View
597
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Hemija (seminarski) Azo jedinjenja (ocena 10)
Citation preview
FAKULTET TEHNIKIH NAUKA
UNIVERZITET U NOVOM SADU
AZO JEDINJENJA
STUDENT: MENTOR:
VOJISLAV STOJMIROVI GI84 DR. JELENA KIURSKI
NOVEMBAR 2012.
AZO JEDINJENJA
2
SADRAJ
1. UVOD ........................................................................................................... 3
2. DIAZONIJUM-SOLI, DIAZO JEDINJENJA, I AZO JEDINJENJA ............ 4
2.1. DIAZO JEDINJENJA ............................................................................. 5
2.2. DIAZONIJUM SOLI .............................................................................. 5
3. AZO JEDINJENJA ....................................................................................... 6
4. POJAM BOJE ............................................................................................... 7
4.1. HEMIJSKA PODELA BOJA .................................................................. 8
5. AZO BOJE .................................................................................................... 9
6. ZAKLJUAK ............................................................................................. 13
7. LITERATURA ........................................................................................... 14
AZO JEDINJENJA
3
UVOD
Uz kiseonik, azot je verovatno najzastupljeniji heteroatom u organskim jedinjenjima
Organska azotna jedinjenja ine veliku grupu strukturno razliitih jedinjenja Azot ulazi u
sastav veeg broja funkcionalnh grupa:
amino
nitro
amido
nitrilna
nitrozo
heterocikline alifatine i aromatine grupe sa azotom u prstenu, itd.
Slika br.1-Valahova reakcija prevoenja aromatinih azoksi jedinjenja u azo jedinjenja
pomou sumporne kiseline.
Azo jedinjenja su supstance koje sadre azo-grupu -N=N- vezanu za dva ugljovodonina
radikala, opte formule R1-N=N-R2. (3) Azo jedinjenja su obojene supstance, i mogu biti
veoma razliitih boja u zavisnosti od supstituenata u aromatinom jezgru Variranjem
supstituenata u oba jezgra dobija se niz jedinjenja raznih boja, koja nazivamo azo boje.(1).
AZO JEDINJENJA
4
Diazonijum-soli, diazojedinjenja i azojedinjenja
Za sva jedinjenja ove grupe zajedniko je to da sadre dva atoma azota meusobno vezana -N2-.Kod diazonijum soli ti atomi su meusobno vezani trostrukom vezom, a za preostale valence vezani su aril-grupa Ar i kiselinski ostatak A. Diazo i azo jedinjenja sadre grupu -N=N-. Kod diazo jedinjenja za tu grupu su vezani ugljovodonini deo i neki drugi jednovalentni ostatak-X, a kod azojedinjenja za obe valence su vezani ugljovodonini ostaci Ar. To mogu biti i alifatine grupe, ali vei znaaj je onih jedinjenja koja sadre anil-grupe. Opte formule aromatinih diazo i azojedinjenja su sledee:
Ar-N=N-X Ar-N=N-Ar
diazojedinjenja azojedinjenja Poto ova jedinjenja sadre dvostruku vezu, rotacija oko nje je spreena, pa se javlja geometrijska izomerija. Cis i trans-izomeri se mogu izolovati, a uobiajeno je da se oni zovu sin i anti izomeri. Slika br. 2
Slika br .2-sin-azobenzol i anti-azobenzol(2) Diazonijum-soli i diazojedinjenja su obuhvaeni nazivom diazojedinjenja,
jer dva atoma azota pripadaju jednom aromatinom jezgru, a kod azo-
jedinjenja na jedno aromaticno jezgro dolazi jedan atom azota. Jedinjenja,
koja spadaju u ovu grupu jedinjenja imaju vrlo veliki praktini znaaj, jer
omoguuju sinteze raznih aromatinih jedinjenja.(2)
AZO JEDINJENJA
5
Diazo jedinjenja
-su najvaniji derivati primarnih aromatinih amina. Kada anilin reaguje sa azotastom kiselinom HNO2 (iz NaNO2+HCL) na 0-50C, nastaje diazonijum-so, tj. benzendiazonijum-hlorid.(7)Slika br. 2
