является гидролиз соединения и определение количества выделяющейся
уксусной кислоты.
Обычно О-ацетильные соединения легче гидролизуются, чем N-ацетиль-
ные; ряд последних не гидролизуется полностью. В одной из ранних микро-
методик Кёгл 19] гидролизовал вещество кипячением со щелочью, затем
подкислял реакционную смесь фосфорной кислотой и титровал уксусную
кислоту в дистиллате. Помимо различной скорости гидролиза, было пока-
зано, что в дистиллате присутствует фосфорная кислота. Фрёйденберг
[10] ввел в качестве гидролизующего агента n-толуолсульфоновую кис-
лоту. Прегль и Солтис [11] модифицировали аппаратуру и применили
II. Проблемы
487
в качестве гидролитической среды н-толуолсульфоновую кислоту. Сабете
и Сивадьян [12] изучили применимость спиртового щелочного гидролиза.
Бредерек [13] видоизменил метод Фрейденберга и использовал для каж-
дого определения 60—80 мг образца. Фридрих и Рапопорт [14] тщательно
исследовали влияние сернистого и углекислого газов на анализ и ввели
йодометрический метод определения образовавшейся уксусной кислоты.
Модификация аппаратуры и метода была проведена Куном и Ротом [15],
которые гидролизовали образец метанольным раствором едкого натра;
подкисляли раствор серной кислотой и затем перегоняли. В этом методе,
однако, не исключена возможность ошибок за счет неполного гидролиза
образца и присутствия сернистого и углекислого газов.
Перкинс [16] в 1905 г. описал макрометод гидролиза ацетильных сое-
динений. Образец гидролизуют спиртовым раствором серной кислоты и об-
разовавшийся этилацетат отгоняют в избыток 0,5 н. раствора едкого натра
и после омыления сложного эфира избыток щелочи титруют. Этот метод
был изучен Филлипсом [17], который модифицировал его, применяя в каче-
стве гидролизующего агента n-толуолсульфоновую кислоту.
Бейли и Робинсон [18] предложили новую модификацию, не связан-
ную с отгонкой. Вещество (5—10 мг) кипятят 12—15 час. с 20 мл 0,04 н.
раствора едкого натра и затем избыток щелочи титруют 0,01 н. соляной
кислотой. Трудности при использовании этой методики связаны с неполным
гидролизом N-ацетильных соединений в условиях опыта.
Незначительная модификация аппаратуры для йодометрического опре-
деления, предложенная Элеком и Хартом [19], привела к получению более
точных результатов в случае ряда ацетильных соединений. В качестве
гидрализующего агента Видиц [20] предложил применять фосфорномолиб-
деновую кислоту в диоксане. Кроме того, Видиц предложил для титрования
уксусной кислоты смесь индикаторов, позволяющую вести титрование
в присутствии углекислого газа. Мерц и Кребс [21] сообщили о модифика-
ции метода Куна и Рота, а Сузуки [22] предложил модификацию . йодо-
метрического метода.
Полумикрометод определения ацетильных соединений, в особенности
О-ацетильных, описан Кларком [23]. Гидролиз вещества (10—20 мг) осу-
ществляют нагреванием его с 1 н. спиртовым раствором едкого кали. Реак-
ционную смесь разбавляют до определенного объема концентрированным
раствором сернокислого магния и небольшим количеством серной кислоты;
выделяющуюся уксусную кислоту отгоняют и дистиллат титруют 0,02 н.
раствором едкого натра, используя в качестве индикатора феноловый крас-
ный. Точность определения в большинстве случаев лежит в пределах 1%.
Усовершенствование аппаратуры и различных методов, рассмотрен-
ных выше, описана Либом [24, 25], Фридрихом [26] и Висенбергером
[27], который дал критический обзор различных микрометодов. Эти методы
рассмотрены недавно также Кайнцом [28]. Метод определения О-ацетиль-
ных соединений был модифицирован Купцом и Хадсоном [29], Вольфромом
и сотрудниками [30] и Алицино [31]. Поскольку большинство О-ацетиль-
ных производных легко гидролизуется, образец встряхивают при комнат-
ной температуре с 0,01 н. раствором едкого натра до окончания гидролиза;
избыток щелочи титруют 0,01 н. раствором серной кислоты, используя
в качестве индикатора феноловый красный. Генунг и сотрудники [32]
составили обзор микрометодов определения ацетильных групп в сложных
эфирах целлюлозы.
Из предшествующего краткого рассмотрения литературных данных
очевидно, что не существует единого общего метода определения ацетиль-
488 Гл. XVII. Количественные микрометоды определения групп
ных и ацильных групп в Любых соединениях. Гидролизующие агенты
(серная кислота, n-толуолсульфоновая кислота, спиртовые или водные рас-
творы едкого натра или едкого кали) следует выбирать с учетом природы
вещества. Например, если аппаратуру и микрометодику, разработанную
для ацетанилида с точностью 0,4—0,5%, использовать для п-оксиацетани-
лида, то ошибка обычно составит 3—5% или больше, если только не увели-
чить продолжительность нагревания вдвое. Если применить п-ацетамидо-
фенилацетат, то ошибка будет еще больше.
Трудности, обусловленные различной реакционноспособностью функ-
циональных групп в зависимости от связанного с ними радикала, можно
проиллюстрировать, кратко обсудив различные методы определения первич-
ных аминов. Очевидно, что в связи с разницей в основности алкил- и арил-
аминов нельзя применить общий ацидометрический метод при титрова-
ниях как в водной,- так и в неводной средах [33, 34]. То же относится и к
старым весовым методам, основанным на осаждении хлороплатинатов
и аурохлоратов или ртутных солей оснований. Большое число аминов
можно определить в микроколичествах методом Ван-Слайка, даже в при-
сутствии аммиака [35]; однако этот метод неприменим ко многим арилами-
нам. Ацетилирование уксусным ангидридом и определение образовавшейся
уксусной кислоты [36] или неизменившегося ангидрида для многих аминов
дает результат с точностью 0,5—1,0%; однако для других аминов были
получены заниженные результаты (на 10—20%). Кроме того, были описаны
другие методы определения аминов, а именно: а) весовое определение
в виде рейнекатов' [38—42]; б) реакция с избытком альдегида с образова-
нием шиффового основания и воды, которую определяют при помощи реак-
тива Фишера [37]; в) диазотирование избытком нитрита натрия и опреде-
ление неизмененного реактива [43, 44]; г) бромирование ариламинов [45];
д) реакция амина с пикрилхлоридом и определение образовавшегося хло-
ристого натрия [46, 47]. Точность, которую можно ожидать при определе-
нии любого первичного амина RNHa, даже по макрошкале варьирует от
0,5 до 10%.
III. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МИКРОМЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
Из рассмотрения методов, предложенных для определения ацетильных
и первичных аминогрупп, вытекают задачи, связанные с разработкой точ-
ных количественных микрометодов определения функциональных групп.
В настоящее время существуют критические оцененные количественные
микрометоды определения только для немногих функциональных групп.
Утверждение Сиджа [48], что «все макрометоды можно свести к микромето-
дам», пользуясь способами, описанными Бенедетти-Пихлером [49], являет-
ся, по мнению авторов и проф. Пихлера [501, только желанной целью.
Однако еще предстоит провести работу по приспособлению, модификации,
проверке и.критической оценке микрометодов определения функциональ-
ных групп. Во многих случаях приспособление и модификация означают
разработку почти совершенно новых методов. Авторы настоящей главы
ведут эту работу уже несколько лет, и полученные результаты приведены
в табл. 43, где обобщены полумикро- и микрометоды определения функцио-
нальных групп, описанные в литературе. В последнем столбце таблицы
приведены изучаемые в настоящее время методы. Авторы надеются, что
через 2 года эта работа будет закончена и опубликована.
Таблица 43
МИКРОМЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Полу микрометод (приблизительно 1 Л4экаа) Микрометод (приблизительно 0,1—05 мэкв)
ФуИНДИИ описанный в лите- ратуре® разрабатываемый методв
Ацетали Кислоты карбоновые сульфоновые и сульфиновые фосфоновые и фосфиновые фенолы енолы барбитуровые аминокислоты Активный Н Ацил Алкимид Алкоксил Амиды карбамиды имиды сульфамиды Основания первичные амины вторичные » третичные » N-гетероциклы алкалоиды Расщепление HJ [50] Алкалиметрия (не- водная) [51] Бензидиновые соли [53] LiAlH4 [55, 56] Алкалиметрия (вод- ная) [52] Газометрический [53, 54], Ван- Слайк Реактив Гриньяра [58, 57], газо- метрический Гидролиз [59—62] с алкалиметрией или йодометрией Расщепление HJ [63] Расщепление HJ [64, 65] 1. Выделение азота [60, 67] 2. Ацидиметрия (неводная) [68] 1. Расщепление HJ 2. Превращение в кар- бонил Алкалиметрия (невод- ная) Алкалиметрия (вод- ная) То же 1. Алкалиметрия (не- водная) 2. Бромирование Алкалиметрия (невод- ная) Алкалиметрия (невод- ная) Гидролиз и ионный обмен 1. Гидролиз 2. Выделение NH3 Алкалиметрия [(невод- ная) То же 1. Ацетилирование 2. Ацидиметрия (вод- ная и неводная) 3. Выделение азота 1. Ацетилирование 2. Ацидиметрия (не- водная) Ацидиметрия (не- водная) То же » »
Продолжение табл. 43
Функция Полумикрометод (приблизительно 1 мэкв3-) Микрометод (приблизительно 0,1—0 5 мэкв)
описанный в лите- ратуре^ разрабатываемый метод0
Карбонил
альдегиды Окисление Ag2O Окисление и арген- тометрия [70] 1. Окисление Ag2O 2. Присоединение бисульфита
кетоны Образование гидра- 1. Образование Оксимирование и алка-
зона [71] гидразона [72] 2. Оксимирование и определение pH [73] лиметрия
Углеводы Образование циан- гидрина [74] — Окисление КзРе(СМ)в
Эпоксиды 1. Окисление йодной кислотой 1. Окисление перйо- датом
2. Присоединение тиосульфата на- трия [76] — 2. Присоединение НХ
Эфиры
простые — Омыление [77, 78] Омыление в запаянной пробирке
глицерины — — Превращение в глице- рин
сложные эфиры — • — Неводное титрование
неорганических кислот Г идроксил
спирты Ацетилирование[85] Ацетилирование [861 Ацетилирование в за- паянной пробирке
гликоли Окисление йодной кислотой [87] — Окисление перйодатом
Изоцианаты Присоединение ами- на [88] 1. Присоединение амина 2. Реакция Гриньяра
Изопропилидин — Превращение в аце- тон [89] —
Метильная боковая цепь — Окисление до ук- сусной кислоты [90, 91]
Нитрилы — — 1. Реакция Гриньяра 2. Гидролиз
Нитросоединения и продукты восста- новления
нитро Восстановление SnCl2 [92] 1. Восстановление хлористым титаном 2. Восстановление оловом и кислотой
Продолжение табл. 43
Функция Полумикрометод (приблизительно 1 мэкв&) Микрометод (приблизительно 0,1—0 5 мэкв)
описанный в лите- ратуре^ разрабатываемый методв
нитрозо Восстановление HJ [93] — Восстановление HJ
азокси — — —
азо 1. Восстановление хлористым титаном 2. Разложение с вы- делением азота
соли диазония Выделение азота [94] — Выделение азота
гидразо — ”— Восстановление хло- ристым титаном
гидразино 1. Окисление йодом [95] — Выделение азота
2. Окисление суль- фатом меди [96] — —
гидроксиламины — — —
Перекиси 1. Восстановление HJ [97] 2. Восстановление — 1. Восстановление HJ 2. Восстановление
окисью мышьяка [98] — хлористым титаном
Соли
карбоновых кис- Неводное титрова- — Ацидиметрия (невод-
лот ние [99] ная)
аминов -— —* Алкалиметрия(водная и неводная)
четвертичные соли Титрование хлорной — Ацидиметрия (невод-
аммония кислотой [100] ная)
Сера
меркаптаны 1. Окисление J2 [79] 1. Расщепление HJ [63] Окисление J2
2. Осаждение мер- 2. Осаждение мер- —
каптидов серебра [80] каптидов сереб- ра [81]
сульфиды Окисление Вг2 [82] Окисление Вг2
дисульфиды То же Восстановление амальгамой цин- ка [83] —
сульфоксиды Восстановление хло- ристым титаном [84] — Восстановление хло- ристым титаном
изотиоцианаты '— — Присоединение амина
Соединения с ненасы- щенными связями
двойная связь 1. Гидрирование [ЮГ Гидрирование —
2. Бромирование [102' [103, 104]
тройная связь Образование ацети- ленидов серебра [Ю5] Образование ацети- ленидов серебра [Ю5] —
а мзкв—миллиэквивалент.
б В обзоре Штейнмана [106] можно найти литературу по микрометодам для индивидуальных
органических соединений.
в Метод проверен и применен на практике Черонисом и Ма и их студентами в Бруклинском
колледже Нью-Йоркского университета.
