Федеральнеагентство з освіти
Російськийдержавний університет
Нафти і газуімені І. М. Губкіна
Кафедраорганічної хімії та хімії нафти
Курсова робота за темою
"Властивості адамантану"
Виконали:
Ст. гр. ХТ-08-5
Волкова В.С.
Перевірив:
Ст.пр. Гіруц М.В.
Москва 2010
Зміст
1.Загальні відомості
2.Номенклатура
3.Отримання
3.1 З природних джерел
3.2 Синтетичні методи
4.Фізичнівластивості
4.1 Індивідуальне речовина
4.2 Структурні властивості
4.3 Спектральні властивості
5.Хімічнівластивості
5.1 Адамантільние катіони
5.2 Реакції по вузловим положенням
5.2.1Бромування
5.2.2 Алкілування
5.2.3Фторування
5.2.4Карбоксилювання
5.2.5Гідроксилювання
5.2.6Нітрація
5.3 Реакції по мостикового положенням
6.Застосування
7.Експериментальначастина
Література
адамантан вуглеводень синтез вузловий мостіковий
1. Загальні відомості
адамантану - це хімічна сполука, насичений трициклічниймостіковий вуглеводень з формулою C 10 H 16 . Молекула адамантанускладається з трьох ціклогексановихфрагментів, що перебувають у конформації "крісло".Просторове розташування атомів вуглецю в молекулі адамантану повторює розташування атомів в кристалічнійрешітці алмазу. Свою назву адамантан отримав від бјЂОґО¬ОјО±П‚("Непереможний" - грецьке назва алмазу).
2. Номенклатура
Згідноправилам систематичної номенклатури, адамантан слід називатитрицикл [3,3,1,1 3,7 ] декан. Однак ІЮПАК рекомендує використовувати назву "адамантан"як більш детально визначений. Молекула адамантану володіє високою симетрією.Внаслідок цього 16 атомів водню і 10 атомів вуглецю, що утворюють її, можуть бутивіднесені всього до двох типів.
Положеннятипу 1 називаються вузловими, а положення типу 2 - мостіковимі.У молекулі адамантану налічується чотири вузлових і шість містковихположень.
Зазвичайвикористовують такі зображення структурної формули молекули адамантану:
Такимчином, вузлові атоми вуглецю - 1,3,5,7, а мостіковие - 2,4,6,8,9,10.
Вдизаміщених похідних адамантану з одним мостикового заступникомпросторова орієнтація мостикового заступника може бути аксіальної (а)або екваторіальній (е) в залежності від розташування заступника по відношенню доплощині загального для обох заступників ціклогексанового кільця або її можнапозначити як цис-і транс-:
1.У випадкувідсутності вузлових заступників нумерацію атомів вуглецю проводять з урахуваннямпереваги заступника таким чином, щоб більш кращий мостіковийзаступник мав менший номер, а сума номерів вуглецевих атомів буламінімальної. При позначенні алкіладамантанов менший номер отримує більшепростий заступник.
2.За наявностіодного вузлового заступника йому надається номер 1, нумерація інших атоміввуглецю ядра при цьому проводиться з дотриманням положень пункту 1.
3.За наявностікількох вузлових алкільних заступників номер 1 одержує вузловий заступник,більш кращий згідно з правилами ІЮПАК.
4.Атоми вуглецю,отримали, відповідно до наведених вище правилам, номери 1-9, складаютьраціональний фрагмент біцикло [3,3,1] нонана даногопохідного адамантану, при цьому положення місткових заступників вуглецевихатомів 2,4,6 і 8 визначаються як екзо-або ендо-залежно від того,спрямований Чи заступник відповідно вгору або вниз по відношенню до площинираціонального фрагмента біцикло [3,3,1] нонана, в атома 10 - як цис-або транс-по відношенню до атому 1, а у 9 - як син-чи анти-залежно від того,спрямований Чи він вправо або вліво щодо заступника 1.
