Химические реакции сопровождаются разрывом старых связей и образованием новых. В процессе этого происходит выделение или поглощение энергии, что, в свою очередь, влияет на температуру реакции. Важно понимать, как эти процессы протекают, чтобы эффективно управлять химическими реакциями в промышленности и лабораториях. Для этого необходимо рассматривать тепловой эффект реакции и молекулярно-кинетическую теорию.

Тепловой эффект химической реакции​

Во время химической реакции происходит перераспределение энергии между молекулами. Когда в процессе реакции тепло выделяется, это называется экзотермичной реакцией, а если тепло поглощается, то реакция эндотермична. В большинстве реакций, с которыми мы сталкиваемся, тепло выделяется.

Общее количество тепла, которое выделяется за время реакции, пропорционально количеству молей реагентов. Однако важно учитывать, что выделение тепла связано с процессом охлаждения. Если тепло выделяется во всем объеме реактора, то охлаждение происходит через его поверхность. Это означает, что тепло рассеивается пропорционально квадрату линейного размера реактора, в то время как количество тепла, выделяемого в реакции, пропорционально кубу линейного размера.

Это явление известно как закон "куба-квадрата". Кубическая функция растет быстрее квадратичной, поэтому важно правильно регулировать теплообмен. В небольших объемах тепла нужно добавлять, чтобы поддерживать нужную температуру, а в больших объемах важно обеспечить эффективное охлаждение, так как тепло не успевает выводиться через стенки реактора.

Молекулярно-кинетическая теория.
Молекулы всех веществ постоянно движутся, но их поведение зависит от агрегатного состояния вещества. В газах молекулы движутся с высокой скоростью, преодолевая силы взаимного притяжения и стремясь разлететься в разные стороны, что позволяет газам заполнять весь доступный объем. В жидкостях молекулы могут двигаться только относительно друг друга, но не могут преодолеть силы притяжения. Среднее расстояние между молекулами остается постоянным, и жидкость сохраняет объем, но не форму. В твердых телах молекулы ограничены в движении и могут только колебаться в своих фиксированных положениях в кристаллической решетке, что позволяет твердым телам сохранять как объем, так и форму.​

Скорость движения молекул зависит от температуры вещества. Чем выше температура, тем быстрее двигаются молекулы. Для того чтобы две молекулы вступили в химическую реакцию, они должны столкнуться. Чем быстрее они движутся, тем чаще происходят столкновения, что увеличивает вероятность реакции. Повышение температуры на 10°C может увеличить скорость реакции в 2-3 раза.

Кроме того, концентрация реагентов также влияет на скорость реакции. Чем больше молекул вещества в единице объема, тем чаще они сталкиваются, что приводит к ускорению реакции. Таким образом, увеличение концентрации реагентов способствует ускорению химической реакции.

Применение в промышленности​

Знания о тепловых эффектах химических реакций и молекулярно-кинетической теории играют ключевую роль в химической и фармацевтической промышленности. Контроль температуры и концентрации реагентов необходим для того, чтобы реакции проходили эффективно и безопасно.

В реакторах важно не только учитывать тепловой эффект реакции, но и правильно организовать теплообмен, чтобы поддерживать нужную температуру и предотвращать перегрев. В экзотермичных реакциях, где выделяется большое количество тепла, необходимо использовать системы охлаждения для эффективного отвода избыточного тепла. В то время как в эндотермичных реакциях требуется подводить тепло для поддержания оптимальной температуры реакции.

(Голосом Николая Дроздова) Итак, дорогие мои слушатели, сегодня я, как чайник - чайнику, расскажу про молярное исчисление. Почему это полезно, необходимо, и очень удобно в расчетах. Сегодня мы с вами будем учиться считать количества вещества для реакций самостоятельно, а не срать (зачеркнуто) засорять одинаковыми вопросами все темы на форумах. Учитывая, что я сам недавно познакомился с такой наукой, как химия, попробую объяснить вам это максимально доступным языком...
________________________________________________________________________________________________


1. ЗАЧЕМ: Возьму на себя наглость заявить, что расчет по молям - самый простой способ считать любые количества веществ для любой реакции. А человек, который способен посчитать (или проверить расчеты) сам, гораздо вооруженнее того, кто читает чужие прописи или слушает чужие советы. Которые могут быть копией (испорченной) других советов, или других прописей.