492 Гл- XVII. Количественные микрометоды определения групп
ЛИТЕРАТУРА
1. S i g g i a, Quantitative Analysis via Functional Groups, 2nd ed., Wiley, New
York, 1954.
2. W i 1 d, Estimation of Organic Compounds, Cambridge University Press, London,
New York, 1953.
3. Organic Analysis, Vol. I, Interscience; New York—London, 1953-
4. Niederl, Niederl, Micromethods of Quantitative Organic Analysis, 2nd
ed., Wiley, New York, 1942. z
5. Steyermark, Quantitative Organic Microanalysis, Blakiston Co., Philadel-
phia, 1951.
6. P r e g LF у 1 e m a n, Quantitative Organic Microanalysis, Blakiston, 1924.
7. P r e g LG rant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., Blakiston,
1951.
8. Clark, Semimicro Quantitative Organic Analysis, Academic Press, New York,
1943.
9. Kogi, Postowsky, Ann., 440, 34 (1924).
10. Freudenberg, Ann., 433, 230 (1923); Z. Angew. Chem., 38, 280 (1925).
11. Pregl, Soltys, Mikrochemie, 7, 1 (1929).
12. S a b e t a y, S i v a d j i a n, J. pharm. chim., 13, 530 (1931).
13. Bredereck, Angew. Chem., 45, 241 (1932).
14. Friedrich, Rapoport, Biochern. Z., 251, 432 (1932).
15. Kuhn, Roth, Ber., 66, 1274 (1933).
16. Perkins, J. Chem. Soc., 87, 107 (1905).
17. Phillips, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 6, 321 (1934).
18. Bailey, Robinson, Mikrochemie, 15, 233 (1934).
19. E 1 e k, Harte, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8,‘ 267 (1936).
20. V i d i t z, Mikrochemica Acta, 1, 326 (1937).
21. Merz, Krebs, Ber., B71, 302 (1938).
22. Suzuki, J. Biochern. (Japan), 27, 367 (1938).
23. C 1 a r k, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 487 (1936); 9, 539 (1937); 17, 334 (1945).
24. Lieb, Soltys, Mikrochemie, Molisch, Festschrift, 290 (1936).
25. Lieb, H u г к a, Mikrochemie, 29, 258 (1941).
26. Friedrich, Sternberg, Biochern. Z., 286, 20 (1936).
27. Wi e sen be rge r, Mikrochemie, 30, 241 (1942); 33, 51 (1947).
28. К a i n z, Mikrochemie, 35, 400 (1950).
29. Kunz, Hudson, J. Am. Chem. Soc., 48, 1978 (1926).
30. W о 1 f г о m и др., J. Am. Chem. Soc., 58, 490 (1936).
31. A 1 i c i n o, Anal. Chem., 20, 590 (1948).
32. Genu ng и др., Ind. Eng. Chem., 13, 369 (1941).
33. Foreman, Biochern. J., 14, 451 (1920).
34. Keen, Anal. Chem., 24, 564 (1952).
35. Cheronis, Kowitz, неопубликованные данные.
36. О g g и др., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 17, 394 (1945).
37. Mitchell и др., J. Am. Chem. Soc., 66, 1662 (1944).
38. D a ns i и др., Ann. chim. applic., 22, 561 (1932).
39. H a n t z s c h, С a r 1 s о h n, Z. anorg. Chem., 156, 199 (1926).
40. Hein, S e g i t z, Z. anorg. Chem., 158, 153 (1926).
41. R о s e n t h a 1 e r, Arch. Pharm., 265, 319 (1927).
42. D u q u e n о i s, Faller, Bull. soc. chim., 6, 998 (1939).
43. L e e, J ones, Ind. Eng. Chem., 16, 930, 948 (1924).
44. S i n g h и др., J. Indiana Chem. Soc., 15, 416 (1938); 19, 349 (1942).
45. Wil d, Estimation of Organic Compounds, Cambridge, 1953, p. 179.
Литература
493
46. Linke и др., Вег., 65, 1280 (1925).
47. S р е п с е г, В г i m е 1 у, J. Soc. Chem. Ind., 64, 53 (1945).
48. S i g g i a, Quantitative Organic Analysis via Functional Groups, 2nd ed., Wiley,
New York, 1954, p. 2.
49. Benedett i—P i c h 1 e r, Introduction to the Microtechnique of Inorganic
Analysis, Wiley, New York, 1942.
50. Hoffman, W о 1 f г о m, Anal. Chem., 19, 225 (1947).
51. S i g g i a, S t a h 1 в кн. S i g g i a, Quantitative Analysis via Functional Groups,
2nd ed., Wiley, New York, 1954, p. 56.
52. P r e g 1-G rant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., Blakiston
Philadelphia, 1951, p. 163.
53. Cheronis, Spitzmueller, J. Org. Chem., 6, 349 (1941).
54. Shiraeff, Am. Dyest. Rep., 37, 177, 411 (1948).
55. H о c h s t e i n, J. Am. Chem. Soc., 71, 305 (1949).
56. Z a u g g, H о г г о m, Anal. Chem., 20, 1026 (1948).
57. P r e g 1-G r a n t, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., p. 168.
58. Organic Analysis, Vol. I, Interscience, New York—London, 1953, p. 161.
59. Pregl-Grant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., p. 199.
60. E 1 e k, H a r t e, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 8, 267 (1936).
61. Schoni ger, Lieb, Ibrahim, Mikrochim. Acta, 1954, 96.
62. Wiesenberger, Microchim. Acta, 1954, 127.
63. Pregl-Grant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., p. 194.
64. Pregl-Grant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th ed. p. 182.
65. Organic Analysis, Vol. I, Interscience, New York—London, 1953, pp. 83—87, 105 —
111.
66. Pregl-Grant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., p. 177,
67. К a i n z, Mikrochim. Acta, 1953, 347.
68. Keen, Anal. Chem., 24, 564 (1952).
69. Siggia, Segal, Anal. Chem., 25, 640 (1953).
70. Bailey, Knox, J. Chem. Soc., 1951, 2741.
71. Iddles,. Jackson, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 6, 454 (1934).
72. Schoniger, Lieb, Gass n e r, Mikrochim. Acta, 1953, 434.
73. Roe, Mitchell, Anal. Chem., 23, 1758 (1951).
74. M i 1 i t z e r, Arch. Biochern., 9, 91 (1946).
75. Eastham, Latremouille, Can. J. Res., B28, 264 (1950).
76. Ross, J. Chem. Soc-, 1950, 2257.
77. F u r t e r, Helv. Chim. Acta, 21, 601 (1938).
78. Va net ten, Anal. Chem., 23, 1697 (1951).
79. Kimball, Kramer, Reid, J. Am. Chem. Soc., 43, 1199 (1921).
80. M a 1 i s о f f, A n d i n g, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 7, 86 (1935).
81- Kolthoff, Harris, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 18, 161 (1946).
82. Siggia, E d s b e r g, Anal. Chem., 20, 938 (1948).
83. Kolthoff, May, Morgan, Laitenen, O’B r i e n, Ind. Eng. Chem.,
Anal. Ed., 18, 442 (1946).
84. Barnard, Hargrave, Anal. Chim. Acta, 5, 536 (1951).
85. Ogg, Porter, Willits, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 17, 394 (1945).
86. Peterson, Hedberg, Christensen, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed.,
15, 225 (1943).
87. Pohle, Mehlenbacher, Cook, Oil & Soap, 22, 115 (1945).
88. Siggia, Hanna, Anal. Chem., 20, 1084 (1948).
89. Pregl-Grant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., p. 207.
90. Pregl-Grant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English ed., p. 206.
91. C a m p b e 1 1, Morton, J. Chem. Soc., 1952, 1693.
494
Гл. XVII. Количественные микрометоды определения групп
92. Н i п к е 1, А у 1 i n g, Waters, J. Chem. Soc., 1939, 403.
93. Lobunets, Gortinska, Univ, etat Kiev Bull., Sci. Rec. chim., 4, 37 (1939).
94. S i g g i a, Quantitative Analysis via Functional Groups, 2nd ed., p. 124.
95. Rosin, Reagent Chemicals and Standards, Van Nostrand, New York, 1939, p. 194.
96. S i g g i a, Quantitative Analysis via Functional Groups, 2nd ed., p. 122.
97. К о к a t n u r, J e 1 1 i n g, J. Am. Chem. Soc., 63, 1432 (1941).
98. S i g g i a, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 19, 827 (1947).
99. P a 1 i t, Anal. Chem., 18, 246 (1946).
100. Pifer, Wollisch, Anal. Chem., 24, 300 (1952).
101. Savacool, Anal. Chem., 24, 714 (1952).
102. Lucas, Pressman, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 10, 140 (1938).
103. P r e g 1-G rant, Quantitative Organic Microanalysis, 5th English Ed., p. 215.
104. Ogg, Cooper, Anal. Chem., 21, 1400 (1949).
105. A 1 t i e r i, in Gas Analysis and Testing of Gaseous Materials, American Gas Asso-
ciation, New York, 1945, p. 330.
106. Steinman n, Mikrochimica Acta, 602—636 [(1953).
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Аббе 160, 161
Абдерхальден 12, 47, 48
Адамс 196, 205
Адати 425
Азингер 222
Алицино 487
Аллен 108
Алуиз 168, 169
Альбер 13, 75, 80, 82, 92, 106, 123,
155, 156, 160, 161
Андерсон 151
Андлер 276
Аншютц 121, 122, 123
Апсон 99
Арндт 212, 256
Ассинг 158
Б
Бабкок 65, 67
Баллок 438
Барбур 155
Барджер 179
Баркенбус 54
Баркер 108
Барль 127
Б атт 80
Баумгартнер 202
Бауэр 158
Бахман 206
Бейкер 54
Бейли 35, 155, 487
Бейльштейн 369
Бейсвангер 221
Бекке 162, 165
Бекман 152, 166, 170, 171, 173
Белчер 370
Бенвенгнин 77
Бенедетти—Пихлер 13, 45, 46, 99, 105,
153, 488
Бенедикт 387, 388, 401, 402
Бенсон 176
Бергман 441
Бергманн 44
Беренс 12
Беренс-Клей 449
Берк 54
Бернал 158 .
Бернот 123
Бернхауэр 66
Бертон 25
Бестиан 339, 340, 341
Бёме 168
Билс 344
Бланк 121, 155, 158, 176
Блаунт 80
Блаут 205
Блом 161, 355
Блох 314
Бобранский 171
Борицкий 12
Бост 456, 462
Боуэр 54
Браддок 143
Брайант 160, 161, 443
Брандштеттер 143, 168
Браун 207, 403
Браунинг 80
Брукс 97
Буго 204
Бухер 206
В
Вавулис 257
Вагнер 68, 155
Вазицкий 80
Ван-Брюгген 334
Ван-Слайк 488
Вейсман 444
Вейчер 403
Векслер 35
Венце 449
Вернер 74
Вигре 56, 66
Видиц 487
Видмарк 97
Видмер 56
Виланд 206
Вильсон 13, 368, 370
Вильямс 328, 344
Висенбергер 487
Волластон 11
Вольф 213
Вольфром 487
Ворхис 196
Вуд 119, 309
Вульф 121
Г
Гамильтон 155
Ган 212
Ганц 403
496
Именной указатель
Гарсиа 153
Гебхарт 473
Генунг 487
Герделер 365
Гетлер 63, 77
Геттенс 80
Гилбк 130
Гилкрист 123
Гиллис 379
Гильмонт 97
Гинсберг 434
Гитейман 444
Глик 95
Гольдбаум 77
Гольдберг 206
Горбах 80, 96
Горман 403
Горо 468
Гофман 77, 176, 276
Графф 121
Груттеринк 12
Гулд 63, 65, 67
Густавсон 153
д
Дабе 108
Да кус 105
Данбар 35
Даниэльсон 82
Данкан 143
Данненберг 403
Дармштедер 12
Даузард 121
Девор 444
Дейвидсон 155, 352, 370, 374, 389
Дейвис 205
Ден 444
Дениже 449
Деннис 127, 128, 129, 130
Дерибере 403
Дернбах 79
Дёберейнер 11, 12
Дё-Врие 403
Джакомелло 403
Джексон 228
Джелли 160, 161, 162, 355, 403
Дженнингс 339
Джефферсон 158
Джилман 468
Джонс 119, 127, 128, 129, 167, 202
Джонсон 77
Джордан 96
Диккенс 35
Димрот 225
Диц 104
Добен 310
Домгерген 365
Донау 13, 14
Доннэ 355
Дрейдинг 206
Дрейсбах 155
Дьерасси 240
Дьюк 431
Дьянг 104
Дю-Виньо 309
Дюкло 379
Дюма 176
Ж
Жуньо 166
3
Зейкель 246
Зелинский 220
Земани 403
Зервас 441
Зигнер 179
Зинти 246
И
Инг 44
Инглиш 43
Ипатьев. 220
Ирасек 213
Иреланд 438
Истмен 159
К
Кайнц 487
Кальвин 310, 312
Камен 108
Камм 352, 370
Каннингем 97
Каннон 204
Караш 290
Каррер 240
Кассиди 104
Кастль 143
Катлен 204
Кахан 122
Кей 177, 426 .