3. Отримання
3.1 Зприродних джерел
В данийчас єдиним природним продуктом, що містить адамантан і його гомологи,є нафта. Зміст цього вуглеводню внафти складає всього 0,0001-0,03% (в залежності від родовища),внаслідок чого такий спосіб отримання адамантану є економічноневигідним. Крім самого адамантану, в нафті присутні його численніпохідні. Таких сполук відомо більше тридцяти. Методи ідентифікаціїадамантану в нафтах і його виділення засновані на його незвичайних для вуглеводнівданої молекулярної маси властивостях: висока температура плавлення, летючість,мала розчинність, а також здатність утворювати стійкі аддукти зтіокарбамідом.
Виділенняадамантану з нафти, що не має бензинових фракцій, здійснюється шляхомодноразової обробки тіокарбамідом дістіллат, відігнаних з нафти з водянимпаром. При охолодженні отриманого тіокарбамідного екстракту до -50 В° С адамантанвикристалізовується і легко відділяється фільтруванням. Та отримують близько 75%адамантану, присутнього в нафті.
Якщо в нафтіє легкі фракції і зміст адамантану невелике, то обробкудістіллат тіокарбамідом повторюють, використовуючи невелику його кількість, іотримують високоселективні екстракти. Подальше кількісне виділенняадамантану може бути здійснено також методами препаративної ГЖХ. Длявиділення адамантану з нафти може бути також використаний метод азеотропноїперегонки ціклопарафінового концентрату з три (лерфторбутіл) аміном.
Виділенняадамантану з парафінових нафт вимагає більш ефективних методів йогоконцентрування, таких, як термодифузія і препаративна ГЖХ. Як показалидослідження, найкращі результати при виділенні адамантану дає метод,поєднує перегонку дістіллат (з перегрітою водяною парою) з подальшимвиділенням шляхом препаративної ГЖХ.
3.2Синтетичні методи
Першийуспішний синтез адамантану з ефіру Меєрвейна був здійснений В. Прелогом в 1941році. Синтез включав кілька стадій, а вихід адамантану не перевищував одноговідсотка.
Цей методвже не використовується для синтезу адамантану у зв'язку з високою трудомісткістю інизьким виходом кінцевого продукту. Однак він має деяку цінність в планіотримання різних похідних адамантану, зокрема1,3-адамантандікарбоновой кислоти.
Для отриманняцього вуглеводню в лабораторних умовах в даний час використовують методШлейера. Димер циклопентадієну (який є цілком доступнимз'єднанням) піддається каталітичного гідрування,після чого ізомеризується в адамантан в присутності каталізатора - кислотиЛьюїса. Методика, описана в Organic Syntheses, передбачає використання оксиду платини в якості каталізатора гідрування, а також хлориду алюмінію в якості каталізатора ізомеризації. При цьому вихід складає 13-15%.
адамантанує цілком доступним хімічною сполукою. Вартість одного грама урізних фірм-виробників не перевищує одного долара США.
4. Фізичнівластивості
4.1 Індивідуальне речовина
Хімічночистий адамантан являє собою безбарвна кристалічна речовина,має характерний камфорний запах. Він практично не розчиняється у воді, але зателегко розчиняється в неполярних органічнихрозчинниках. Адамантан маєнезвично високу для вуглеводнів температуру плавлення (268 В° C), однак при цьому повільно сублімує вже при кімнатній температурі. Крім того, він може переганятися з водяною парою.
4.2 Структурні властивості
Молекулаадамантану включає в себе три конденсованих ціклогексанових кільця, що знаходяться в конформації "крісло". Параметри молекулиадамантану були визначені методом дифракції електронів і рентгенівських променів. Було встановлено, щодовжина кожної зв'язку "вуглець - вуглець" становить 1,54 Г…, а кожній зв'язку "вуглець -водень "- 1,112 Г….
Молекула адамантану володіє високою симетрією (точковагрупа T d ). Кристалічнийадамантан існує у вигляді гранецентричній кубічних грат (дужерідкісна для органічних сполук просторова група, a =9,426 В± 0,008 Г…, чотири молекули на комірку). При охолодженніцієї форми до температури нижче -65 В° C спостерігається фазовий перехід зутворенням об'ємно-центрованої тетрагона решітки (a =...