Slika br. 3-Dobijanje benzendiazonijum-hlorida (7) Diazonijum-soli - su vrste supstance, rastvorljive u vodi i nerastvorljive u organskim rastvaraima. U razblaenim vodenim rastvorima su potpuno disosovane. Uglavnom su nepostojana jedinjenja, a u suvom stanju su eksplozivne, pa se zbog toga ne izoluju kao ista jedinjenja, ve se radi sa njihovim vodenim rastvorima. Diazonijum-soli se mogu dobiti reakcijom soli amina sa azotastom kiselinom u jako kiseloj sredini. Ta reakcija se zove diazotovanje, a obino se izvodi tako to se uzima NaNO2 iz koga se oslobaa azotasta kiselina dejstvom prisutne mineralne kiseline.(2) Fizicke osobine: Diazonijum soli su kristalne supstance od kojih su mnoge eksplozivne. Lako se rastvaraju u vodi a vodeni rastvori provode elektrinu struju. Hemijske osobine :Diazonijum soli su vrlo reaktivna jedinjenja i mnoge reakcije u kojima uestvuju mogu se podeliti u dve grupe: -reakcije nukleofilne supstitucije koje se vre zamenom azota, (koji se oslobaa iz molekula diazonijum soli), nekim nukleofilom, i -reakcije kuplovanja, pri kojima azot ostaje u proizvodima reakcije.(7)
AZO JEDINJENJA
6
AZO JEDINJENJA
Reakcijom diazonijum soli sa fenolima i tercijernim aromaticnim aminima (reakcija kuplovanja) dobijaju se intezivno obojena azo jedinjenja kod kojih su dva aromaticna jezgra povezana azo grupama, -N=N-, i koja se mogu shvatiti kao derivati azobenzola. (1) Azo jedinjenja su supstance koje sadrze azo-grupu N=N- vezanu za dva ugljovodonicna radikala, opste formule R1-N=N-R2. Izvode se od nepoznatog azotvodonika NH=NH, u kome su oba vodonika zamenjena fenil-grupama. Najprostije azo-jedinjenje je azo-benzen.
C6H5-N=N-C6H5 azo-benzen Slika br.4-Strukturna formula azo-benzena CH3-C6H4-N=N-C6H4-CH3 azo-toluen
C6H5-N=N-C6H4-CH3 benzen-azo-toluen
Najesce se dobijaju redukcijom nitro-jedinjenja kao medjuproizvodi redukcije nitro-benzena u anilin u alkalnoj sredini. 2C6H5-NO2C6H5-N+O-=N-C6H5 Nitrozo-benzen azoksi-benzen
C6H5-N=N-C6H5C6H5-NH-NH-C6H52C6H5-NH2 Azo-benzen hidroazi-benzen anilin
U kiseloj sredini odvija se reakcija: C6H5-NO2C6H5-NOC6H5-NHOHC6H5-NH2 Nitro-benzen nitrozo-benzen fenil-hidroksid--amin anilin
AZO JEDINJENJA
7
Azobenzen (Slika br. 4) je narandzasto-crvena kristalna supstanca ciju
boju uslovljavaju hromoforne azo-grupe. (3) Azobenzen nalazi vanu
primenu kao fotoaktivna supstanca. Njegova osobina da menja
kofiguraciju pod uticajem svetla (kao i dobre mogunosti za sintezu raznih
derivata) koristi se u tehnici (fotoindukovani signali, teni kristali,
molekulski ureaji...). Takodje, azobenzen je polazna supstanca za
sinteze mnogih boja. Azobenzen se dobija redukcijom nitrobenzena, u
laboratoriji litijum-aluminijum-hidridom (u kljualom etru), a industrijski
pomou cinka (uz prisustvo baze).(8)
POJAM BOJE U organskoj hemiji boja se definie kao materija koja ima specifinu mo
davanja obojenja drugim materijama (bojilo), takozvani proces bojenja.
Ljudski osecaj boje ogranien je na vidljivi deo spektra elektromagnetnog
zraenja. Boja je subjektivni doivljaj ula vida. Ovaj ulni oseaj stvara se
u nervnim elijama moga pod uticajem svetlosti, razliitih talasnih duina,
koja u oku posmatraa pobuuje doivljaj boje kao fizioloki nadraaj. Za
doivljaj boje neophodna su tri inioca: svetlost, obojeni objekat-telo,
receptor (oko i mozak posmatraa) Meusobno dejstvo ova tri inioca daje
utisak boje. Bez obzira na poreklo, prirodno ili sintetsko, boje se definiu
kao intezivno obojena nezasiena organska jedinjenja koja su sposobna
da oboje druge neobojene materije sa dovoljnom postojanou.(3) Slika
br.5.
AZO JEDINJENJA
8
Slika br. 5 Primer boja
Hemijska podela boja
Postoji vise naina podele organskih boja, ali je najvanija podela prema
hemijskom sastavu i podela prema nainu upotrebe na azo,
trifenilmetanske, hinonske i antrahinonske, indigo, idigoidne, sumporne,
ftalocijanske, cijanske, ksantenske, akridinske, azinske, polimetinske,
nitro, i nitrozo, tiazolonske i druge.(5)
Azo boje
Azo jedinjenja su obojene supstance, i mogu biti veoma razliitih boja u
zavisnosti od supstituenata u aromaticnom jezgru. Azo boje mogu biti
oksiazo-boje, koje su kiselog karaktera, i aminoazo-boje,koje, su baznog
karaktera. Mogu se dobiti redukcijom nitro-jedinjenja. Na primer,
nitrobenzol redukcijom moze dati azobenzol, pri cemu kao medjuprodukt
nastaje azoksibenzol.