Кейли 158
Кейс 95
Кейсон 202
Келлер 168
Кемпбелл 143, 352
Кемпф 72, 77
Кетчум 171
Кёгл 486
Кижнер 213
Кинан 473
Кирк 13, 82, 92, 94, 96, 97, 99, 101,
105, 438
Кирхенштейнер 206
Китсон 171, 173
Клапрот 11
Кларк 77, 105, 168, 179, 426, 485, 487
Клаудер 99 '
Клейн 74, 444, 449
Клеман 12
Клемменсен 211
Клемо 193, 206, 213
Кобурн 233, 238
Ковиц 123, 227, 357
Именной указатель
497
Коггешел 403
Колгрейв 80
Коллинс 122, 344
Колсон 171
Кон 453
Конклин 176
Конуэй 97
Котрелл 171
Коуджешедл 216, 281
Кофлер 78, 79, 123, 124, 126, 1&7, 129,
130, 132, 135, 136, 137, 144, 146, 162,
164, 165, 168, 353, 354, 355
Кофлер 144, 353, 354, Крауфорд 221 Крафтс 246, 385 Кребс 487 355
Крейг 38, 43, 63, 79, Крейг 79, 82, 350 Крог 95, 96 Кромптон 344 Кроненталь 359 Кроу 158 Кроуфут 158 Куакенбуш 35 Кук 54, 212, 213 Кульман 127 Кун 487 Кунц 487 Кутбертсон 438 Куэне 444 Л Лакурт 438 Ла-Мер 158 Лангем 298 Ланкельм 54 Лардон 206 Ларсен 438 Ласковский 468 Ласло 68, 99 Левин 54, 196, 198 Лекки 54 Либ 487 82, 350
Линдерстрём-Ланг 13, Литтон 403 Лобенштейн 211 Лозин 264, 268 Локкеман 211 Лонг 54, 55 Лонгтин 158 Лоскалзо 99 Лундбак 96 Луэр 93 Льюис 54 Люди-Тенгер 130 95, 97, 101, 155
Мак-Леод 317
Мак-Фарлан 97
Мак-Эльвейн 352
Малисса 379
Маллен 456
Малликен 352
Маллис 13
Манних 274, 275
Марберг 74
Маркграф 11
Маркли 120, 121
Мартин 211
Матас 143
Махони 61
Мейер 176, 221
Мейсон 12, 354
Мейстер 206
Мелош 80
Мензис 152, 171, 173
Меррей 298, 344
Мерц 487
Мидлтон 352
Миллон 396
Милнер 171
Миттенцвей 213
Митчелл 139, 171, 173, 354, 44ч
Мицусима 403
Мозинго 204
Молиш 395, 444
Мор 95
Мортон 61
Мот 176
Мульден 12
Мур 44
Н
Нар агон 54
Наш 176
Нейман 211
Нельсон 104, 221, 468
Несслер 384
Нидерль 176, 177, 179, 485
Нидерль 485
Николс 160, 162
Николь 353
Ниманн 63, 65, 369, 370
Нифонтова 335
О
Окума 468
Ольберг 220
Омлер 171
Орчин 217, 218
Освар 108
М
Ма 29, 45, 46, 48, 102, 105, 127, 491
Маги 171
Майерсон 403
Макенн 127
Мак-Крон 135, 136, 150, 353, 354, 356
1/132 Заказ № 1 1 9
П
Пайне 220
Пантинг 340
Паркс 426
Парнас 68
498
Именной указатель
Парр 370 Пейдж 85 Пек 403, 438 Перкинс 487 Пибл 403 Пикок 355 Пирани 317 Пирш 166 Пихлер 488 Платнер 206, 213 Плейн 432 Подбильняк 54, 56, 57, 304 Пост 43 Поцци-Эско 68 Прегль 9, 13, 46, 94, 170, 171, 173,485, 486 Прелог 204, 206 Престон 212 Пульфрих 160, 161 Путнам 225 Пью 403 Росуэлл 35, 54 Рот 487 Ругли 211, 213 Ружичка 202, 206, 255, 305 Руи 369 Руссо 121 С Сабелледи 99 Сабете 487 Савой 198, 217 Сальвиони 92 Сандо 120 Саутерн 403 Свифт 369 Святославский 151 Селкер 54 Сивадьян 487 Сиволобов 152 Сидж 485, 488 Сильверман 205
Р Симонс 176 Скау 27, 33, 34, 43, 118 Скотт 339
Рабджон 226 Рабинович 101 Райс 256 Райт 84, 160, 171, 173 Рандалл 158 Рапопорт 487 Распайль 11, 12 Раст 36, 166, 167, 168, 179 Рауль 167, 176, 181 Реберг 97 Редеманн 63, 256 Резек 170 Рей 202 Рейд 202, 310 Рейнмут 290 Рейнш 12 Рейпер 213 Рейхштейн 206 , 260 • Ренар 12 Ретжерс 158 Ригель 221 Рид 13 . Рис 36 Риттенберг 309 Риттер 403 Рихе 171, 173 Рихтер 12 Рицер 66 Слотт 80 Смит 85, 92, 152, 168, 171, 224, 403 Снайдер 204 Соботка 176 Сокслет 80, 108, 298 Солтис 76, 486 Соммерхальтер 176 Спенсер 204 Спис 179 Спицмюэллер 275, 278 Стейн 44 Стейрмарк 485 Стенгер 369 Стенн 213 Стефенс 179 Стинбок 35 Сток 96, 101 Стон 370 Странский 132 Стренг 12 Сузуки 487 Суон 193, 206 Сухард 171 Сьютер 270 Т
Робертс 256 Робинсон 487 Роз 54, 55 - Роз 54 Розенблюм 153, 154 Розенбуш 12 Розенмунд 202 Розенталер 352 Рок 403 Роллер 92 Ронигер 213 Ронцио 40, 76, 84, 298, 328, 344 Тейлор 176 Тест 108 Тиде 12 Тидке 168 . Тиле 120, 122, 126, 127, 128 Тиммерманс 159, 160 Типсон 20, 73 Титус-.80. Тодд 58 Толберт 344. Толленс 399, 401, 425 ' Томсон 96
Именной указатель
499
У
Уайльд 485
Уайльде 212
Уайт 122
Уайтт 25
Уиллард 143, 155, 158, 176
Уиллер 167
Уилсон 160, 171
Уитмор 473
Уитт 143
Улих 35
Умбергер 77
Унтерцаухер 365
Уокер 438
Уолш 127
Уорд 256
Урбан 104
Уэйкхэм 118
Уэйман 84
Уэлш,анс 54, 55
Уэрмли 12
Ф
Файн 63
Фанг 168
Фейгль 13, 113, 367, 379, 425, 432, 444,
468
Фелинг 387, 388, 402
Фенгер-Эриксен 158
Физер 205, 212, 225, 305
Филл 96, 101
Филлипс 487
Фишер 79, 128, 153, 155, 160, 162, 213,
488
Флашка 99
Фолкерс 204
Форман 298, 344
Франсис 122
Фредериксон 403
Фредиани 162
Фрёйденберг 486, 487
Фридель 127, 246, 385
Фридрих 43, 84, 487
Фриклингер 12
Фултон 80
Фьюзон 123, 352, 370
Фюрст 213
X
Хадсон 487
Халлер 104, 121
Халлет 171
Хальбан 168
Хан 367, 379, 473
Хантресс 123, 352
Хардеггер 206
Хармс 403
Харт 153, 487
Хартинг 12
Хартлей 340
Хартуэлл 122
Хаусхофер 12
Хевер 213
Хейлброн 123
Хейман 369
Хейс 153, 154
Хельвиг 12
Хельферих 250
Хендерсон 143
Хендрикс 158
Хермане 77
Хершберг 120, 121,. 122, 202, 205, 212
Хеслоп 224
Хехт 13, 14
Хёльцле 211, 213
Хинсберг 383
Хиппенмейер 130
Хирш 31, 34
Ходжсон 205
Хойер 179
Холцман 63, 65
Хольтер 95, 97, 101
Хоскинс 68
Хофер 403
Хохберг 158
Ц
Цейзель 385
Циглер 240
Ч
Чамберс 473
Чамлер 130, 146
Черонис 54, 56, 68, 122, 123, 196, 198,
213, 216, 217, 227, 233, 238, 257, 264,
268, 275, 276, 278, 281, 352, 357, 359,
370, 402, 411, 453, 491
Чиной 96
Чифонелли 105
Чокинэ 155
Ш
Ша 168
Шабрие 204
Шамо 12, 354
Швейцер 225
Шенк 45, 48, 102, 105, 127
Шерер 473
Шехтер 121
Шёнигер 105
Шифф 392, 396
Шицлейн 12
Шмидт 12, 240
Шмитт 171
Шнейдер 13, 153, 168, 352, .
Шнурман 403
Шонгеймер 309
Шорландер 97
Шорль 12
Шоттен-Бауман 433
Шоу 305
32
500
Именной указатель
Шпильман 202 Шрадер 66 Шрайнер 123, 352, 370 Штаудингер 352, 370 Штейман 491 Штелер 12 Штенхауэр 449 Шютце 365 Эйрин 350 Элек 43, 487 Эмих 11, 12, 13, 25, 61, 97, 153, 155, 364 Эмме 42 Энтрикин 54, 68, 122, 123, 352, 370, 411 Эрдёш 68, 105 Эрсков 97
Э Ю
Эберхардт 176 Эверсол 1'55 Эгли 104 Эдер 74, 77 Эйв 260 Эйгенбергер 43 Эйран 453 Юэлл 54 Я Якобсен 221 Янг 168, 176 Янкуич 310
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Аденин, получение 305
Адипиновая кислота
получение 225
п-толуидид 538
циклизация 306—307
эфиры 258, 456—457
Адсорбенты
колонка, разделение углеводородов
465
разделение нитросоединений 468—469
Адсорбция 85
вытеснительная 355
Азины в реакции Вольфа—Кижнера 213
Азокрасители
определение молекулярного веса 167
хроматография 470
Азоксисоединения
гидрирование 199, 204
количественное определение 490
проба 381, 399
характеристика 470, 472
Азосоединения
восстановление 204, 275
количественное определение 490
окисление 227
получение 208
пробы 381, 399
характеристика 470, 472
Азот N15 314, 338—339
пробы 366—367, 370
Азотистая кислота
с нитратом ртути, проба 381, 382,
396, 422
проба 381, 382, 395—396, 422
Азотистоводородная кислота как амини-
рующий агент 275, 276, 283
Азотная кислота
как окислитель 224—225
получение 100%-ной 266—267
Акролеин, 2,4-динитрофенилгидразон 427
В,Ь-Аланин, получение 275, 277
Ализарин, нитрование 269
Алкилбензолы
4-ацетаминопроизводные 264—265,
465, 467
2,4-динитрофенилсульфиды 465, 466
нитрование 264, 269, 465—466
окисление 465
сульфохлорирование 270, 271
N-Алкил-п-бромбензолсульфо-п-ани-
зидид, получение 462
Алкилдитиокарбаматы 432
1/2 32 Заказ № 119
Алкилирование
гидразобензола 205
п-нитробензанилида 212
Алкилксантаты калия, образование 402—
403
Алкилнитраты, получение производных
456
Алкилнитриты, получение производных
456
Алкилсульфаты как этерифицирующий
агент 254, 255, 258
Алкимидная группа, количественное оп-
ределение 485, 489
Алкоголяты 212—213, 356, 402
Алкоксигруппа
количественное определение 485, 489
проба 381, 382, 385
Аллопрегнантриол-3,17,20, окисление 228
Аллопрегнон-21-карбоновая кислота, ме-
тиловый эфир 206
Альдегиды
алифатические 388, 401
ароматические 392, 401
— микрооткрытие 428, 430
восстановление 199, 204, 209—210,
212—213, 276
гидразоны замещенные 425—426
гидрирование 199
количественное определение 490
метоновые производные 394, 425,
428—429
----- хроматографическое открытие
430
окисление 216, 226—227, 425
получение 202—204, 207, 212—213,
221
пробы 381, 386, 388, 391, 392, 393,'
394, 396—399, 400—402
производные 425—429
семикарбазоны 407—409, 425, 426—
429
Алюминий хлористый в пробе на бензоль-
ную структуру 381, 382, 385—386,
431, 465
Амиды 448—451, 454, 471
восстановление 207—208
гидролиз 259, 260, 430, 431
количественное определение 489
пробы 381, 384, 389—391, 393
производные 430—431
н-Амиламин
получение 277
— N-н-амил-М'-фенилтиомочевины
436—437
502
Предметный указатель
н-Амилмеркурхлорид, получение 464—
465
б-Амилбарбитуровая-С^4 кислота, полу-
чение 337—338
Аминирование 274—383
аммонолизом галоидных соединений
275, 276—278
восстановлением различных соедине-
ний 208, 275, 276, 279—282, 471—472
декарбоксилированием 276, 278, 283
эфирами 275, 278—279
2-Аминоазобензол, восстановление 211
я-Аминобензальдегид 392
о-Аминобензиловый спирт, получение
210—211
я-Аминобензойная кислота, получение
290
Аминобензолсульфамид, окисление 228
а-Амино-н-валериановая кислота, по-
лучение 277
2-Аминогидразобензол. получение 211
Аминогруппы
ацилирование 247
замещение галоидом 242—244
— гидроксила 275
проба 422
Аминокислоты
проба 395
производные 438—443
серусодержащие 442
хроматографическое открытие 441 —
443
Аминокоричная кислота, получение 205
а-Аминомасляная кислота, получение 277
1-(Аминометил)циклогексанол, получе-
ние 206
Аминонафталины, получение 275
1-Аминонафтол-2, окисление 227
Аминонафтосульфокислота, микроскопи-
ческие и оптические свойства про-
изводных 473
Ампноспирты 432
окисление 230
4-Амино-2-фенилхинон, получение 275
Аминофенолы
окисление 227
получение 201, 275, 423
проба 381, 401
Аминохинолины
замещенные, идентификация 356
получение 275
Г<-(р-Аминоэтил)морфолин 456
Амины
алифатические 387, 401, 431, 432,
433—434, 436, 488
ароматические 387, 388, 432, 433,
434—435, 454, 455, 456, 473, 474
ацетилирование 332, 432, 433
бензоилирование 433—434
вторичные 431, 432, 434, 437, 489
— пробы 381, 383—384, 399—401
диазотирование 284—288, 388, 431,
488
количественное определение 487—489
микроразделение 435—436
первичные 431, 432, 434—437, 487—489
— пробы 381, 383—384, 387—388, 401
производные 383—384, 431, 432,
434—438, 439
соли 393, 432, 475, 490
третичные 432—433, 434—437, 489
— пикраты 433, 435, 437
— пробы 381, 383—384, 388
— четвертичные аммониевые соли
432, 433, 437, 489
хроматографическое отделение 363,
468
Ангидриды кислот
ацилирование 246, 247, 249—254, 432,
433
восстановление 208
пробы 381, 389—391, 398
производные 455
этерификация 254
Анетол, бромирование 237, 460
п-Анизилуретаны 417
Анилиды 448—451, 455, 461, 470
проба 430
Анилин
бромирование 237—238
диазотирование 285, 286, 287
получение 280—281
производные, проба 394, 397
соли сульфокислот 473, 474
Анисовая кислота
восстановление 202
гидролиз 260—261
получение 290
я-Анисовый-С11 альдегид, получение 202
Антраниловая кислота
восстановление 210—211
йодирование 243
меченная С14, получение 332—334
получение 290 -
хлорирование 242
Антрахинон
а-алкилтиоэфиры 473
восстановление 212
получение 191, 223
