Синтез на органични производни на мед (II)
Органичните производни на двувалентната мед са преди всичко соли на карбоксилни киселини (карбоксилати), както и различни комплекси на мед с многовалентни алкохоли, аминокиселини и други органични вещества. Добре известно е, че медните съединения потискат жизнеспособността на живите организми, а Cu 2+ катионите имат отрицателен ефект както върху растенията и гъбите, така и върху животните и хората. Медните съединения са особено отровни за микроорганизмите и в тази връзка медните препарати се използват широко като външни лекарства за лечение на бактериални и гъбични кожни лезии [1–4]. Затова си поставихме за цел: да изследваме реакциите на синтез на някои органични производни на двувалентната мед. Като реактиви са избрани лесно достъпни и практически важни органични киселини - винена, лимонена и салицилова (под формата на калиеви и натриеви соли). Изходното медно съединение също беше лесно достъпен и стабилен меден сулфат - меден сулфат пентахидрат кристален хидрат.
Синтез на меден тартарат (меден тартарат).
Изходните материали за синтеза на меден тартарат (меден тартарат) са двойна сол - калиев натриев тартарат (сол на Rochelle) и меден сулфат:
Медният тартарат се получава чрез обменна реакция между калиево-натриев тартарат (рошелска сол) и меден сулфат съгласно следната схема:
Процедура на синтез. Първо се получават водни разтвори на изходните материали. За да направите това, претеглени порции сол Rochelle (10,5 g; 0,05 mol) и меден сулфат (12,5 g; 0,05 mol) се разтварят в 50 ml дестилирана вода в 100 ml стъкленици (вместо стъкленици могат да се използват конични колби с плоско дъно). Получените разтвори се декантират, което води до утаяване на меден тартарат (тартарат). седиментсе филтрува на фуния с хартиен филтър, промива се с 20 ml дестилирана вода и се суши на въздух. Масата на получената сол е 10,5 g.
От получените данни се изчислява съставът на получения кристален хидрат:
n (H2O) \u003d m (H2O) / M (H2O) \u003d 0,5 g / 18 g / mol \u003d 0,028 mol;
n (соли) \u003d m (соли) / M (соли) \u003d 2,2 g / 212 g / mol \u003d 0,01 mol;
следователно n (соли): n (H2O) \u003d 0,01: 0,028 ≈ 1: 3, следователно получената сол - меден тартарат (тартарат) е триводен кристален хидрат със състава CuC4H4O6 3 H2O:
След това се изчислява масовата част на добива на сол. Теоретичният добив се намира от уравнението на реакцията - масата на продукта е 13,3 g; след това, както практически се получава 10,5 г. Следователно практическият добив на трихидратен меден тартарат кристален хидрат: 10,5 g / 13,3 g ≈ 0,8 (80%) от теоретично възможния.
Експериментално установихме, че с повишаване на температурата, добивът на продукта намалява. Това може да се обясни с факта, че при нагряване разтворимостта на продукта във вода се увеличава и той се хидролизира с вода, а скоростта на хидролизата, както е известно, се увеличава с повишаване на температурата, което води до намаляване на масовата част на добива на реакционния продукт.
Синтез на меден цитрат (меден цитрат).
Първоначалните вещества за синтеза на меден цитрат (меден цитрат) са лимонена киселина и меден сулфат:
Лимонената киселина не е в състояние да реагира с меден сулфат, тъй като е много по-слаба от изместената сярна киселина, така че лимонената киселина първо се превръща в сол чрез реакция с калиев хидроксид. За да направите това, проба от лимонена киселина с тегло 9,6 g (0,05 mol) се разтваря в 20 ml вода и към получения разтвор се добавят 8,4 g (0,15 mol) калиев хидроксид при разбъркване. Полученият калиев цитрат (неговияттеоретичното тегло е 15,3 g; количеството от 0,05 mol) се използва без предварително изолиране и пречистване:
Медният цитрат се получава чрез обменна реакция между калиев цитрат и меден сулфат съгласно следната схема:
Процедура на синтез. Порция меден сулфат (18,7 g; 0,075 mol) се разтваря в 50 ml дестилирана вода в 100 ml бехерова чаша (вместо бехерова чаша може да се използва конична колба с плоско дъно). Приготвеният разтвор се смесва с разтвор на калиев цитрат (15.3 g; 0.05 mol). Получената смес се поставя в хладилник за една нощ. При охлаждане на сместа се утаяват изумруденозелени кристали от меден цитрат, които се филтруват върху фуния с хартиен филтър, промиват се с 20 ml дестилирана вода и се сушат на въздух.
От получените данни се изчислява съставът на получения кристален хидрат:
n (H2O) \u003d m (H2O) / M (H2O) \u003d 0,5 g / 18 g / mol \u003d 0,028 mol;
n (соли) \u003d m (соли) / M (соли) \u003d 1,5 g / 570 g / mol \u003d 0,0026 mol;
следователно n (соли): n (H2O) = 0,0026: 0,028 ≈ 1: 10, следователно получената сол - меден цитрат (цитрат) е декахидратен кристален хидрат със състав Cu3 (C6H5O7) 2 · 10 H2O.
