Нәзік органикалық синтезінің жалпы әдістемесі және қолдану аймақтары

Кіріспе. Нәзік органикалық синтезінің жалпы әдістемесі және қолдану аймақтары

Жоспар

1. Органикалық синтездің пайда болу және даму тарихы. Алғашқы органикалық синтездер.
2. Бастапқы шикізат көздері. Органикалық синтездің жалпы әдістемесі.
3. Компьютерлік синтез негіздері.

1. Органикалық синтездің пайда болу және даму тарихы. Алғашқы органикалық синтездер

Нәзік органикалық синтез органикалық химияның түбінде дамып, химиялық технологияның ажыратылмайтын бөлігі болды.

Дәстүрлі қалыптасқан нәзік органикалық синтездің қолдану салалары бояғыштардың, дәрілік және хош иісті заттардың өндірістері болып табылады. Кейінгі уақытта нәзік органикалық синтездің қолдану аймақтары кең тарады. Кинофотоқұралдардың және өсімдіктерді қорғау құралдарын алуға арналған нәзік органикалық синтез өнімдерінде сұраныс табылды. Қазіргі заманда тағам өндірісінде нәзік органикалық синтез өнімдердің ассортименті көбеюде, кейбір табиғи талшықтардың аналогтарын алуға арналған нәзік органикалық синтез әдістерін қолдану жолдары ашылуда. Биотехнологияның дамуына орай нәзік органикалық синтезді генетикалық аппараттық құрылымын қайталауында пайдаланады. Осыған орай күрделі органикалық заттардың жеке күйінде бөліп алуының жаңа аспектілері табылды.

Нәзік органикалық синтезді қолдану аймақтары кең тарағандықтан осы саланың мамандары көп білімдерге ие болуын талап етеді.

Негізгі органикалық синтезден нәзік органикалық синтездің сипатты ерекшеліктері: синтез объектілерінің күрделілігі, мақсатты заттарды алынудың көпсаттылығы, жете тазалаудың қажеттілігі, олардың өнделуінің салыстырмалы аз мөлшерлері, синтез өнімдерінің үлкен сұрыпталымы және жоғары бағалығы. Негізінде өндірістің бұл саласын «шағын тоннажды химия» деп атайды.

Органикалық синтездің бастамасын аммоний цианатынан мочевинаның синтезі салды (Ф. Велер; 1824 ж.):

NH4OCN → H2NCONH2

Келесі жылдары анилиннің (Н.Н. Зинин, 1842 ж.), сірке қышқылының (Г. Кольбе, 1845 ж.), майлардың (М. Бертело, 1854 ж.), қантты заттар майларының (А.М. Бутлеров, 1861 ж.) синтездері жүзеге асты.

Нәзік органикалық синтездің ерекше даму сатысы ХХ ғасырдың ортасында болды. Бұл уақытта негізгі табиғи заттардың аналогтары синтезделінген (алкалоидтер, дәрумендер, антибиотиктер және т.б.), сонымен қатар сол синтездер көбісі өндірістік масштабтарға жеткізілген және олардың негізінде қазіргі химия-фармацевтикалық өндірістік пайда болды.

1. Бастапқы шикізат көздері. Органикалық синтездің жалпы әдістемесі

Нәзік органикалық синтезде қолданылатын әдістер қарапайым заттардан күрделі органикалық заттарды алуға жол ашады. Әдістерді таңдау негізінде химиялық реакциялардың механизмдерінің, қолданылатын қосылыстардың қасиеттері және оларды тазалау қолайлы әдістерін білу қажет. Әдеттегідей, әр синтез негізгі төрт бөлігінен тұрады:

1) шикізаттың көзін таңдау (бастапқы қосылыстар);

2) синтездің химиялық сызбасын жетілдіру;

3) мақсатты қосылыстың тазалау әдісін таңдау;

4) мақсатты қосылысты бірдейлендіру.

Шикізат көздері. Шикізат көзін дұрыс таңдау – синтездің анықтаушы мезгілі болып табылады.

Көмірдің, мұнайдың және табиғи газдың біріншілік өндеу өнімдері шикізаттың ең маңызды көздері болып табылады. Көмірдің химиялық өндеу арқылы хош иісті көмірсутектерді (бензол, толуол, ксилол, нафталин) және газ тәрізді көмірсутектің оксидтерің алады.

Көмір-, мұнай- және газөндеуінің біріншілік өнімдердің келесі айналымдары спирттер, фенолдар, альдегидтер, кетондар, қышқылдарға әкеледі. Аса маңызды шикізат ретінде синтез-газ болып табылады, оның негізінде метанол, жоғары көмірсутектерді алады (Фишер-Тропп синтезі). Көмірсутектің монооксидінен фосген, құмырсқа қышқылын, ал метаннан – циансутекті қышқылын, күкіртті көміртегі және хлортуындыларын алады.