сульфирование 271
а-сульфокислота
— соли 271, 473
— хлорирование 240
Антрацен
ацетилирование 253—254
окисление 223
пикрат 465
получение 212, 221
Антрон
восстановление 212
проба 381, 382, 386, 444
D-Арабиноза
проба 394, 398
производные 446, 448
Арилоксиуксусные кислоты 423
о-Ароилбензойные кислоты, получение 465
Ароилхлориды
получение хлорангидридов кислот
234—235
реактивы на аминокислоты 439
— на амины 432, 433—434
Предметный указатель
503
Ароматические соединения
гидрирование боковой цепи 206
— ядра 199, 206
нитрование 264—269
окисление боковой цепи 223—224
проба на ядро 381, 386
сульфирование 270—272
Аскорбиновая кислота 354
идентификация 357
1-Аценафтальдегид 202
1-Аценафтен, окисление 225
Аценафтол-7, получение 225
Ацетали
гидролиз 259, 425, 429
количественное определение 489
проба 381, 391
производные 429
Ацетальдегид
2,4-динитрофенилгидразон 426
окисление 226
проба 394
м-Ацетамидофенилацетат 488
Ацетамиды, получение 432
и-Ацетаминобензолсульфамид, полу-
чение 252
Ацетаминомалоновый эфир, получение
275, 278—279
Ацетанилид
бромирование 241
гидролиз 260, 431
сульфохлорирование 270
9-Ацетилантрацен, получение 253—254
N4-Ацетил-3,5-дихлорсульфаниламид, по-
лучение 253
Ацетилен-С14
анализ 335—337
получение 334, 335—336
— аппаратура 335, 336
Ацетилены
гидратация 466
количественное определение 491
производные 466
Ацетилирование
аминов 332, 432, 433, 488
аминокислот 246—249, 439
антрацена 253—254
ацетилхлоридом 219, 247, 253, 432
3,5-дихлорсульфаниламида 246, 252—
253
миндальной кислоты 249
оксиаминокислот 247
спиртов 490
тиофена 253
уксусным ангидридом 246, 247, 249—
251, 261, 433, 488
фурилового спирта 246
М4-Ацетилсульфаниламид, получение 252
№-Ацетилсульфанил амиды, получение
253
О,Ь-М-Ацетилфенилаланин, получение
279
Ацетилхлорид
как ацетилирующий агент 247—249,
253—254, 432
этерификация спиртов 383, 389—391
Ацето-о-броманилин, получение 433
п-Ацетобензойная кислота, получение
260—261
З-а-Ацетокси-12-кетонорхоланатовая кис-
лота, метиловый эфир, гидрирова-
ние 206
Ацетоксим, восстановление 282
3-а-Ацетокси-11-а-оксинорхоланат, полу-
чение 206
3-|3-Ацетокситио аллохолановая кислота,
хлорангидрид, восстановление 204
3-Р-Ацетоксиэтио ал лохо л анил-( 17)-карби-
нол, получение 204
Ацетоминдальная кислота, получение 249
Ацетон
2,4-динитрофенилгидразон 426, 427
получение 222
проба 394, 401
семикарбазон 427
Ацетонитрил, гидрирование 276, 281
Ацето-п-толуидид, получение 431
Ацетофенон
окисление 226
фенилгидразон 425
хлорирование 233
циклизация 307
9-Ациламидоксантены 430
Ацилирование 246—254
аминов 431, 432, 433—436
аминокислот 247—248, ,438—440
ангидридами кислот 246, 247, 249—
253, 432, 433
ацилалкилкарбонатами 247—248
катализаторы 247
сахаров 250—251
сульфаниламидами 252—253
углеводов 250—251, 445
углеводородов 465—466
фенолов 423—424
хлорангидридами кислот 246, 247—
254, 430, 431, 432, 433—436, 439—
440, 445, 449—450
холестерина 249
N-Ацилфталимиды 430
Б
Барбитураты, производные 430
Барий
карбид С*|, получение 334—335
карбонат С14 310, 330—337
Бекке явление 162—165
Бекмана микротермометры 152, 166,
170—173
Бельштейна проба 369
Бенедикта реактив 378—388, 401, 402
Бензальдегид, гидрирование 204, 206
21-Бензальпрегнандион, получение 191,
223
21-Бензальпрегнанол-3(а)-он-20, окисле-
ние 223
Бензамидомалоновый эфир как амини-
рующий агент 275
Бензамиды
замещенные, производные аминов 432,
469
32*
504
Предметный указатель
производные бензонитрила 471
Бензанилид
восстановление 211
для калибрования термометров 149
1,2-Бензантр анил- 10-ацетат, получение
306
Бензантрацен, восстановление 205
1,2-Бенз-10-антрон, восстановление 212
Бензгидрол, получение 201
Бензидин
в пробе на NiO3 384
производные 435
Бензиламина соли, производные карбо-
новых кислот 449, 452
Бензилацетаминомалоновая кислота, ди-
этиловый эфир, получение 279
Бензилацетат, получение 226
Бензилацетон, восстановление 204
Бензилбромид, из толуола 240
Бензилсалицилат, гидролиз 261—262
S-Бензилтиомочевины производные
спиртов 417
сульфокислот 472—473
S-Бензилтиуронийхлорид 474
Бензилхлорид
S-алкилизотиомочевины пикрат 463
получение 232, 234
Бензимидазолы, производные моносаха-
ридов 445
Бензоила перекись, катализатор хло-
рирования 232, 234
Бензоилхлорид
в восстановления пробе 383, 399
как этерифицирующий агент 257
Бензойная кислота
возгонка 74, 353
в калибровании термометров 123—125
меченная в кольце 311
получение 291, 296—297
— меченной С14 330—331
Бензол
меченный в кольце 311
получение 220
как растворитель в эббулиоскопи-
ческом определении мол. веса 173, 174
Бензолсульфамиды 432
Бензолсульфогидроксамовая кислота, в
пробе 381, 382, 386, 425
Бензолсульфохлорид 383—384
Бензольные соединения, проба 381, 382,
385—386, 431, 465
Бензонитрил
получение 287
— производных 471
Бензофенон
восстановление 201
проба 393
Бисульфита натрия проба 381, 382,
400, 425
Бициклодекан, получение 213
Бициклодеканон-9-семикарбазон, восста-
новление карбонила 213
Блоки металлические с обогревом 127—
130
Бром
присоединение к олефинам 466
проба 368
в пробе 381, 382, 386—387, 399
/i-Бромазобензолы 472
п-Броманизол 297
о-Броманилин, ацетилирование 332, 433
взаимодействие с нитрозосоединения-
ми 472
N-Бромацетамиды, 241
ле-Бромбензазиды, взаимодействие с ами-
нами 430
n-Бромбензойная кислота 450
n-Бромбензолсульфамиды аминов 432, 434
а-Бром-н-валериановая кислота, полу-
чение 239
а-Бромизовалериановая кислота, полу-
чение 239
Бромирование
ариламинов 488
ароматических эфиров 457, 460—461
бромсукцинимидом 240, 241
в количественном определении функ-
циональных групп 488—491
молекулярным бромом 236—239
перекисью водорода и НВг 239
селективность 240
фенолов 423
сс-Бромкапроновая кислота, получение
239
З-Бромкарбазол, получение 240, 241
а-Бромкротоновая кислота, метиловый
эфир, получение 240
а-Броммасляная кислота, получение 239
Бромнафталин в реакции Гриньяра 297
З-Бромпиридин 297
а-Бромпропионовая кислота, получение
239
N-Бромсукцинимид как бромирующий
агент 240—241
перфторированный, получение 241
Бромтолуолы, окисление 461
n-Бромфенилгидразин, взаимодействие с
сахарами 444
n-Бромфенилизоцианат, реактив на спир-
ты 417
Бромфенол голубой, получение 237
n-Бромхлорбензол, нитропроизводные 432
1-Бромциклогексан, получение 240
Бутаналь, окисление 226
Бутанол-2, окисление 222
Бутанон, получение 191, .222
Бутиламин
получение 275, 276—277
солянокислый, кристаллизация 354
/нрет-Бутилбензол, сульфохлорированис
271
4-трет-Бутилбензол сульфохлор ид 271
н-Бутилбромид
аммонолиз 276—277
взаимодействие с фталимидом 275
N-1-нафтилвалерамид 464
Бутиллитий 297—298, 332
н-Бутилфенилметанол, получение 294—
295
n-трет-Бутилфенилфеиилуретан, получе-
ние 424
Предметный указатель
505
л-трет-Бутилфенол 424
Бутиррлхлорид, получение 235
В
Вакуум
манометр Мак-Леода 317
— Пираны 317
для работы с мечеными веществами
317—319, 330, 331, 332—336, 341 —
349
Валериановая кислота
получение 296
хлорирование 233
D.L-Валин, получение 277
Ванилина проба 392, 416
Вератровая кислота, получение 290
Взвешивание 91—92
весы 92
Винная кислота, проба 396, 399
Водород активный
как восстановитель 193—206, 221,
276, 281
замещение диазогруппы 284
— оксигруппы 228
количественное определение 489
проба 364—365, 381, 399—400, 416
Водорода перекись
с галоидными кислотами как галои-
дирующий агент 239
как окислитель 216. 227—228
— с НС1 240
Возгонка 71—79
аппаратура 74—78, 130—131
при атмосферном давлении 73
под микроскопом 78—79, 135, 137, 140
при работе с мечеными веществами
321—323
температура 71—72
под уменьшенным давлением 74—76,
77—79
эффективность 71—72
Восстановление 193—213
активированным водородом 193—206
— — Адамса метод 205—206
— — аппаратура 194—196
-------катализаторы 193, 196—198
------- под давлением 193
------- растворители 198
активными металлами и ионами 206—
213
---- алкоголяты 212—213
----литийалюминийгидрид 207—211
— — натрий 206—207
----в гидразине 206
----и этилформиат 206
----цинк 211—213
Восстановления проба 381, 382, 399, 468
«Выносители» 57
Г
Г алактоза
проба 398
производные 445, 446
N-Галоидамиды 231
N-Галоидамины 231, 240
Галоидирование
галоидными соединениями фосфора и
серы 233—236
галоидоводородными кислотами 239—
240
замещение аминогруппы 242—244
молекулярным бромом 236—239
— хлором 231—233
соединениями с активным галоидом
240—242
хлористым сульфурилом 234
Галоидные алкилы
S-алкилизотиомочевины пикраты 462,
463—464
восстановление литийалюминийгид-
ридом 208
Гриньяра реактивы 461, 464—465
2,4-динитрофенилсульфиды 462
получение из спиртов 239, 392
проба 381, 400
производные 461—465
Г алоидокислоты
аммонолиз 277—278
проба 381, 400
в хлорировании и бромировании 239
Г алоидопроизводные
аммонолиз 275, 276—277
получение 231—244
— производных 461—465
проба 381, 400
в реакции Гриньяра 461, 464—465
хроматография 462
Галоидоэфиры 462
Гваякол, бромирование 457—458
Гексаметилентетрамин, возгонка 353
Гексанол-1, дегидратация 303
Гексахлорбензол, получение 232
Гексен-1, получение 303
w-Гексиламин, получение 277
Гексин-1, гидратация 466
Гексозы, проба 395, 444, 445
Гептадециламин, получение 283
Гептин-1, гидратация 466
Гидантоины
из аминокислот 439—440
замещенные карбонильных соедине-
ний 425
Гидразиды 430
Гидразингидрат 455
Гидразинобензойная кислота 425
Гидразины
.из ннтрозоаминов 472
образование 399
проба 381, 393, 396
Гидразобензол, гидрирование 205
Гидразоны
в Вольфа—Кижнера восстановлении 213
замещенные 425—427, 444—447
проба 381, 393
Г идразосоединения
восстановление 199, 204
количественное определение 490
образование 399
характеристика 470, 472
506
Предметный указатель
Гидраты, поведение при нагревании 137
Гидроксамат в присутствии Fe+ + + , про-
ба 389—391, 416
Гидроксиламин
аминирование 274—275
количественное определение 490
получение 211, 471—472
в пробе восстановления 399
— с Fe(OH)3 391
— с гидроксаматом железа 389—391
солянокислый, проба 381, 382, 393—
394, 425
О-сульфокислота как аминирующий
агент. 274
Гидроксильная группа
аминокислот 441
ацетилирование 247
введение при помощи Н2О3 227
замещение аминогруппой 275
— диазогруппы 284, 285—286
количественное определение 490
проба 382, 400
Гидролиз 259—262
алюминием бромистым 259, 260—261
— хлористым 269
амидов 259, 260, 430, 489
арильных эфирных связей 260—261
ацеталей 259, 425, 429
ацетильных групп 486—487, 489
ацильных групп 48
белка 442
бензилсалицилата 261—262
кислотами 259—260, 486—487
микроколичеств 259
нитрилов 470—471
основаниями 260, 486—487
эфиров 259—262
Гидролиза проба 381, 382, 393, 430
Гиппуровая кислота, получение 248—249
Гликоли
получение 206
количественное определение 490
проба 381, 387, 396
Глицерин, производные 250—251, 418
Глицин
ацилирование 248
получение 275, 277
Глутаминовая кислота 290
Глутаровая кислота 258, 450
получение 225
Глюкоза
ацилирование 250—251
проба 398
производные 386, 445—447
Гриньяра реактив
аппаратура для микроприготовления
100, 291—293
синтезы 290, 291, 293—299, 330—