Филтратът след отделяне на утаените кристали от меден цитрат декахидрат се използва за изследване на свойствата на полученото съединение. Така беше установено, че когато този филтрат се нагрее, от него се утаява синя утайка. Тази утайка се филтрува и се суши на въздух. Изсушената утайка се разделя на две части. Към един от тях се добавя разтвор на сярна киселина: утайката веднага се разтваря, образувайки син разтвор. Към другата част се добавя излишък от 7% разтвор на амониев хидроксид: утайката се разтваря до образуване на тъмносин разтвор. Тези тестове доведоха до заключението, че тази утайка -меден (II) хидроксид. Вторичният филтрат съдържа киселина: лакмусовата хартия в него става червена. Получените експериментални данни показват, че при леко нагряване медният цитрат в разтвор е напълно хидролизиран до меден (II) хидроксид и лимонена киселина. Следователно, той може да се синтезира само при относително ниска температура, като се използват наситени разтвори на изходните материали за по-ефективна кристализация на продукта.
Синтез на меден салицилат (меден салицилат).
Първоначалните вещества за синтеза на медна салицилова киселина (меден салицилат) са натриева сол на салицилова киселина (натриев салицилат) и меден сулфат:
Медният салицилат се получава чрез обменна реакция между натриев салицилат и меден сулфат по следната схема:
Процедура на синтез. Първо се получават водни разтвори на изходните материали. За тази цел натриев салицилат (8,0 g; 0,05 mol) и меден сулфат (6,25 g; 0,025 mol) се разтварят в 50 ml дестилирана вода в 100 ml стъкленици (вместо стъкленици могат да се използват конични колби с плоско дъно). Получените разтвори бавно се изливат при разбъркване, което води до утаяване на меден салицилат (салицилат), който се филтрира върху фуния с хартиен филтър, промива се с 20 ml дестилирана вода и се суши на въздух. Масата на получената сол е 7,4 g.
От получените данни се изчислява съставът на получения кристален хидрат:
n (H2O) \u003d m (H2O) / M (H2O) \u003d 0,3 g / 18 g / mol \u003d 0,016 mol;
n (соли) \u003d m (соли) / M (соли) \u003d 1,4 g / 338 g / mol \u003d 0,004 mol;
следователно n (соли): n (H2O) \u003d 0,004: 0,016 \u003d 1: 4, следователно получената сол - салицилова киселина (салицилат) мед е тетрахидраткристален хидрат със състав CuC14H10O6 4 H2O:
След това се изчислява масовата част на добива на сол. Теоретичният добив се намира от уравнението на реакцията - масата на продукта е 10,2 g; след това, както практически се получава 7,4 г. Следователно, практическият добив на тетрахидратен меден салицилат кристален хидрат: 7,4 g / 10,2 g \u003d 0,73 (73%) от теоретично възможното.
Експериментално беше установено също, че с повишаване на температурата добивът на продукта намалява значително. И така, при изливане на горещи разтвори (температура над 70 ° C) на натриев салицилат и меден сулфат се наблюдава интензивно образуване на утайка от вискозна полимерна маса с тъмнозелен цвят. Това вероятно се дължи на способността на Cu2+ съединенията да катализират поликондензацията на активирани ароматни съединения, по-специално на изходния натриев салицилат. Хипотетичната схема на процеса на поликондензация може да бъде следната:
Така получените експериментални данни показват, че медният салицилат може да се получи чрез обменна реакция само при ниски температури.
Проведохме синтез в условията на училищен кабинет по химия на органични медни соли: тартарат (винена киселина), цитрат (лимонена киселина) и салицилат (салицилова киселина). Получените съединения са изолирани в чист вид, доказано е, че те са кристални хидрати. Съставът на кристалните хидрати на синтезираните вещества е определен по химичен път. Изследвани са и реакциите на кристалохидрат на пентахидратен меден сулфат с органични киселини (винена, лимонена и салицилова) и техните соли. Установено е, че с повишаване на температурата на реакцията добивът на целеви продукти рязко намалява, което се свързва или с тяхната хидролиза, или с предполагаемите странични процеси на поликондензация.
- Диланян Е. Р., Ховсепян Т. Р., Арсенян Ф. Г., Степанян Г. М., Гарибджанян Б. Т. Антитуморна активност на някои метилглиоксал бистиосемикарбазони и техните хелати с медни (II) йони. // Chemical Pharmaceutical Journal. 2008. Т. 42. № 9. С. 9–11.
- Цапков В. И., Присакар В. И., Бурачева С. А., Лазакович Д. В., Гуля А. П. Синтез и антимикробна активност на сулфазин-съдържащи медни (II) комплекси с бензоилхидразони на заместени производни на салицилов алдехид. // Chemical Pharmaceutical Journal. 2008. Т. 42. № 9. С. 28–31.
- Пулина Н. А., Собин Ф. В., Краснова А. И., Юшкова Т. А., Юшков В. В., Мокин П. А., Яценко К. В., Бабушкина Е. Б. Синтез, хипогликемична и противовъзпалителна активност на комплексни съединения на базата на N-хетериламиди на 4-арил-2-хидрокси-4-оксо-2-бутенови киселини. // Chemical Pharmaceutical Journal. 2011. Т. 45. № 5. С. 18–21.
- Стивън Б. Хауел, Рухангиз Сафаей, Кристофър А. Ларсън и Майкъл Дж. Сейлър. Медни транспортери и клетъчната фармакология на съдържащите платина противоракови лекарства // Молекулярна фармакология. 2010 том. 77, № 6. С. 887–894.