Материал: Павлов, Борис Алексеевич. Курс органической химии учебник для химических техникумов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

374

Гл. XVII. Производные

угольной кислоты

 

Ксантогеновая кислот. При

взаимодействии сероуглерода

со спиртами в присутствии едкой щелочи или с алкоголятами про­ исходит образование эфиров солей ксантогеновой кислоты (ксантатов):

S -* -.....Na

SNa

S=C **- OC2I-I5

S =C —ОС2И,

Производные ксантогеновой кислоты имеют желтую окраску. Свободная кислота очень неустойчива и легко разлагается.

Как было указано раньше (см. стр. 317), ксантогеновые эфи­ ры целлюлозы применяются в промышленности для получения ис­ кусственного волокна (вискозный способ) и пластических масс.

При действии ксантатов на соли тяжелых металлов образуют­ ся труднорастворимые осадки.

Этил- и бутилксантаты щелочных металлов применяются при

обогащении руд тяжелых металлов (Си, Ni, Pb,

Zn и др.) посред­

 

 

ством флотации. Сернистые руды

 

 

металлов содержат смеси сили­

 

Воздиз

катных пород (силикаты натрия,

 

кальция, магния

и др.)

и

серни­

 

 

стых соединений тяжелых ме­

 

 

таллов: PbS (свинцовый блеск),

 

 

CuS

(медный

колчедан),

ZnS

 

 

(цинковая обманка)

и др. Для от­

 

Вода

деления сернистых

соединений от

 

 

пустой породы руду предвари­

 

 

тельно размалывают

и

взмучи­

Рис.

59. Схема расположения частиц

вают в воде. Если теперь приба­

ксантата на границе раздела вода—

вить

к этой «пульпе»

небольшое

 

воздух.

количество ксантатов, то молеку­

лы

их прочно адсорбируются

на поверхности

кристаллов

руды

(за счет ксантогеновой группы). Частицы руды с адсорбирован­ ным на поверхности ксантатом обладают способностью накапли­

ваться на границе

раздела

в о д а —в о з д у х (рис. 59).

В флотационной

машине

к пульпе добавляют вспенивателей

(сосновое масло, терпинеол и др.) и подвергают ее сильному пе­ ремешиванию при продувании воздуха. Пузырьки воздуха покры­ ваются на своей поверхности частицами руды и всплывают на поверхность воды. Непрерывно вращающиеся деревянные лопат­ ки флотационной машины отделяют эту пену с рудой от суспен­ зии пустой породы, поскольку силикатные минералы не имеют сродства к ксантатам и не переходят в пену. Таким образом, при помощи флотореагентов совершается парадоксальный процесс: тяжелые минералы «всплывают», а более легкие — силикаты — остаются внизу.

202. Пластмассы на основе мочевино-формальдегидных смол 375

Применяя такую химическую обработку, можно путем добав­ ки небольших количеств флотореагентов производить очень осно­ вательное обогащение даже бедных руд. Пользуясь различными реагентами.и химической обработкой, проводят частичное разде­ ление смесей руд: медно-железных, свинцово-цинковых и др.

Тиомочевина NH2CSNH2 по большинству свойств является полным аналогом мочевины. Впервые она была получена нагре­ ванием роданистого аммония [подобно способу получения моче­ вины из циановокислого аммония (см. стр. 370)]:

N

/NH

NH,

NH,

III

/2

\

/

С

с—nh2

c

 

\ s n i-i4

\ sh

 

 

В настоящее время тиомочевину получают действием сероводо­ рода на цианамид:

N

 

^N H

/N H ,

III

н

С—SH

c= s

С

+ 1

\

n h 2 sh

\ n h 2

\ mh.

Тиомочевина—кристаллы (темп. плав. 180°); растворима в во­ де. Применяется в фотографии (например, при получении тонов сепии на отпечатках), для синтеза лекарственных препаратов. Интересно отметить, что обработка клубней картофеля тиомочевиной вызывает прорастание их без предварительного перезимовывания.

202. Пластмассы на основе мочевино-формальдегидных (карб­ амидных) смол. Аминопласты. Мочевина, а также ее производ­ ные—тиомочевина, дициандиамидин и др. конденсируются с формальдегидом и образуют смолообразные продукты — карб­ амидные смолы, из которых приготавливают пластмассы, назы­ ваемые аминопластами.

Чтобы иметь некоторое представление о строении сложных молекул таких аминопластов, рассмотрим примерную схему об­ разования продуктов конденсации мочевины с формальдегидом.

Одной из первых ступеней этой сложной реакции является образование диметилолмочевины:

,NH|H +

HOi—СН,—ОН

,n h - c h 2—о н

 

0 = с < Ь::::::::::::::::

-► 0= С <

+ 2 Н аО

'sn h ;h +

н о ;—с н г—о н

x n h —с н 2—о н

 

(гидратированная

диметилолмочевина

форма СН2О)

 

376 Гл. XVII. Производные угольной кислоты

При нагревании диметилолмочевины с мочевиной в присутствии кислых добавок (например, щавелевой кислоты) происходит ре­ акция поликонденсации с выделением воды:

НО—CH.NHCONHCH, ОН + HjNHCONH!H + HO;CH2NHCONHCH2—он+-

-------CH2NHCONHCH2—NHCOiNH—CH2NHCONHCH3---------(- nH20

Кроме того, молекулы диметилолмочевины могут вступать между собой в реакции поликонденсации по схеме:

HiN—СН2- OH +

HIN—СН2-

ОН +

HiN—СН, ОН +

HiN—С02—ОН +

... : I

■'■I

 

..........'•!