336, 455, 457, 461, 463—464, 470
Д
Двуокись селена как окислитель 226
Дегидратация
аппаратура 305, 306
гидроксисоединений 301—304
в жидкой фазе 303—304
в паровой фазе 301—302
получение дегидратирующего катали-
затора 302
Дегидрирование 217—221
аппаратура 217—220
катализаторы 217, 220
Дезоксикортикостеронацетат, получе-
ние 258—259
Дейтерий, определение в тяжелой воде
158
Декстрины 444
Денситометр 155—156
Диазогруппа
замещение водородом 284
— нитрогруппой 284
— оксигруппой 284, 285—286
Диазометан
получение 256, 259
как этерифицирующий агент 254—
256, 258
Диазонийфторборат как фторирующий
агент 242, 284
21-Диазо-3-окси-5-прегнендион-11,20, по-
лучение 260
21-Диазопрогестерон, получение 258 —
259
Диазореакция, проба 381, 382, 388
Диазотирование 284—288
аминов 284—288, 388, 431, 488
получение производных 242—243, 284,
285—287
Диазоэтан 255
2,7-Дйаминоакридон, получение 280—
281
1,2-Диаминобензол, получение 280—281
1,3-Диаминобеизол 281
Диаминобензолы, получение 280
Диаминокислоты, производные 439—440
2',4-Диаминотолуол, получение 280—281
2,4-Диаминофенол, получение 280—281
№,М4-Диацетилсульфамид, получение
253
Ди ацетил сульфанил амиды, получение
253
1,2,6,7-Дибензофлуоренол, получение
212—213
2,6-Дибром-4-фторфенол, получение 237
N-Ди-н-бутил-М'-а-нафтилтиомочевина
437
9,10-Дигидроантрацен, дегидрирование
221
4,5-Дигидроимидазол, ацилирование 247
1,3-Диизопропилбензол, нитрование 269
2,6-Дийод-л-нитроанилин, получение 241
Дийодсалициловая кислота, получение
241—242
2,6-Дийодсульфаниловая кислота, по-
лучение 241
Дийодтирозин, получение 241
Дикарбоновые кислоты
амино 439—440
ангидриды 454
бензиламиды 449
взаимодействие с тионилхлоридом 450
Предметный указатель
507
получение 224
проба 381, 398—399
н-толуидиды 449
Дикетоны
получение 226
циклизация 305
Дилураты аминоа 432
4,8-Диметил-6-азуленкарбоновая кис-
лота, этиловый эфир 213
2,3-Диметилбутадиен-1,3, получение 304
2,2-Диметилбутанол-З, получение 293—
295
2,3-Диметилгексан, получение 202
2,3-Диметилгексанол-3, получение 293—
295
2,5-Диметилгексанол-З
дегидратация 301—303
получение 293—295
2,5-Диметилгексен-2
микрогидрироаание 199, 202
получение 302—303
Диметилдигидрорезорцин 428—429
1,1-Диметилиндан, получение 305—306
2,4-Диметилпентанол-З, получение 293—
295
а,а-Диметилфенилэтиловый спирт, по-
лучение 293—295
Диметилфенэтилметанол, циклодегидра-
тация 305—306
2,4-Динитроанилин, диазотирование 286
Динитроанилины, получение 284
3,4-Динитробензальдегид, получение 222
3,5-Динитробензамиды, получение 432,
433—434
3,5-Динитробензоаты
аминокислот 439—440
галоидных алкилов 462
разделение методом бумажной хрома-
тографии 422
спиртов 407—411, 416, 417—420, 422
фенолов 411, 422—424
эфиров 459—460
3,5-Динитробензоил хлор ид
получение 235—236
реакции 433—434, 455—457, 458, 459,
473
3,5-Динитробензойная кислота
возгонка 353
хлорирование 235—236
эфиры 418—420
.м-Динитробензол, восстановление 281
2,4-Динитробензолсульфамиды 432
о(н)-Динитробензолы, получение 288
2,4-Динитромезитилен, получение 268—
269
3,5-Динитро-4-метилфенилмочевина 432
2,4-Динитротолуол 469
3,4-Динитротолуол, окисление 222
2,4-Динитрофенилгидразина проба 381,
382, 388, 425
2,4-Динитрофенилгидразоны
карбонильных соединений 363, 425—
427, 428—429
метилкетонов 430
из миллиграммовых количеств карб.
соединений 428—429
отделение хроматографией 362—364
полиморфизм 426, 430
спиртов 417
е-1Ч-2,4-Динитрофениллизин, получение
441
Динитрофениловые эфиры
спиртов 417
тиоэфиров 474
фенолов 423
2,4-Динитрофениловые производные
аминокислот 363, 439, 440—441, 443
кетокислот 363
2,4-Динитрофенилсульфиды
арил 465
взаимодействие с олефинами 466
производные галоидных соединений
462
— углеводородов 465
2,4-Динитрофенилтиоэфиры, получе-
ние 473
2,4-Динитрофенол, получение 286
2,4-Динитрофторбензол 439, 441
2,4-Динитрохлорбензол 423, 473, 474
получение 268, 463
Диоксансульфотриоксид как сульфирую-
щий агент 270, 271—272
Диоксифенолы, окисление 226—227
4,4'-Дисульфамидоазобензол, получение
228
Дисульфиды, восстановление 204, 208
Дисульфоны 228
Дифенил, получение 221
Дифенилгидразин, взаимодействие с са-
харами 444
2,3-дифенил-3,4-дигидронафталин, де-
гидрирование 221
2,2-Дифенил-5,5-(3,4-диметоксифенил)-
3,3-димето кси-4,4-дифен ил ендитетра-
золийхлорид 402
2,5-Дифенил-З-о-дифенилтетразолийхло-
рид 402
2,3-Дифенилнафталин, получение 221
Дифенилфталат, получение 257
4,4'-Дифтордифенил, получение 284
Дихлорамин Т как хлорирующий агент
240
3,5-Дихлор-4-аминобензолсульфамид,
получение 240
Дихлорацетофенон, получение 233
3,4-Дихлор-1-нитробензол 461
3,5-Дихлорсульфаниламид, ацетилиро-
вание 246, 253
Дихлорциклогексаны, получение 233
№-Додеканоил-Ы4-ацетилсульфаниламид,
получение 252—253
Додециламин, получение 282
Е
Енолы
количественное определение 489
пробы 381, 387, 389
508
Предметный указатель
Ж
Железо
как восстановитель 206, 213
гидрата окиси проба 381, 382, 391,
468, 471
гидроксамата проба 381, 389—391,
430, 448, 454, 455, 473
катализатор окисления 216
соли как окислители 226, 491
хлорное в пробе 381, 382, 389, 422
Желчные кислоты, получение эфиров 255
3
Замещения водорода проба 381, 382,
399—400, 416
И
Идентификация органических соедине-
ний 351—375
предварительные испытания 353—357
схемы 351, 370—375
хроматография 357—364
элементарный анализ 364—370
Измельчение 106
Изоандростерон 228
Изоборнеол, окисление 223
Изобутилбутират, получение 257
Изовалериановая кислота, получение 296
Изокапроновая кислота, получение 296
З-Изонитрозо-2-фенилиндол 456
Изопропиламин, получение 27, 280, 282
Изопропилбензол, нитрование 264—265
Изосафрол, бромирование 237
Изотермическая перегонка 179—181
Изоцианаты
количественное определение 490
реактивы для аминов 432, 436
— для спиртов 418
Имиды
количественное определение 489
получение 454, 462
— производных 430—431
проба 381, 399
Индиго, получение 305
Индикаторы
для бумажной хроматографии 362—
364, 423
для pH 397
Индофенолы, получение 395
P-Ионон, окисление 228
Ионы металлов и неметаллов, проба 370
Й
Йод, проба 368
5-Йодантраниловая кислота, получение
241, 243
n-Йодацетанилид, получение 241
лг-Йодбензойная кислота, получение 243—
244
Йодбензол
нитропроизводные 462
получение 243
Йод-ион кйк восстановитель 206, 213
Йодирование монохлористым йодом 240,
241, 243
Йодистоводородная кислота 385, 489, 491
Йодметил-н-бутиламмоний, получение
437
Йодная кислота
как окислитель 221, 430
окислительная проба 381, 382, 396,
419, 444
Йодноватой кислоты проба 381, 382,
394,419, 422,425
Йодометрический метод определения
ацилгрупп 486, 487, 489
Йодоформная проба 381, 394
Йодтиоурацил 313
Йодтолуолы, окисление 461
Йодхлориды как галоидирующие агенты
240—242, 245
К
Калибрование
прибора для определения т. пл. 122—
123
термометров 122—127
Камфора 166—168, 168—170
получение 223
Кантаридин, возгонка 74
Каприловая кислота, получение 296
Каприновая кислота, получение 296
н-Капроновая кислота
получение 295—296
п-толуидид 450
хлорирование 233
Карбазол, бромирование 240, 241
1^арбозолгидрохинон, возгонка 353
Карбиламиновая проба 381, 382, 387, 431
Карбитолы, проба 403
e-N-Карбобензокси-а-лизин, получение
441
Карбоксилирование, введение С14 330
Карбонильные соединения
аппаратура для микроприготовления
114
восстановление 198—202, 204—205,
207, 209—212, 213, 276
количественное определение 489
получение окислением 222—224, 226
производные 362—363, 407—409, 425—
429
— для идентификации 406—407
— получение в микрограммовых ко-
личествах 428—429
проба 387, 388, 393, 396, 398
Карбоновые кислоты
меченые, получение 330—334
получение 290, 291, 295—299
пробы 389, 390, 448
производные 448—453
хроматография 453—454
2-Карбэтоксикумарин, получение 307
Предметный указатель
509
2-Карбэтоксициклопентанон, получение
306—307
Катализаторы гидрирования 196—198,
202—203
Кетодекагидрохинолины, восстановле-
ние 213
1 -Кето-2-изопропил-7,8-диметил-1,2,3,
4-тетрагидрофенантрен, получение 305
Кетоны
восстановление 197—198, 204, 206,
207, 212—213, 276
количественное определение 492
метил 394, 397, 400, 425, 429
микрообнаружение 428, 430
окисление SeO2 226
получение 221, 458, 466, 471
пробы 381, 382, 386—388, 391, 392,
393, 394, 396, 398, 400
производные 407—409, 425—429, 430
хроматографическое обнаружение 430
циклические 400
Кижнера— Вольфа восстановление 213
Кислород молекулярный
аппаратура для окисления альдеги-
дов 216
' — — воздухом 216
пробы 364—365
Классификация неизвестных веществ
351—352, 370—375
индикаторы 374—375
растворимость 371—374
схемы 351, 370—373
Колориметрические методы 485
Конденсация 304—307
Коричная кислота 209, 451
Коричный спирт, получение 209
Кофеин, возгонка 74
Кофлера микронагревательный столик
78—79, 126, 130—135, 162
Крезолы
бромирование 423
получение 285—285
Кристаллизация
аппаратура 27, 31—32, 35—44, 106,
НО, 111, 112
вода кристаллизационная 136—137
микрометоды 21—22, 36—44
перекристаллизация 30
— меченых веществ 323—325
переохлаждение 354
полумикрометоды 22—36
приготовление раствора 24—25, 30,
36—37, 38
растворителя отделение 20, 22—23,
36—37, 41
скорость 20—21, 30, 39—40
Кристаллы
в идентификации соединений 353—355
оптические свойства 354, 355, 444,
445, 449, 473
поведение в методах плавления 135—
145
полиморфные превращения 135, 136,
141 — 143, 353, 426
рост 20—22, 29, 39—40, 354
сушка 45—48, 105, 108, 109
33 Заказ № 119
фильтрование 20, 21, 25, 26—30,
34—35, 38—42, 43
Кротоновая кислота, проба 391
Ксантгидрол
взаимодействие с амидами 430—431
— с сульфамидами 475
Ксантогенатовая проба 381, 382, 402—403,
416, 417
и-Ксенилтиомочевины 432
и-Ксеннлуретаны 417
D-Ксилоза
проба 394, 398
характеристика 446, 448
At-Ксилол, сульфирование 271—272
Ксилолы
нитрование 264—266, 466—467
окисление 224
хроматографическое разделение ни-
тропроизводных 468—469
и-Кумол
окисление 224
получение 220
Л
Лактоны, восстановление 208
Лауриновая кислота, получение 290
Лауроила перекись 234
Лауронитрил, восстановление 282
D,L-Лейцин, получение 277
Лимонная кислота, проба 396, 399
Линалоол, окисление 228
Литийалюминийгидрид
как восстановитель 207—211
действие на нитрозосоединения 468,
471
— на нитросоёдинения 468
получение 208—209
Литийорганические соединены 290, 331 —
334
М
Малеиновая кислота
взаимодействие с тионилхлоридом 451
восстановление 202
и-толуидид 450
Малеиновый ангидрид
конденсация с диенами 466
обнаружение 454
хлорирование 235
Мальтоза
проба 398
характеристика 446, 448
Маннит, окисление 227
Манноза
фенилгидразон, антроновая проба 386
— получение 227
характеристика 445—446, 448
н-Масляная кислота
получение 296
хлорирование 233
Меди иона проба 381, 382, 387—388
425, 444
510
Предметный указатель
Мезитилен, нитрование 268—269
и-Ментан, дегидрирование 220
Меркаптаны 472, 491
Металлорганические соединения 290—
299
Гриньяра реактивы 290—297, 330—
334, 455, 457, 461, 463—464, 470
кадмия 291
лития 290, 291, 297—298
натрия 290, 291, 299
2-Метил-7-азаиндол, гидрирование 193
