№ | Слайд | Текст |
1 |
 |
Органические пероксиды в химии и жизниИОХ им. Н.Д. Зелинского РАН; РХТУ им. Д.И. Менделеева Терентьев Александр Олегович Москва, 2014 (лекции для студентов и аспирантов университетов, обучающихся по специальности «Органическая химия») |
2 |
 |
История получения пероксида водородаВ 1818 год Louis Jacques Th?nard получил H2O2 BaO2 + кислоты или вода = H2O2 1832 год первое промышленное производство H2O2 на основе bao2 2 Пероксид бария BaO2 - 1799 год (Alexander von Humboldt) Пероксид натрия Na2O2 - 1811 год (Louis Jacques Th?nard и Joseph Louis Gay-Lussac) Прогноз объема мирового производства H2O2 к 2017 году 4.67 миллионов тонн Цена: ~ 0.5 долл. США / 1 л 30% водного H2O2 |
3 |
 |
Промышленное производство пероксида водородаЭлектролиз серной кислоты впервые осуществлен и внедрён в 1908 году (Wei?enstein, Carinthia, Австрия) В настоящее время способ используется в РФ. Позволяет получать H2O2 концентрацией до 98% 3 |
4 |
 |
Промышленное производство пероксида водорода4 Антрахиноновый метод получения H2O2 разработан в 1930 годах (IG Farben, Ludwigshafen, Германия) В России не используется. Позволяет получать H2O2 концентрацией до 70%. Эффективен только для крупных производств. Окисление изопропанола 1957 – 1980 годы (Shell) В настоящее время используется в России. Позволяет получать H2O2 концентрацией до 50%. |
5 |
 |
Пероксид водорода и его промышленно производимые неорганическиепроизводные H2O2 H2O2 * NH2-CO-NH2 na2co3 * 1.5 H2O2 K2CO3 * 3 H2O2 KF * H2O2 na2hpo4 * 2 H2O2 [nabo2 * H2O2]2 * 6H2О 5 |
6 |
 |
Применение пероксида водорода и его неорганических производных6 Производство перкарбоната и пербората натрия для моющих средств. Отбеливание волос, кожи, зубов. Дезинфектанты и антисептики. Топливо для ракет и торпед (моно- и дикомпонентные смеси). |
7 |
 |
ROOR’Органические пероксиды Применение 7 Производство полимеров Инициаторы радикальной полимеризации и сшивки Биологически активные соединения Антипаразитарные препараты Малярия: болеет 300 - 500 млн. ежегодно умирает ~ 2 млн. Гельминтозы: В мире заражены ~ 1 млрд. (17 млн. ежегодно умирает). В России заражены ~ 5 млн. (34 тыс. умирают ежегодно). Реагенты и полупродукты тонкого органического синтеза (окисление, инициирование радикальных реакций и перегруппировки) Полистирол, ПВХ, ПЭВД, полиакрилаты, полипропилен, полибутадиен, кремнийорганические, этилен-пропиленовые, бутадиеновые и хлорсодержащие каучуки |
8 |
 |
1. Производство полимеров8 По различным оценкам от 10 до 30 % полимеров производятся с использованием пероксидов Диапазон инициирования: 15-200 °С |
9 |
 |
Пероксиды, используемые в производстве полимеров9 Диалкилпероксиды Гидропероксиды Диацилпероксиды Пероксикарбонаты Пероксидикарбонаты Сложные пероксиэфиры Олигомерные пероксиды и сложные смеси пероксидов Перкетали Циклические трипероксиды ацетона и метилэтилкетона |
10 |
 |
2. Биологически активные соединения на основе пероксидов10 Малярия и гельминтозы В мире малярией болеет 300 - 500 млн. человек, приблизительно ~ 2 млн. ежегодно умирает. Шистосомоз: инфицировано 200 млн. человек Антимикробные препараты и дезинфектанты Антипаразитарные препараты Бензоилпероксид -лечение и профилактика угревой сыпи Перуксусная кислота – антисептик CH3COOOH |
11 |
 |
Мировые тенденции в поиске лекарственных средств на основе пероксидов11 В 1971 году из листьев однолетней полыни (Artemisia annua) был выделен артемизинин (циклический пероксид), обуславливающий лечебное действие этого растения, которое в течение двух тысячелетий применяется традиционной китайской медициной для лечения малярии. В полыни содержится от 0.3 до 0.5 % артемизинина. Артемизинин |
12 |
 |
Schistosomiasis and food-borne trematodiasis are neglected tropicaldiseases and of major public health interest Affect hundreds of millions of people Vaccines are not available and drugs are needed for morbidity control Available drugs: Praziquantel and Triclabendazole Raising concern of drug resistance Therefore new potent antitrematocidal drugs are urgently needed Trematode infections – a worldwide challenge 12 |
13 |
 |
Culturing helminths13 Culturing of helminths is very challenging Discovery of new anthelminthic drugs depends largely on in vivo system infected cattle liver with Fasciola hepatica S.mansoni infected mouse with oversized liver |
14 |
 |
Артемизинин и его полусинтетические аналоги, используемые вмедицинской практике 14 Artemether капсулы, внутримышечные инъекции Artemisinin таблетки, свечи Arteether внутримышечные инъекции Dihydroartemisinin таблетки, свечи Artesunate таблетки, свечи внутримышечные и внутривенные инъекции |
15 |
 |
Природные пероксиды с высокой антигельминтной и антималярийнойактивностью 15 Пероксиды из губок рода Plakortis Аскаридол Yingzhaosu A Каниоян Бисэпиканиоян |