AZO JEDINJENJA
9
Slika br.6-Derivati benzola
Prvu azo boju otkrio je William Henry Perkin kao 18-togodinji student na Royal College of Chemistry kod August Wilhelm von Hofmann-a. Hofmann i Perkin su svoj pronalazak patentirali i komercijalizovali. Od tada poinje intenzivna proizvodnja i razvoj azo boja.(9) Ova grupa komercijalno je najvanija grupa boja (50% od ukupne proizvodnje boja.) Karakteristino je da sadre najmanje jednu azo grupu: -N=N-, pa je opta formula: A-N=N-B u kojoj je A (akceptorska grupa) najee aromatino jezgro sa hromofornom grupom, na primer NO2, a B (donorska grupa) aromatino jezgro sa auksohromnom grupom, na primer NR1R2 ili OH. Prema broju azo-grupa u molekulu, azo boje se obino dele na: monazo i poliazo boje. Prema nainu bojenja u praksi takoe postoji podela i na kisele, bazne, supstantivne, metalkompleksne i disperzne hrom-mocilske boje. U industriji najvanije azo-boje spadaju: kisele azo-boje (metiloran, naftoloran, naftol G), bazne azo (anilinsko uto,hrizoidin), supstantivne boje (kiselo hromno-uto, kiselo-hromno-plava 2) I kiselo moilske diazo-boje (naftol plavo-crna) . Reakcija kuplovanja ima veliki tehniki znaaj za proizvodnju azo boja .
Kuplovanjem sa fenolima ili naftolima dobijaju se oksiazo boje koje su
kiselog karaktera, jer sadrze fenolnu OH grupu, a sa kuplovanjem sa
aminima dobijaju se aminoazo boje koje su baznog karaktera, jer sadrze
NH2 ili supstituisanu NH2 grupu.
Do kuplovanja dolazi u para poloaju prema OH grupi fenola ili NH2 grupi amina. Ako je ovaj polozaj zauzet, onda se supstituise H-atom u orto poloaju. Reakcija kuplovanja je elektrofilna aromaticna supstitucija u kojoj je elektrofilna estica diazonijum katjon. Kako je diazonijum katjon slabo elektrofilan, druga komponenta u reakciji kuplovanja mora biti naroito aktivna,sto je sluaj sa fenolima i aromaticnim aminima kod kojih je aromaticno jezgro jako aktivirano za reakcije elektrofilne aromatine supstitucije, jer se na benzolovom jezgru nalazi grupa koja je supstituent prvog reda. Uslovi za odvijanje reakcije kuplovanja moraju biti takvi da se
AZO JEDINJENJA
10
reakcija brzo odvija. Ukoliko reakcija ide sporo,moe doi i do reakcije sa vodom uz nastajanje fenola koji se i sam moe kuplovati. Ako je sredina suvie alkalna,diazonijum katjon prelazi u diazo kiselinu odnosno diazotat koji se ne kupluje. Ako je sredina suvise kisela,amin prelazi u anilinijum katjon cija pozitivna amonijum grupa dezaktivira jezgro, a fenol se nalazi u obliku sa OH grupom, a ne kao fenoksidni anjon, koji se kupluje mnogo brze. Amini se najbre kupluju u slabo kiseloj,a fenoli u slabo alkalnoj sredini. Azo jedinjenja,dobijena reakcijom kuplovanja,intezivno su obojena. Variranjem supstituenata u oba jezgra dobija se niz jedinjenja raznih boja,koja nazivamo azo boje.(1) Anilin se dobija iz nitrobenzena redukcijom. Upotreba: 85% za proizvodnju metilendifenilizocijanata 9% za hemikalije u proizvodnji gume 2% za proizvdnju herbicida 2% za proizvodnju boja i pigmenata(9)
Metiloran, helijantin, dobija se diazotovanjem sulfanilne kiseline i
kuplovanjem dobijene diazobenzolsulfonske kiseline sa
dimetilanilinom.(1)Nastaje tako sto se prvo diazotuje sulfanilna kiselina, pri
emu nastaje diazobenzosulfonska kiselina .Kuplovanjem ove kiseline
dimetilanilinom ,nastaje p-dimetilamino-azobenzosulfonska kiselina,