Метил аминоацето нитрил, восстановление
276
а-Метилбензиловый спирт, получение
293—295
З-Метилбутанон-2, хлорирование 234
З-Метилгексанол-З, получение 294—295
2-Метил-2,3-дигидро-7-азаиндол, получе-
ние 193
2-Метилдифенил, дегидрирование 220
а,а-МетилизопропилбензиЛовый спирт,
получение 293—295
г<ис-2-Метил-2-карбоксициклогексануксус-
ная кислота, диметиловый эфир, вос-
становление 206, 207, 211
Метилкетоны, проба 394, 397, 400, 425,
429
Метиллаурат, получение 257—258
Метил->и-нитробензоат, получение 268
2-Метилнонанол-З, получение 294—295
2-Метилпентанол-4, получение 294—295
З-Метилпентанол-З, получение 293—295
З-Метилфлуоренон, нитрование 269
З-Метил-З-хлорбутанон-2, получение 234
Метилциклогексан, дегидрирование 220
6-Метилциклогексен 221
Метионин
характеристика 440, 442, 443
хроматограммы 357—360
О,Ь-Метионин фенилгидантоина, гид-
рирование 204, 205
н-Метоксибензойная кислота, получение
291, 296—297
6-Метоксиизо-бис-норхоленовая кисло-
та, получение 221
Метона проба 381, 382, 394, 425
Меченые атомы, введение в органические
соединения
биологически 312
двух изотопов 313—314, 338
химически 290
Меченые соединения
вакуумные системы 317—319, 330,
331, 332—334, 335—336, 341—344
лабораторное оборудование 314—319
специальные модификации лаборатор-
ных методов 319—329
специальный прибор 343—344
Мешалки 99—101
магнитного типа 101
— — для работы с мечеными ве-
ществами 327
электромагнитного типа 101
Микроволюмометр 158
Микрогорелки 24, 26
Микродилатометр 158
Микродиспергатор 194—196, 202—206
Микроконусы 37—38
Микроманометры 176
Микропикнометры-пипетки 156 — 158
Микропробирки 37—38
Микротитрование 99, 101
Микрошпатели 99
Микроэксикаторы 45—48
Миллона реактив 396
Миндальная кислота
ацетилирование 249
получение 233
Молекулярный вес
криоскопический метод 166—170
определение осмотического давления
166, 179—181
— плотности пара 166, 176 —179
— понижения упругости пара 166, 176
эбуллиоскопический метод 166, 170—
175
Молиша проба 381, 382, 395, 444
модификация 444
Монобромизосафролдибромид, получе-
ние 237
Моноглицериды 250
Монооксифенолы
проба 396
производные 423
Морфолин 456, 461
Мочевина
меченная N15 314, 338, 339—340
— N15 и С14 314
— С14 314, 337—338
в пробе Белыитейна на галоид 369
Мочевины
гидролиз 430
N-замещенные 439, 440
определение 430
получение 432, 436
— производных 430—431
Н
Нагреватели
бани 102—105, 121—122
—• песчаные 105
горелки 24, 26
микроплитки 101 —102
нагревательный блок 62—63, 105
электронагреватели 105
Надбензойиая кислота как окислитель
227—228
Надуксусная кислота как окислитель
227
Надфталевая кислота как окислитель
227—228
Натрий как восстановитель 206, 213, 282
а-Нафталиды 461
Нафталин
пикрат 148, 465
присоединение к полинитросоедине-
ниям 469
получение 221
сульфирование 270—271
как эталонное вещество 168, 175 •
Предметный указатель
511
а-Нафтилбензоат, получение 257
N-1-Нафтилвалерамид, получение 464
а-Нафтилизотиоцианат, реактив на ами-
ны 436—437
а-Нафтил изоцианат
взаимодействие с тимолом 424
реактив на амины 436
— на спирты 317, 411—415, 420—
422
2-(а-Нафтилметил)бензойная кислота,
дегидратация цикла 306
а-ф)-Нафтилмочевины 432
а-Нафтилтиомочевины 432, 437, 469
р-Нафтилтиомочевины 432
а-Нафтилуретаны
спиртов 407—409,411—415,417,420—
422
фенолов 423, 424
р-Нафтилуретаны
спиртов 417
фенолов 423
Нафтойные кислоты 203, 290, 296—297
а-Нафтол 395, 469
р-Нафтол 424
1-Нафтол-2,4-динитро-7-сульфо новая
кислота 439
2-Нафтол-3,6-дисульфокислота, проба на
спирты 416
Нафтолы, аминирование 275
а-Нафтохинон, конденсация с диенами
466
Р-Нафтохинон, получение 227
Ненасыщенные связи, гидрирование 199,
202, 205—206
Ненасыщенные соединения
бромирование 240—241
йодное число 379
проба 381, 382, 384, 392, 399
Неоэргостенилацетат 221
Никель Ренея, катализатор гидрирова-
ния 194, 196, 206—207, 221, 276,
281
Никотиновая кислота
меченная С14 298, 310, 368
получение 290, 297—298
Нингидрина проба 381, 382, 395, 438
Нингидриновый индикатор 363, 438,
442—443
Нитрилы
восстановление 208, 275—276, 281,
282
гидролиз 259—260, 470—471
количественное определение 490
получение 286—287
— производных 470—471
проба 381, 384, 393
Нитроаминонафталены, получение 274—
275
jw-Нитроанилин, получение 281
о-Нитробензальдегиды 386
n-Нитробензамиды, получение 432, 433—
434
п-Нитробензанилид 212
и-Нитробензилсалицилат, получение 452
и-Нитробензоилхлорид 471
n-Нитробензойная кислота 222—223, 469
Нитробензол, восстановление 206, 211 —
212
;и-Нитробензолсульфамиды 432
Нитрование 264—269
агенты 266
аппаратура для получения 100%-ной
HNOS 266—267
углеводородов 264—266, 269
фенолов 423
хлорбензола 268, 463
эфиров 458
Нитрогруппа
замещение диазогруппой 284
получение 422
З-Нитро-1,2-диметилбензол, получение
264
4-Нитро-1,2-диметилбеизол, получение
264
4-Нитродифенил-4'-гидразобензол, по-
лучение 213
Нитрозамины, характеристика 472
Нитрозилхлорид 466
и-Нитрозоанилин, получение 275
Нитразосоединения, восстановление 213
Нитрозосоединения
восстановление 208, 275, 468, 471 —
472
количественное определение 491
получение производных 471—472
проба 381, 391, 399, 468
и-Нитрозофенол, аминирование 275
Нитроизопропилбензолы, получение 264—
265
2-Нитроиндандион-1,3 432, 438
Нитрокоричная кислота, восстановление-
205
Нитроксилолы, получение 264—265
Нитроловые кислоты 468
6-Нитро-2-меркаптобензотиазол 462
2-Нитронафталин, аминирование 274—
275
2-Нитро-1-нафтиламин, получение 275
2-Нитро-1-о-нитрофениловый спирт, цик-
лизация 305
Нитропарафины
восстановление 208, 280
получение производных 469
проба 468
Нитропруссида натрия проба 381, 382,
401,- 431, 468, 472
Нитросоединения
арилпроизводные 208, 280—281, 467,
469, 490
восстановление 196, 199, 201—202,
204, 211, 213, 280—281, 469
получение 465—467
— производных 468—469
пробы 381, 391, 399
разделение на абсорбционной колон-
ке 468
и-Нитротолуол
восстановление 201—202, 279—280
окисление 222—223
производные 469
33*
512
Предметный указатель
Нитротолуолы
окисление 224
получение 264—265
п-Нитрофенилацетилхлорид 432
Нитрофенилборфторид диазония 284, 288
ц-Нитрофенил гидр азин
получение 285
проба 381, 382, 396
n-Нитрофенилизоцианат, реактив на
спирты 417
1-п-Нитрофен ил-3-метил-4-нитро-5-пи-
разолон 439
м -Нитрофенол
восстановление 196, 201, 423
проба 396
n-Нитрофенол, восстановление 201
Нитрофталевый ангидрид 432, 473
3-Нитрофталимид калия 462
3-Нитрофталимиды, замещенные 432
4-Нитрохлорбензол, получение 463
Норвалин 279
Норлейцин 279
О
Объемов измерение
единицы 14—15
капельницы 92—93
мерные колбы 99
микробюретки 96—99
микропипетки 94—96
пипетки-капельницы 93—94
Озазоны 397—398, 444—447
Озонолиз 221—222
Окисление
азотной кислотой 224—225
двуокисью селена 226
дегидрирование 217—221
озонолиз 221—222
перекисями и надкислотами 227—228
перманганатом 223—224
соединениями железа и серебря 226—
227
тетраацетатом свинца 225
хромовой кислотой 222—223
21-Оксиаллопрегнан, получение 206
n-Оксиальдегиды, проба 386, 387
Оксиаминокислоты, ацетилирование 247
З-Окси-З-аминометилхолестан, получе-
ние 206, 276
л-Оксиацетанилид 488
л-Оксибензойная кислота 450, 462
Оксикетоны, проба 387
Оксикислоты
проба 381, 387, 399
хроматография 363
а-Оксиметилкетоны, циклизация 305
5-Оксиметилфурфурол 386
Оксимы
восстановление 282
образование 393
пробы 381, 393
Оксипролин 395, 443
«Оксисоединения
восстановление 199
дегидратация 301—304
2-Оксихинолин-2-карбоновая кислота,
этиловый эфир 234
Оксихинолины 275, 369, 416
Д6-3-|3-Оксихоленовая кислота 255
Оксиэфиры, проба 387
Октин-1, гидратация 466
Олеиновая кислота, проба 391
Олефины
бромирование селективное 240
озонолиз 221
характеристика 465—466
эпоксипроизводные 228
Олово
как восстановитель 213, 279—280
хлористое как восстановитель 213
Омыления, число 379
Оптические свойства кристаллов, исполь-
зование в идентификации 355, 444,
445, 449, 473
Осмия тетраокись 221
П
Пальмитиновая кислота, получение 290
Пентаацетил-Э-галактоза 205
Пентаацетил-а-П-глюкоза, получение
251
Пентаацетил-|3-П-глюкоза, получение 251
Пентаацетил-1-дезокси-П-галактитол 205
Пентадекановая кислота, получение 296
Пентацианаминоферроат в пробе на нит-
розосоединения 472
Пентозы, проба 395, 444, 445
Пептиды 247, 438, 441—443
Пербромиды как окислители 231, 240
Перегонка
измерение температуры 53—54
меченых веществ 325—326
с паром 68—70
простая 51—54
фракционная 54—68
Перекиси
количественное определение 491
как окислители 227—228
Перемешивание 100, 101
Перманганат калия
как окислитель 224, 225, 466, 474
в пробе 381, 386, 399
Пикрилхлорид 432, 489
Пикриновая кислота
продукты присоединения 148, 461,
465, 467—468
соли третичных аминов 433, 436, 437
Пикролоновая кислота 438, 439
Пинакон
дегидратация 304
проба 394
Пиперональ 199—201, 426
Пиперониловый алкоголь 150, 200
Пиридин 241, 246, 369, 438, 473
Пирокатехин, окисление 226—227
Пиротенулин 180
Плавления методы 135—145, 353—355
Плотность
водных растворов 158
Предметный указатель
513
вычисление удельного веса 155
жидкостей 155—158
определение 155—158, 160
твердых веществ 158
Показатель преломления
Бекке явление 162—165
жидкостей 160—162
определение 160—165
расплавов 135, 162—165, 354—355
рефрактометры 160—164
эталонные вещества 159, 160
— стеклянные порошки 164—165
Полинитросоединения 439, 469
хроматография 468, 469
Полиоксисоединения
ацилирование 247, 418
пробы 394, 396, 401, 402
Полициклические соединения
восстановление 205
галоидсодержащие 461
окисление 225
Предварительные испытания 355—356,
364, 370
Примеси, отделение 20—21, 25—30
pH проба 381, 382, 397, 448
Пролин 395, 443
Пропаналь, получение 222
Пропанальметон, получение 428
н-Пропиламин 277, 280, 434
Пропиленгликоль, проба 394
S-н-Пропилизотиомочевины пикрат, по-
лучение 464
н-Пропиловый спирт 407—409, 411—415,
421
9-Пропиониламидоксантен, получение 431
9-Пропиониламидо ксантен, получение
431
н-Пропионил-п-броманилид, получение
451
Пропионилхлорид
получение 235
этерификация 257
Пропионовая кислота
бромирование 238—239
получение 290
хлорирование 233, 235
Псевдовозгонка 71
Псевдонитролы 468
Р
Радиоавтография 310, 326
Радиоактивные изотопы 290, 309—344,
361
Рамноза
озазон 446
проба 398
Растворители
выбор для кристаллизации 19—20,
22—24
для криоскопического определения
мол. веса 166—168
в микрогидрировании 198
смеси для кристаллизации 20, 23
в хроматографии 362—363
для эбуллиоскопического определе-
ния мол. веса 170, 171
Растирание 105—106
Рафиноза, хроматография 448
«Регулятор» серно-хинолиновый 203—204
Резорцин 399
аминирование 275
Рейнекаты 488
Рентгеновские лучи в изучении и иден-
тиф. органических соединений 403, 426
Родаминовые красители 430
С
Салициловая кислота
йодирование 241—242
в калибровании термометров 124
получение 452
Салициловый альдегид 307
Сахара
азоаты 445
ацилирование 250—251
восстанавливающие 388, 401, 402,
444—448
действие йодистой кислоты 228
озазоны 445
окисление 224
пробы 386, 394, 396, 397—398
хроматография 362—363, 364, 444.
