4-klorfenylazid
|
|
 Ball and Stick-modell av 4-
|
|
| klorfenylazidnamn | |
|---|---|
|
IUPAC namn
1-Azido-4-klorbensen
|
|
| Andra namn 4-klorfenylazid
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C6H4ClN3 _ _ _ _ _ | |
| Molar massa | 153,569 g/mol |
| Utseende | Brun fast |
| Densitet | 1,2634 g/cm 3 |
| Smältpunkt | 20 °C (68 °F; 293 K) |
| Kokpunkt | 96 °C (205 °F; 369 K) |
| Olöslig i H2O ; Löslig i dietyleter | |
| log P | -3,71 |
| Faror | |
| GHS- märkning : | |
|
|
| Fara | |
| H225 , H302 , H315 | |
| P264 , P270 , P301+P310 , P321 , P330 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (branddiamant) | |
| Säkerhetsdatablad (SDS) | [1] |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
4-klorfenylazid är en organisk arylazidförening med den kemiska formeln C 6 H 4 ClN 3 . Geometrin mellan kväveatomerna i den funktionella azidgruppen är ungefär linjär medan geometrin mellan kvävet och bensens kol är trigonalt plan .
Förberedelse
Det finns olika metoder för att syntetisera arylazider. En sådan metod skulle vara att använda reagera anilin med natriumnitrit (NaNO 2 ) och hydrazinhydrat i närvaro av ättiksyra . Denna reaktion kommer att ge måttligt till bra utbyte av den önskade arylaziden. Det bästa lösningsmedlet för denna reaktion är diklormetan . Diklormetan är mest effektivt eftersom det endast är svagt polärt medan högpolära lösningsmedel ger betydligt lägre utbyten i denna reaktion. Reaktanterna löses bättre i ett mindre polärt lösningsmedel och reaktionen fortskrider mer fullständigt mot fullbordan. Två ekvivalenter natriumnitrit bör användas med fem ekvivalenter hydrazinhydrat för att få ett högt utbyte av arylazid. För att specifikt bilda 4-klorfenylazid används en anilin med en kloridgrupp i para-positionen . Natriumnitriten reagerar med anilin för att bilda ett diazoniumsalt som utför nukleofil substitution med azidjonen som bildas av en annan reaktion mellan natriumnitrit och hydrazinhydrat i ett surt medium . En sådan reaktion tar cirka 30 minuter att fullborda och ger cirka 80 % utbyte. Detta är en effektiv syntesmetod på grund av den korta reaktionstiden, enkla upparbetningen och billiga reagenser . En bild av beredningsreaktionen visas nedan:
En annan syntesmetod som undersöktes var Wong Synthesis som använder sig av reagenserna NaN 3 och Tf 2 O . Studiet av denna syntesmetod var mycket detaljerad eftersom NaN 3 är känt för att vara explosivt så noggrann uppmärksamhet på syntesprocedurerna måste användas.
Reaktioner
Azider används i en mängd användbara reaktioner och synteser. I många olika reaktioner fungerar de som ett mellansteg för att omvandla en substituentgrupp till en amin . Anledningen till att användning av azider är användbar i denna process är att en av reaktionsprodukterna är kvävgas (N 2 ) . När en reaktion producerar gas sker ett termodynamiskt gynnsamt tryck mot reaktionsprodukterna. Detta hänför sig till 4-klorfenylazid eftersom denna molekyl är en mellanprodukt under bildningen av 4-klorfenylamin. I många fall används litiumaluminiumhydrid ( LAH ) för att reducera den funktionella azidgruppen . Ett exempel på denna reaktion är följande:
Vid ytterligare reaktioner från ovanstående syntes kan 4-klorfenylazid också leda till användbar omvandling av iminiumjonen . Iminiumjonen är viktig i organiska synteser eftersom den reagerar på liknande sätt som en karbonylförening . En partiell positiv laddning byggs upp på kolet som är dubbelt bundet till kvävet vilket ger en utmärkt plats för nukleofila attacker . Ett enkelt sätt att göra iminiumjonen är att reagera en amin med formaldehyd så att vatten lämnar reaktionen och gynnar iminiumskapandet. Ett exempel på denna reaktion ses nedan:
Arylazider som 4-klorfenylazid är viktiga i klickkemi . 4-klorfenylazid är mångsidig för att sammanfoga olika molekyler och används i vissa reaktioner som är mycket enkla och ger höga utbyten (kännetecken för reaktioner av klickkemi). En av dessa reaktioner är mellan 4-klorfenylazid och alkyner för att producera 1,2,3-triazoler . Ett exempel på denna reaktion visas nedan:
Ansökningar
Användningen av azider är mycket viktig i en mängd olika tillämpningar inom organisk och biologisk kemi . Azider används i forskning om läkemedelstillämpningar, inom materialvetenskap och även inom hela biologin. En majoritet av forskningen som bedrivs på azider avser den katalysator som behövs för att skapa själva aziden. Tidigare har LAH använts för omvandlingen av aminen till aziden, men detta är inte alltid det miljömässigt mest fördelaktiga sättet att bilda den önskade produkten. Forskning bedrivs i många olika biologiska miljöer för att se om en viss katalysator kommer att vara återvinningsbar och/eller miljövänlig .
En specifik tillämpning av 4-klorfenylazid är i Friedel Crafts acylering och alkylering . Aziden på 4-klorfenylazid fungerar som en elektronbortdragande grupp eftersom aziden har en partiell positiv laddning som drar bort elektroner från ringen. Detta betyder att azidsubstituenten fungerar som en metadirektör i Friedel Crafts acylering och alkylering. Följaktligen är kloriden på 4-klorfenylazid ett deaktiveringsmedel , men det leder också till orto/para-positionerna på den aromatiska ringen. På grund av substituenteffekterna på 4-klorfenylazid skulle acylering och alkylering ge en huvudprodukt som nyligen är substituerad i 3- och 5-positionerna på den aromatiska ringen. Ett exempel på denna reaktion ges nedan:
En annan tillämpning av 4-klorfenylazid är genom användning av fungicider på växtpatogener . Det är viktigt att bekämpa svamppatogener på växter så att det blir en hög skörd under skördesäsongen. En mängd föreningar testades på växtfrön för att testa fungicidens effektivitet . 4-klorofenylazid var en substituent bunden till den huvudsakliga molekylära föreningen som hela forskningen utfördes av.
Struktur och bindning
4-klorfenylazid är en arylazid . Detta är en bensenring med en azidgrupp och en kloridjon kopplade i para-positionen. Azidgruppen kännetecknas av tre kväveatomer sammanbundna med två dubbelbindningar och är isoelektrisk med CO 2 . Detta bildar en positiv laddning på det mellersta kvävet och negativa laddningar på det yttre kvävet . När den är ansluten i en aromatisk ring är den extra laddningen på utsidan en viktig aspekt av molekylernas reaktivitet. Denna extra yttre laddning kan stabilisera den positiva laddningen på det mellersta kvävet och möjliggöra frigöring av kvävgas, ett viktigt steg i reaktioner som inkluderar 4-klorfenylazid. Storleken och strukturen på denna molekyl gör den till en viktig komponent i klickkemi .
- Siddiki, AA, Takale, BS, & Telvekar, VN (2013). Enpotssyntes av aromatisk azid med natriumnitrit och hydrazinhydrat. Tetrahedron Letters , 54(10) , 1294. Hämtad 11 april 2013.