odnosno njena natrijumova so,poto se radi u alkalnoj sredini. Ta so je
metiloran.(2) Metiloran, kisela azo boja usled prisustva sulfo grupe koja
istovremeno poveava rastvorljivost metiloranza u vodi, se koristi kao
indikator.(1) Kod pH < 3,1 metiloranz je crvene boje, kod pH od 3,1 do 4,4
oran, a kod pH >4,4 je zute boje.(2)
AZO JEDINJENJA
11
Slika br.7- Metiloran
Naftoloran, oran II,se dobija kuplovanjem diazobenzol-sulfonske
kiseline sa -naftolom. Spada u kisele azo boje,zbog prisustva dve kisele
grupe, SO3H i OH. (1) Slika br. 8
Slika br.8-Naftoloran (1)
Anilinsko uto je bazna azo boja.(Slika br. 9)
Slika br.9-Anilinsko uto (1)
AZO JEDINJENJA
12
Slika br.10-Anilin
Navedene azo boje spadaju u direktne boje za vunu i svilu. Animalna vlakna (vuna,svila) izgradjena su od proteina a proteini od aminokiselina. Pojedine od aminokiselina u molekulu imaju slobodnu karboksilnu grupu,a druge aminokiseline imaju slobodnu amino grupu. Azo boja se vezuje za animalno vlakno na taj nain to kisele grupe boja reaguju sa baznim grupama vlakna a bazne gupe boje sa kiselim grupama vlakna,ime se boja fiksira za vlakno. Direktne boje ne reaguju sa molekulima celuloze od koje su izgradjena vlakna pamuka i lana, kao i sa sintetikim vlaknima koja ne sadre kisele ili bazne grupe. Takva vlakna se boje supstativnim bojama ciji molekuli imaju izduen oblik i koje se vezuju za celulozna i druga neutralna vlakna adsorpcijom ili vodonicnim vezama.
Kongocrveno je primer supstativne boje. Dobija se kuplovanjem bis-
diazotovanog benzidina sa naftionskom kiselinom,koja se dobija
sulfonovanjem -naftilamina. U baznoj sredini kongocrveno je obojeno
crveno (Na-so) a u kiseloj sredini (slobodna kiselina) plavo, tako da nije
pogodan kao boja ve se koristi kao indikator.
Benzopurpurin je postojana supstantivna boja (1)Slika br. 11
AZO JEDINJENJA
13
Slika br.11- Benzopurpurin (1)
N,N-dimetilanilin sa benzendiazonijum-hloridom daje jako narandzastu
Buter utu boju.Ovo jedinjenje nekada se koristilo kao sredstvo za bojenje
hrane,li je deklarisano kao mogui karcinogen od strane Direkcije za
hranu I lekove SAD. (4)
AZO JEDINJENJA
14
ZAKLJUAK
Azo boje po lepoti i sjaju zaostaju za drugim bojama. Upotrebaljavaju se
za bojenje svile, vune, pamuka, vetake svile, koe i hartije.(6) Takoe
se lako koriste, relativno su jeftine, daju jasne, jake i stabilne boje.(9)
Zahvaljujui ovim osobinama, skoro polovina proizvodnje u svetu pripada
azo bojama.(7)
Slika br.12-Spektar boja
AZO JEDINJENJA
15
LITERATURA
1. PILETI M. V, MILI B.LJ, 1985, ORGANSKA HEMIJA II DEO
2. VUKAJLOVI ANELKA, LUKI MARIJANA, VOJVODI EREBET, 1987, ORGANSKA HEMIJA
3. KIURSKI JELENA, 2009, HEMIJA U GRAFIKOM INENJERSTVU
4. PETER K, VOLLHARDT C, 1994, ORGANSKA HEMIJA
5. KIURSKI JELENA, PRICA MILJANA, FIL JULIJA, 2010, HEMIJA U GRAFIKOM INENJERSTVU PRAKTIKUM
6. HORVAT ROZALIJA, RAKOEVI MILOJE, 1989, HEMIJA ZA PRVI RAZRED SREDNJEG OBRAZOVANJA I VASPITANJA
7. MILOVANOVI ALEKSANDAR, PAVLOVI VLADIMIR, 1996, ORGANSKA HEMIJA SA PRAKTIKUMOM ZA VEBE
8. http://www.svethemije.com/?q=node/447 , 2009
9.
http://polj.uns.ac.rs/predmeti/HEMIJA/ORGANSKA%20JEDINJENJA%20SA%
20S%20i%20AZOTOM2008-9.pdf , 2008
10. Slika broj 5.
http://1.bp.blogspot.com/_Y1ScBXBxA1w/TDni-
oFrDKI/AAAAAAAABaE/h6Eoj1-leac/s1600/light-color-spectrum.jpg
11.Slika broj 6.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Methyl-orange-sample.jpg
Recommended