447—448
Сахарин, возгонка 74
Сахароза
получение производных 447, 448
проба 394
Семикарбазоны
Вольфа—Кижнера восстановление
213
карбонильных соединений 407—409,
425—428
проба 381, 393
Серебра галоидного образование как про-
ба 381, 382, 400, 461
Серусодержащие соединения
количественное определение 491
получение производных 472—475 г
пробы 367, 369, 370, 381, 384, 402
хроматография 473
Сиволобова метод 152—153
Слизевая кислота, получение 445
Смазки высоковакуумные 75, 318, 322
Смешанного плавления проба 143—145
Сорбоза
проба 394, 398
хроматография 448
Спектроскопия 403, 465
Спирты
аминоспирты 432
вторичные 208, 392, 403
дегидрирование 301—304
количественное определение 490
окисление 222—224
первичные 207—208, 293, 403
полигидро 224, 396
получение 199—201, 204, 207—211.
212—213, 290, 293—295
514
П редметный указатель
пробы 381, 387, 389—393, 394, 396,
400, 402—403, 416, 417
производные 256, 407—422
хроматографическое обнаружение 422
этерификация 254-259
Сплавление
с калием 366, 367
с карбонатами щелочных металлов
369
с натрием 366—369
с перекисью натрия 369—370
со щелочью, проба 381, 382, 384,
470, 473
элементарный анализ 366—370
Стеариновая кислота 283, 391
Стероиды, окисление 228
Стигмастерин, озонолиз-боковой цепи 221
Стиролы
дегидрирование 304
идентификация 356
изучение структуры окислением 221
Сульфамиды
бумажная хроматография 473
замещенные в определении аминов
383—384, 434—436
количественное определение 489
получение 271—272
пробы 381, 383—384
производные 458, 460, 461, 465, 466,
469, 472—474, 475
Сульфаниламид
ацилирование 252—253
окисление 228
хлорирование 240
Сульфанилиды 473
Сульфид-ион как восстановитель 206,
213, 335—336
Сульфиновые кислоты
количественное определение 489
пробы 381, 384, 473
Сульфирование 270—272
о-Сульфобензойная кислота 398, 450
Сульфоксиды 208, 228, 358—360, 491
Сульфон метионина 358—360, 443
получение 473—474
проба 381, 384, 473
Сульфоновые кислоты
аминные соли 432, 475
количественное определение 489
микроскопическая идентификация
473
проба 381, 389
производные 472—475
как этерифицирующий агент 389
N-Сульфофталимиды 473
Сульфохлориды 208, 473
Сульфохлорирование 457, 458, 460, 461
Сушка кристаллов 45—48, 108—109
Т
D-Тагатоза 445
D-Талоза 445
Таурин, получение 277
Температура кипения
Бекмана микротермометр 170—173
определение 151—155
термометры 152, 170—175
Температура плавления, определение
118—150
блоки с обогревом 127—130
двойных смесей 148—149
капиллярный метод 118—127
нагревательный столик 130—135
Термометры
Аншутца 121, 123
Бекмана 152, 166, 170—173
выбор 124—125
дифференциальные 170—171, 173—
175
калибрование 122—127
для криоскопических методов 166
для определения т. кип. 170—175
для перегонок 53—54
сопротивления 166
Терпены, характеристика 466
Тетраацетил-В-галактоза, фенилозазон,
получение 251—252
1,2,3,4-Тетраацетил-р-В-глюкоза 250
Тетраацетил-6-трифенилметил-р-В-глю-
коза, получение 250
Тетрабромхинон, получение 237
1,2,3,4-Тетрагидрофенантрен, дегидри-
рование 221
Тетразолиевая проба 381, 382, 388/401 —
402, 425, 444
Тетразолий голубой-5 402
Тетралин, дегидрирование 221
а-Тетралон, получение 305
Тимил-а-нафтилуретан, получение 424
Тиоацетали, гидрирование 204—205
Т иол ы
восстановление 204
получение 208
присоединение к олефинам 446
пробы 381, 400, 402
Тиомочевины 369, 432, 436—437, 469,470
Тионилхлорид 390, 450, 451
как хлорирующий агент 233, 234, 239
как этерифицирующий агент 258
Тиосемикарбазоны 425, 427, 428—429
Тиоспирты, производные 472—474
Тиофен
ацетилирование 253
производные, бромирование 241
Тиофенолы 466, 472—473
Тиоэфиры 204, 381, 384, 472—474
Тирозин
бумажная хроматограмма 362
проба 394, 396
производные 442, 443
N-о-Толилбензамид, получение 434
о-Толилгидразин, диазотирование 285
о-Толилтиомочевины 432
Толленса проба 381, 382, 401, 422, 425
Толленса реактив 399
п-Толуидиды
получение 296
производные 448—450, 452, 455, 456—
457, 461
Предметный указатель
515
.м-Толуидин, получение 280
п-Толуидин
диазотирование 284—287
получение 201—202, 280—281, 469
— производных 448, 449—450, 454,
473, 475
соли сульфоновых кислот 473, 475
о-Толуидин
бензоилирование 434
диазотирование 285—287
получение 280—281
соли сульфоновых кислот 473
Толуиловдя кислота, получение 224—225
л-Толунитрил, получение 286—287
о-Толунитрил, получение 287
Толуол
бромирование 240
меченный в' кольце 311
нитрование 264—266
окисление 226, 465
получение 204, 206, 213
хлорирование 232, 234
эталонная жидкость для рефракто-
метрии 159, 160
п-Толуолсульфамиды 432, 434, 439
н-Толуолсульфоновая кислота, гидро-
лиз 486—488
N -Толуолсульфохолестерин, получение
249
Тория ализаринат в пробе на фтор 368
2,4,6-Триброманилин, получение 238
Трибромфенол, получение 237
Три-н-бутилкарбинол, получение 293
Триметиленгликоль, проба 394
2,3,4-Триметилманноза, окисление 224
2,3,5-Триметил-у-манно лактон, получе-
ние 224
2,3,5-Триметилсахарат 224
2,3,5-Тринитро-п-ксилол, получение 467
2,4,6-Тринитро-м-ксилол, получение 264,
467
Тринитрофенол 389
Три-н-пропилкарбинол 293
Триптофан
проба 394
производные 443
Тритиловые эфиры 417
Трифенилметан, хлорирование 234
Трифенилметанол, получение 294—295
2,3,5-Трифенилтетразолийхлорид 402
Трифенилхлорметан, получение 234
2,3,6-Т риэтиленимино-1,3,5-триазен, ме-
ченный С14, получение 339—341
Триэтиленмеламин, меченный С14 339—
340
Триэтилкарбинол, получение 293
У
Углеводороды
ароматические, производные 225—226,
465—468
проба 465
характеристика 465
У глеводы
количественное определение 490
микроскопическая идентификация 444
обнаружение методом бумажной хро-
матографии 444, 447—448
пробы 381, 386, 388, 391, 394, 396,
397—398, 401—402, 444, 446
производные 444—448
— оптические свойства 445
н-Ундекановая кислота, получение 290
Универсальная установка 106—ИЗ
Ф
Фелинга реактив 387—388, 402
Фенантрен
получение 221
сульфирование 271
Фенациловые эфиры 448, 452, 457
а-Фенилаланин 278—279, 441
Фенилацетонитрил, гидролиз 471
Фенилбензоат, получение 257
Фенилгидразина проба 381, 382, 397—
398, 444
Фенил-а-глюкозазон
получение 446—447
свойства 445
Фенил-Э-глюкозотриазол, получение
446—447
Фенилдиазония фторборат, получение 287
Фенилизотиоцианат 436
Фенилизоцианат 417, 424, 436
2-Фенилиндол 307, 456
Фенил-2-(п-метоксибензоил)бензоат, по-
лучение 258
Фенилнатрий 299
Фенилозазоны 398, 446
Фенилозотриазолы 445
Фенилуксусная кислота 291, 296—297
2-Фенилхинолин, аминирование 275
Фенилциклогексай, дегидрирование 221
О,Ь-3-Фенил-5-этилгидантоин, получе-
ние 205
5-(1-Фенилэтил)семиоксамазид 425
Фенолбромид 237
Фенолсульфофталеин, бромирование 237
Фенолы
взаимодействие с аминами 432
двухатомные, окисление 226
n-замещенные, проба 395—396, 423
количественное определение 489
моноокси, производные 423
нитрование 423
окисление 226, 227, 236—237
отделение при помощи хроматогра-
фирования на бумаге 423
полиокси, проба 401, 402
получение 284, 285—286
пробы 381, 387, 389, 394, 395—396,
397, 398, 401, 402
производные 422—424
этерификация 257
Фильтрование
аппаратура 20—44, 106, 107, 109, 112
при работе с мечеными веществами
323—325
516
Предметный указатель
с центрифугированием 27, 43
Фишера реактив 488
Флавианаты 438, 439
Флороглюцин 470
Флотационного взвешивания метод 158
Флоурен 220, 298—299
9-Флуоренкарбоновая кислота 290, 298—
299
Формазан
образование 400—402
окисление 225
Формальдегид 274, 426—427
Фосфор
пятихлористый как хлорирующий
агент 233, 234, 235—236
треххлористый как хлорирующий
агент 233, 234, 239
хлорокись 233
Фриделя—Крафтса реакция 385—386
Фруктоза, проба 394, 398, 445—446, 448
Фталевый ангидрид 398—399, 454, 465
Фталеина проба 381, 382, 398, 422
Фталеины, получение 398
Фталилхлорид 234—235, 257, 430
Фталимид калия 275, 462
Фталимидмалоновый эфир 275
Фтор
введение 242, 284
проба 368
n-Фторбензойная кислота 284
Фторбензол 284
п-Фтортолуол 284
3-Фтор-2,4,6-трибромфенолбромид 237
Фторфенолы, бромирование 237
Фуксина проба 381, 382, 392, 396,425
Фумарная кислота, хлорангидрид, по-
лучение 235
Функциональные группы
выбор пробы 380—383
количественное определение 485—491
обнаружение физическими методами
379—403
пробы 379—403
Фуриловый спирт, получение 246
Фурфурол 386, 395, 426
X
Характеристика органических соедине-
ний 349—350
Хинолин 432, 437
Хиноны
восстановление 208
определение молекулярного веса 167
получение 222, 226—227
проба 391, 393
Хинсберга реактив 383—384, 434—436
Хлорангидрид кислоты как проба 381,
382, 383—384, 431
Хлорангидриды кислот
ацилирование 246, 247—254, 431, 432,
435—436, 439—440, 450
восстановление 199, 202—204, 207
получение 234—235, 449—450
производные 448
Хлоранил 217, 221
Хлоранилгидрохинон 221
о-Хлоранилин 435
ct-Хлорантрахинон, получение 240
Хлорарилсульфамиды, получение 473
о-Хлорбензойная кислота, получение
242—243
n-Хлорбензойная кислота 450
Хлорбензол
нитрование 268
в реакции Гриньяра 299
1-Хлор-4-бромбензол, нитрование 268
4-Хлор-1,8-динитронафталин, получение
243
Хлорирование
галоидами фосфора 233—234
галоидоводородными кислотами 239—
240
молекулярным хлором 231—233
оксалилхлоридом 234
сульфурилхлоридом 233, 234
тионилхлоридом 233, 234, 239
а-Хлоркислоты, получение 233
З-Хлор-2-метил-лезо-бензантрон, полу-
чение 240
N-Хлорметилфталимид 275
Хлор молекулярный
проба 368
хлорирование 231—233
1-Хлор-2-нитро-4-бромбензол, получе-
ние 268
Хлорное железо и роданид, проба 381,
391, 425, 430, 444
ct-Хлорпропионовая кислота 275
Хлорсульфанилиды, получение 473
п-Хлортиомочевина 432
Хлортолуолы
окисление 224, 461
получение 232, 243
о-Хлорфенилбензолсульфамид, получе-
ние 435
п-Хлорфенилмочевины 432
Хлорциан, меченный С14 339
Хлорциклогексан, получение 233
2-Хлорциклогексанон, получение 233
гщс-ДМ-Холестендиол-ЗЛ, получение 226
Холестанона циангидрин, гидрирование
206, 276
Холестерин
ацилирование 249
в идентификации органических кис-
лот 449
окисление 226
Хроматография
бумажная 309, 326, 357—364, 422,
423, 430, 438, 442—444, 447—449,
453—454, 466, 470, 473
в идентификации неизвестных сое-
динений 352
индикаторы 362—364, 423
колонки 305, 468—469
определение чистоты соединения 357—
360
пробирочная техника 360—364, 442—
443
Предметный указатель
517
Хромовая кислота как окислитель 222—
223
Хромотроповая кислота 444
Ц
Целлосольвы, проба 403
Центрифугирование
аппаратура 27, 32—34, 43
применимость 21
пробирки 27, 33—34, 37—38, 43
ручное 38
Церия нитрат в пробе 381, 382, 387, 416,
422
Цетиловый спирт, получение 204
Циангидрины, восстановление 199, 276
2,4,6-Циануровая кислота, хлорангидрид,
получение 341—343
Циклизация 304—307
Циклогексан
дегидрирование 220
окисление 225
хлорирование 232
Циклогександион-1,3 425
Циклогексанкарбоновая кислота, полу-
чение 296—297
Циклогексанол
дегидратация 303
окисление 225
производные 419—420, 422
растворитель в определении мол. ве-
са 167, 168, 170
Циклогексанон
окисление 225
хлорирование 233
циангидрин, гидрирование 206
Циклогексен
бромирование 240
окисление 225
получение 303, 304
Циклогексиламин, получение 206
Циклодегидратация 305—306
Циклопентанол, получение 204
Циклопентанон
восстановление 204
окисление 225
Циклопентен, получение 304
n-Цимол, получение 220
Цинк хлористый—соляная кислота в про-
бе 381, 382, 392, 416
Циркония ализаринат в пробе на фтор
368
Цистин
бумажная хроматография 358—360,
362, 442
получение производных 440
проба 394
Ч