СО

со

 

 

со

H |N -c h 2—;но

..... I

ОН +

HiN—СН2—:ОН +

HiN—СН2—ОН +

HjN—СН,-

Присутствующие в смеси молекулы формальдегида могут «сши­ вать» между собой линейные молекулы:

• • -СН2—N—СО—NH—СН2—NH—СО—NIT—СН2—N—СО—NH—СНг- ■•

17

о

Xп

 

I

н

н

О=сн2

н

• • • СН2—N—СО—NH—СН2—NH—СО—NH—СН2—N—СО—NH—СН2• • •

При этом образуется сложная смесь линейных и пространствен­ ных молекул очень высокого молекулярного веса.

В зависимости от условий проведения процесса получаются разнообразного характера смолы, находящие очень широкое применение в технике.

Карбамидные смолы бесцветны и легко окрашиваются в лю­ бые цвета. Они широко используются для склейки и пропитки древесины, для декоративных целей, для изготовления предметов широкого потребления (лампы, плафоны, телефонные трубки, по­ суда), а также для изготовления лаков. Из мочевинных смол по­ лучают также легкий пористый материал—мипору, применяемый для тепло- и звукоизоляции.

Вместо мочевины может применяться тиомочевина, а вместо формальдегида—другие альдегиды.

Ч А С Т Ь В Т О Р А Я

КАРБОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

СОЕДИНЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКОГО РЯДА

Соединениями ароматического ряда называют вещества, в молекулах которых содержится особая группировка из шести атомов углерода, называемая бензольным ядром или бензоль­

ным кольцом

I

С

- С с -

\с^

ГЛ А В А XVIII

ОДНОЯДЕРНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

БЕНЗОЛ И ЕГО ГОМОЛОГИ

203. Свойства бензола. Главным представителем ароматичен ских соединений является бензол С6Н6. Бензол—бесцветная по­

движная жидкость (уд. вес d f =0,879); кипит при 80,2°; имеет своеобразный запах, не растворяется в воде, легко воспламеняет­ ся и горит ярким коптящим пламенем. Охлажденный бензол за­ стывает в белуюкристаллическую массу, плавящуюся при 5,5°. Бензол находит обширное применение в технике как сырье для получения ряда ценных органических веществ и как растворитель. Большие количества его расходуются в качестве добавок к жид­ кому моторному топливу.

Интересна история открытия бензола. В 1812— 1815 гг. в Лондоне впервые появилось газовое освещение Светильный газ, добывавшийся из жира морских животных, доставлялся в железных баллонах. Эти баллоны помещались обычно в подвале дома; из них газ по трубкам распределялся по всему поме­ щению Вскоре было замечено крайне неприятное обстоятельство—в сильные холода газ терял способность давать при горении яркий свет Владельцы га­ зового завода в 1825 г обратил-ись за советом к Фарадею Фарадей нашел, что те составные части газа, которые способны гореть ярким пламенем, соби­ раются на дне баллона в виде прозрачною жидкого слоя.

378 Гл. XVIII. Одноядерные ароматические соединения

При исследовании этой жидкости Фарадей* открыл новый углеводород— бензол.

Бензол, его производные и вещества, сходные с ними по строе­ нию, относятся к ряду так называемых ароматических соедине­ ний. Напомним также, что соединения, содержащие открытую углеродную цепь, относятся к соединениям «жирного ряда». Так как эти названия могут повести к неправильным представлениям, необходимо объяснить возникновение этих терминов.

Первые вещества из группы органических кислот, спиртов, эфиров были тесно связаны с продуктами, получаемыми из жи­ ров. Значительно поздней было установлено, что эти соединения содержат незамкнутые цепи углеродных атомов. Поэтому за со­ единениями ациклического строения закрепилось название «со­ единения жирного ряда».

Производные бензола были впервые выделены из ароматиче­ ских смол (бензойная смола, росный ладан и др.). В дальнейшем выяснилось, что молекулы таких соединений имеют кольчатые структуры, подобные структуре бензола. Поэтому такие соеди­ нения стали объединять в ряд ароматических соединений.

Особенности ароматических соединений. Бензол является пер­ вым представителем ароматических углеводородов. Необходимо прежде всего рассмотреть ряд своеобразных свойств бензола, от­ личающих его от изученных ранее предельных и непредельных ациклических (жирных) углеводородов. Мы говорим о так назы­ ваемом «ароматическом характере» бензола, который проявляет­ ся в химических свойствах и определяется ёго химическим стро­ ением.

По составу бензол и его гомологи являются непредельными углеводородами. Состав бензола выражается формулой СбН6. Общая формула гомологов ряда бензола:

^2П-0

Сравнивая эту формулу с формулой ряда предельных углеводо­ родов С„Н2п+г, легко видеть, что разность между ними равна 8Н. Следовательно, по химическому составу бензол является сильно непредельным соединением. Однако непредельный характер бен­ зола не проявляется в типических реакциях. Мы вправе были бы ожидать, что бензол будет вести себя подобно этилену, дивинилу и другим типичным непредельным углеводородам. Однако ока­ зывается, что он не обесцвечивает бромную воду, т. е. в обычных условиях не присоединяет бром. Раствор марганцовокислого калия при взбалтывании с бензолом не обесцвечивается, т. е.

* Михаил Фарадей ( М. Faraday), знаменитый английский химик и физик (1791— 1867). Родился в Лондоне в семье кузнеца. В юности работал пере­ плетчиком. Наиболее известны его исследования в области электричества. Из работ по органической химии укажем: открытие бензола в светильном тазе, открытие бутилена, получение а- и р-нафталинсульфокислот.

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124701