2. ЧТО: ЛИЧНО ВЫ получите от чтения (и обдумывания) данной заметки (это здорово я у инфоциган нахватался) Но тем не менее правда - вы сможете, зная ТОЛЬКО формулу реакции, сами рассчитать количество любого вещества - в граммах, миллилитрах, попугаях, и арбузных корках. Также я расскажу о том, когда в дело идут и другие соображения.

3. КАК: Ну что, приступим:


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. Их немного. Точнее - одно (понятие). Это МОЛЬ.

Моль (мужского рода), т.е. как хуй (прошу прощения у девушек) - один моль, два моля итд. Это не насекомое. Это единица измерения, которая откроет вам дорогу к большому и умному виду, который вы сможете делать, обьясняя это чайникам. Ну и заодно все посчитать, но это же мелочи... Моль - это ОДНО И ТО ЖЕ КОЛИЧЕСТВО молекул вещества. Причем - ЛЮБОГО. Кому интересно, может залезть в википедию, и даже посмотреть, сколько это в штуках (молекул) - (спойлер - дохуя и немного больше). Но магия в том, что это самое число для расчетов НЕ ВАЖНО и можно не запоминать. ВАЖНО ТО, что 1 моль любого вещества содержит ОДИНАКОВОЕ количество МОЛЕКУЛ с 1 молем ЛЮБОГО ДРУГОГО вещества. То есть еще раз - 1 моль воды содержит столько же молкул, сколько 1 моль кислорода, 1 моль мефедрона, 1 моль железа, урана, плутония и цианистого калия. То есть если мы берем 1 моль любого вещества, и начинаем считать его молекулы, то насчитаем одно и то же количество, плюс-минус пару штук, ну если вы не на армянском рынке покупали... но это вопрос не к химии.

ПОЗДРАВЛЯЮ! Самое сложное вы уже прочитали. Все остальное прямо следует из этого определения моля. Теперь будем учиться это применять на практике.

Возьмем простую реакцию. 2Н2+О2=2Н2О Из водорода и кислорода получается вода. Если найдете реакцию проще, можете написать мне, разберем и ее. В этой реакции мы видим, что две молекулы водорода H2 соединяются с одной молекулой кислорода O2 и получается две молекулы воды H2O. И если Вы запомнили то, что написано двумя абзацами выше, то поймете, что ДВА моля молекул водорода H2 соединияются с ОДНИМ молем молекул кислорода О2 и получается ДВА моля воды H2O. И для этой реакции надо ИМЕННО столько молей того и другого, и ни каплей больше. То есть, если вы возьмете ТРИ моля водорода H2, то один будет лишним, и не прореагирует. И реакция будет выглядеть так: 3H2+O2=2H2O+H2 (это и есть ваш лишний моль).

Возьмем реакцию посложнее, которую используют, например, в газгольдерах, чтобы получить газообразный HCl (и кислить им СО мефа). 2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl. То есть мы берем ДВА моля NaCl (обыкновенная пищевая поваренная соль) и ОДИН моль 100% серной кислоты (про проценты чуть позже). И получаем ДВА моля HCl, которого хватит, чтобы закислить ДВА моля СО мефедрона в ваш приятный душе и носу порошочек. И закислите-таки, если не потеряете этот очень вонючий и опасный газ по дороге, например в собственный нос, чего я вам очень не советую.

И тут мы переходим к самому интересному (для тех, кто дочитал, а не побежал клянчить готовые прописи на форум) - А КАК СЧИТАТЬ ЭТИ САМЫЕ МОЛИ ЛЮБОГО ВЕЩЕСТВА??? Отвечаю (за базар) - ОЧЕНЬ ПРОСТО. Еще проще, чем все то, что вы только что проичтали.

ИТАК: Берем таблицу замечательного нашего Пушкина Менделеева. И смотрим внимательно на ячейку, где расположен элемент (любой). Например, третий элемент - Литий (он еще удобно вынесен справа в отдельном окошке).
Что мы видим. У каждого элемента есть атомный номер (он нам не нужен). И видим параметр ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА. Вот он нам нужен. У лития это - 6,939. ВОТ ЭТО И ЕСТЬ ВЕС 1 МОЛЯ ЭТОГО ВЕЩЕСТВА. В ГРАММАХ. ВСЁ!!!