Четвертичные аммониевые соли 432, 433,
437, 491
Четыреххлористый углерод 156, 173
Ш
Шиффа основание 488
Шиффа реактив 392, 396
Шоттен—Баумана метод бензоилирова-
ния 433—434
Щ
Щавелевая кислота 430, 450
Э
Эбуллиометры 170—175
Эвтектическая т. пл. 143—145, 148 —
149, 354
Экстракция 79—85, 319—320
Элеменал, получение 202
Элеменовая кислота, хлорангидрид, вос-
становление 202
Элементарный качественный анализ 364 —
370
Эмиха метод определения т. кип. 153
Энантовая кислота, получение 296
Эпоксилиналоол, получение 228
Эритродиол моноацетат, получение 204
Эталонные вещества
калибрование прибора для опреде-
ления т. пл. 122—125, 148—149
— термометров 123, 125, 147
для определения мол. веса 167, 175
—показателя преломления 159,
164—165
— температуры кипения 151
— удельного веса жидкостей 155—156
Этерификация
ангидридов кислот 254—255
диазометаном 254—256, 258
диазоэтаном 255
fJ-диалкиламиноэтилхлоридами 255
диалкилсульфатами 255, 258
проба 381, 382, 389, 457
растворители 255
хлорангидридов кислот 255—259
Этил-(2-амил)малоновый эфир 337
Этиламин, получение 276, 277, 280, 281
4-Этиламинобензанилид, получение 211
а-Этилбензиловый спирт, получение 293—
295
Этил-а-бромбутират, получение 257
З-Этилгептанол-З, получение 293—295
Этилендиамин, получение 276
Этиленимин 339, 340—341
Эфиры простые
алифатические 458—459
ароматические
— бромирование 457, 460—461
— гидролиз 259—261
— нитрование 458
— окисление 458
— пиролиз 457, 458
— пробы 382, 385, 389, 394, 457
— расщепление 458, 459
— сульфохлорироваиие 458, ' 460
518
Предметный указатель
Эфиры сложные Я
ароматические, бромирование 387
восстановление 204, 206, 207, 211, 213 Янтарная кислота
гидролиз 259—262, 455 ангидрид, обнаружение 454
количественное определение 490 действие тионилхлорида 450
микрополучение 256—257 получение 202
пробы 379, 381, 385, 387, 389, 391, эфиры 257, 258
393, 398, 403
производные 448, 452, 455—457
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие .............................................................. 5
Предисловие автора .................. . .............................. 7
Введение ................................................................. 9
I. Применение микрохимической техники и ее преимущества.............. 9
II. Использование микрометодов при преподавании химии................. 10
III. История развития микрохимии...................................... 11
IV. Терминология...................................................... 13
Часть 1
ОБЩИЕ МЕТОДЫ
Глава I. Кристаллизация и отбор кристаллов............................... 19
I. Общие положения.................................................. 19
II. Полумикрометоды.................................................. 22
III. Микрокристаллизация............................................ 36
IV. Сушка кристаллов................................................. 45
Глава II. Перегонка, возгонка и экстракция............................... 51
I. Перегонка...................................................... 51
II. Возгонка........................................................ 71
III. Экстракция...................................................... 79
IV. Адсорбция и хроматография ...................................... 85
Глава III. Техника лабораторной работы и оборудование.................. 91
I. Общие положения................................................. 91
II. Взвешивание..................................................... 91
III. Измерение объемов............................................... 92
IV. Шпатели и мешалки............................................... 99
V. Нагревание..................................................... 101
VI. Растирание и измельчение........................................ 106
VII. Универсальные приборы и установки.............................. 106
VIII. Аппаратура для микроопределения газов и получения микроколи-
честв препаратов..................................................... 113
Глава IV. Определение физических констант............................. 118
Определение температур плавления................................ 118
II. Определение температур кипения................................. 151
III. Определение плотности.......................................... 155
IV. Определение показателя преломления............................. 160
V. Определение молекулярного веса................................. 165
Часть II
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРЕПАРАТОВ
Введение ............................................................ 191
Глава V. Восстановление................................................. 193
I. Введение...................................................... 193
520
Содержание
II. Восстановление активированным водородом .......................... 193
III. Восстановление при помощи активных металлов и ионов......... 206
Глава VI. Окисление....................................................... 216
I. Введение.......................................................... 216
II. Дегидрирование.................................................... 217
III. Озонолиз......................................................... 221
IV. Окисление хромовой кислотой...................................... 222
V. Окисление перманганатом.......................................... 223
VI. Окисление азотной кислотой....................................... 224
VII. Окисление тетраацетатом свинца................................... 225
VIII. Окисление двуокисью селена....................................... 226
IX. Окисление соединениями железа и серебра.......................... 226
X. Окисление перекисями и надкислотами............................... 227
Глава VII. Галоидирование................................................. 231
I. Введение.......................................................... 231
II. Микрохлорирование молекулярным хлором............................. 231
III. Микрохлорирование галоидными соединениями фосфора и серы .... 233
IV. Микробромирование молекулярным бромом............................ 236
V. Введение галоидов при помощи галоидоводородных кислот............. 239
VI. Галоидирование соединениями, содержащими активный галоид....... 240
VII. Замещение аминогруппы на галоид................................. 242
Глава VIII. Ацилирование, этерификация и гидролиз......................... £46
I. Ацилирование ..................................................... 246
II. Этерификация ..................................................... 254
III. Гидролиз......................................................... 259
Глава IX. Нитрование и сульфирование...................................... 264
I. Нитрование ....................................................... 264
II. Сульфирование.................................................... .270
Глава X. Аминирование и диазотирование.................................... 274
I. Аминирование...................................................... 274
II. Диазотирование.................................................... 284
Глава XI. Применение металлорганических соединений........................ 290
I. Введение........................................................ 290
II. Установки для микроприготовления реактивов Гриньяра............... 291
III. Методы микросинтезов с использованием реактивов Гриньяра......... 293
Глава XII. Дегидратация, циклизация и конденсация......................... 301
I. Дегидратация...................................................... 301
II. Циклизация и реакции конденсации................................. 304
Г лава XIII. Микросинтезы меченых соединений.............................. 309
I. Введение.......................................................... 309
II. Способы введения меченых атомов в органические соединения......... 312
III. Лабораторное оборудование при работе с радиоактивными изотопами 314
IV. Специальные методы лабораторной работы........................... 319
V. Примеры микросинтезов меченых соединений.......................... 329
VI. Специальный прибор, предназначенный для работы в вакууме с ле-
тучими радиоактивными соединениями.................................... 343
Содержание 521
Часть III
АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И РЕАКЦИИ
Глава XIV. Микрометоды характеристики органических соединений.............. 349
I. Введение........................................................... 349
II. Основы характеристики и идентификации........................... 349
III. Стадии идентификации............................................ 351
IV. Предварительное испытание.............. ............ . . . , 353
V. Хроматографические методы................................... . 357
VI. Элементарный анализ............................................... 364
VII. Классификация неизвестных веществ.................................. 370
Г лава XV. Пробы на функциональные группы.................................. 379
1. Введение........................................................... 379
II. Выбор проб на функциональные группы............................... 380
III. Методы проведения проб на функциональные группы................... 383
IV. Открытие функциональных групп физическими методами ............... 403
Глава XVI. Приготовление производных.....................................' 406
I. Введение........................................................... 406
II. Производные спиртов............................................... 416
III. Производные фенолов............................................... 422
IV. Производные альдегидов, кетонов и ацеталей....................... 425
V. Производные амидов, имидов и мочевин .............................. 430
VI. Производные аминов................................................ 431
VII. Производные аминокислот............................................ 438
VIII. Производные углеводов............................................. 444
IX. Производные карбоновых кислот, галоидангидридов и ангидридов . . . 448
X. Производные сложных эфиров . . . . ,............................. 455
XI. Производные простых эфиров........................................ 457
XII. Производные галоидных соединений.................................. 461
XIII. Производные углеводородов......................................... 465
XIV. Производные нитросоединений....................................... 468
XV. Производные различных азотсодержащих соединений................... 470
XVI. Производные сернистых соединений.................................. 472
Глава XVII. Количественные микрометоды определения функциональных
групп................................................................... 485
I. Введение........................................................... 485
II. Проблемы, связанные с количественным определением функциональных
групп........................................................... 486
III. Современное состояние микрометодов определения функциональных
групп............................................................ 488
Именной указатель.......................................................... 495
Предметный указатель....................................................... 501