16 |
 |
Синтетические циклические пероксиды с высокой противомалярийнойактивностью 16 In vitro и in vivo аналогичны артемизинину In vitro и in vivo превосходят артемизинин Третья стадия клинических испытаний; Ranbaxy Laboratories Limited (Ranbaxy) Arterolane (OZ 227, RBX 11160) |
17 |
 |
Синтетические пероксиды с высокой антималярийной активностью17 |
18 |
 |
Предполагаемый механизм действия18 Восстановление пероксидов в эритроцитах с образованием O-центрированных радикалов, с последующей перегруппировкой в С-центрированные радикалы |
19 |
 |
Соединения с высокой противоопухолевой активностью19 Артемизинин Синтетические «стероидные тетраоксаны» Сесквитерпеновые эндопероксиды |
20 |
 |
Синтез органических пероксидов |
21 |
 |
Кетоны, альдегиды и H2O2 – основные реагенты для получения пероксидов21 Основная проблема - селективность |
22 |
 |
Проблематика пероксидирования дикарбонильных соединений22 Основная проблема - селективность |
23 |
 |
Селективный синтез пероксидов из кеталей и эфиров енолов23 |
24 |
 |
Синтез с использованием синглетного кислорода24 |
25 |
 |
Синтез с использованием системы ButOOH, Mn+25 |
26 |
 |
Аутоокисление26 |
27 |
 |
Озонолиз27 Озонолиз алкенов Совместный озонолиз оксимов и кетонов |
28 |
 |
Синтез кремнийорганических пероксидов по реакции Исаяма – Мукаяма28 |
29 |
 |
Применение пероксидов в синтезе29 Перегруппировки пероксидов и родственные процессы Свободнорадикальные реакции Реакции окисления |
30 |
 |
Реакции окисленияРеакция Прилежаева Вариант реакции Прилежаева Rubottom Oxidation 30 |
31 |
 |
Реакции окисления31 Эпоксидирование гидропероксидами в присутствии оснований (Weitz-Scheffer Epoxidation) Вариант энантиоселективного эпоксидирования J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8134-8135 |
32 |
 |
Реакции окисленияЭпоксидирование по Паену (Payne Epoxidation) 32 |
33 |
 |
Реакции окисления Эпоксидирование диметилдиоксираном33 |
34 |
 |
Реакции окисленияЭпоксидирование по Ши (Shi Epoxidation) 34 Приготовление хирального катализатора из D-фруктозы Эпоксидирование с промежуточным образованием диоксирана Y. Shi, J. Am. Chem. Soc., 1997, 11224 |
35 |
 |
Реакции окисленияЭпоксидирование катализированное металлами переменной валентности Первое упоминание - 1950 г Начало активных исследований – 1965 г 35 M = Cr, V, Mo, Co, Cu, Mn, Fe, Ti, Zr, W |
36 |
 |
Реакции окисленияЭпоксидирование по Шарплесу (Sharpless Epoxidation) 36 Sharpless, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 5765 |
37 |
 |
Перегруппировки пероксидов и родственные процессы |
38 |
 |
Кислотно-катализированные превращения пероксидов38 Реакция Байера-Виллигера – Получение лактонов и сложных эфиров из кетонов |
39 |
 |
Кислотно-катализированные превращения пероксидов39 Реакция Криге |
40 |
 |
Кислотно-катализированные превращения пероксидовРеакция Хока – 1944 г Реакция Удриса-Сергеева-Кружалова – 1942 г 40 Промышленный метод получения фенола и ацетона |
41 |
 |
Превращения пероксидов с участием основанийРеакция Корнблюма-де ла Маре (Kornblum–DeLaMare) 41 |
42 |
 |
Превращения пероксидов с участием основанийОкисление по Дакину (Dakin) 42 |
43 |
 |
«Самопроизвольные» перегруппировки пероксидов43 Перегруппировка Шенка (Schenck) Перегруппировка Смита (Smith) Продукт реакции холестерола с синглетным кислородом |
44 |
 |
Фотохимические превращения пероксидов44 |
45 |
 |
Превращения кремнийсодержащих пероксидовОкисление по Тамао-Кумада (Tamao-Kumada oxidation) Окисление по Флемингу (Fleming oxidation) 45 X = OR, F, Cl, H, NR2 |
46 |
 |
Превращения кремнийсодержащих пероксидов46 |
47 |
 |
Свободнорадикальные реакции47 |
48 |
 |
1.Термическое инициированиеИнициированное пероксидами присоединение алкенов к кетонам, простым и сложным эфирам и альдегидам 48 |
49 |
 |
2. Разложение пероксидов катализируемое металлами переменнойвалентности 49 |
50 |
 |
Разложение пероксидов катализируемое металлами переменной валентностиСинтез макроциклов 50 |
51 |
 |
Разложение пероксидов катализируемое металлами переменной валентности51 |
52 |
 |
Производственная сфераФармацевтика, медицина Антипаразитарные, антимикробные препараты, антисептики, дезинфектанты Различные отрасли промышленности Горение и взрыв, добавки в топливо, отбеливание бумаги, тканей, приготовление клеев и композиционных материалов Полимеры Радикальная полимеризация, вулканизация, функционализация полимеров Органический синтез Радикальные и ионные реакции, окисление Биология Дыхание, апоптоз, окисление липидов, синтез простагландинов, хемилюминесценция организмов Теоретическая химия Связь структуры, реакционной способности, биологической активности, строение вещества, цепные реакции Экология Атмосферные процессы, окисление в воде и почве, очистка сточных вод |
«По химии пероксид водорода» |