ТО ЕСТЬ. ЕЩЕ РАЗ. ПО СЛОГАМ. Один моль лития весит 6,939 ГРАММ. Один моль железа - (смотрим в табличку) - 55,847 ГРАММ. И так далее.

Теперь с молекулами. Тут еще проще. Большинство газов имеют молекулы из двух атомов. Водород - H2. Вес 1 моля таких молекул РАВЕН ВЕСУ АТОМА УМНОЖИТЬ НА ДВА (атомов то два). Кислорода (который O2) - 15,999*2=35,998. Для удобства, можно поторговаться округлять до целого, или половинки целого, или первого знака после запятой - 36 например. Все мы немножко торговцы в душе). Один моль кислорода (который в молекулах по 2 штуки атомов в каждой) - 36 грамм. И точка.

И возвращаемся к нашей самой первой формуле: 2H2+O2=2H2O. Два моля водорода (2 раза по 2 грамма) + Один моль кислорода (32 грамма) = Два моля воды (2 раза по 18 грамм). Сходится. Можете сходить попить чаю. Напоследок запомните - МОЛЯРНЫЙ ВЕС ЛЮБОЙ МОЛЕКУЛЫ РАВЕН СУММЕ ВЕСОВ ВСЕХ ЕЕ АТОМОВ. С УЧЕТОМ ИХ КОЛИЧЕСТВА В МОЛЕКУЛЕ.

Это все. Дальше пойдут примеры и расчеты для наших конкретных дел. Химия - это несложно, а если нюхать правильно сваренный порошок - еще и приятно)

Поясняю за концентрацию))) Это еще проще.

Все вышеприведенные расчеты действительны для 100% вещества. Однако вот вам допустим, раствор метиламина в воде в концентрации 38%. Что делать? Так вот - в 100 ГРАММАХ такого раствора самого метиламина... вы не поверите - 38 грамм))) то есть 38%. Вот и все. То есть, если вам нужно, например 100 грамм чистого метиламина, вы должны взять 100/38*100=263 грамма 38% раствора метиламина. И всё? И всё.

То есть, повторю формальным языком, все концентрации указываются в ГРАММАХ, ЕСЛИ НЕ УКАЗАНО ИНОЕ. И вещества в растворе (например), просто в граммах = общий вес*процент.

ЕСЛИ НЕ УКАЗАНО ИНОЕ? Ок, а где указано иное? Ну например... в водке. Там (и даже на этикетке написано) - 40% ОБЬЕМНЫХ. Это и есть указание. То есть 40% спирта там ПО ОБЪЕМУ, а 60% там по обьему - воды.

Сколько же в водке спирта в граммах? Ок, если плотность спирта 0,8 (грубо), то 40% по обьему в 1 литре (например) - 40%*0,8=320 грамм, а воды - 60%*1=600 грамм. И весит литр водки = 920 грамм. Значит спирта там 320/920=34,7% по весу, а воды - 65,3% по весу. То есть практически 1:2.

Примерно так же пересчитывается вес в миллилитры. Для этого нужно знать ПЛОТНОСТЬ вещества (или раствора). Вес=объем*плотность, значит Объем=Вес/плотность. Для того же водного раствора метиламина плотность равна 0,9 (т.е. он легче воды). И если вам нужно 100 грамм чистого МА из предыдущего примера, то вам надо взять 263 грамма, или 263/0,9=292 МИЛЛИЛИТРА раствора. В нем и будет нужные вам 100 грамм чистого МА.

Немного занудно, но вполне решаемо. Уж пару раз проверить себя и прописи можно)

Итак. Мы с вами все посчитали точно-точно... но нам говорят, что надо брать какого-то вещества БОЛЬШЕ. Почему к этому надо иногда прислушаться?)

Потому что реальная жизнь, дорогие мои, часто отличается от строгих расчетов. И про бодяженый стафф, вы наверное, слышали) а бодяженых реактивов, что, думаете не бывает? То-то вот)

Возьмем наш осточертевший любимый Метиламин. Который как бы в воде как бы 38%. Должен быть. И даже, возможно, когда-то где-то и был. И, даже если вам повезет, и остался. А если нет?) Его везли, переливали, хранили - это даже если продавец кристально-чистая душка, и не поддался соблазну его разбавить - на него в суд будете подавать, если что? А метиламин - газ. Вы нюхали - он довольно вонюч. А значит - летуч. И из вашего 38% раствора он может тю-тю - вам в нос или куда-то еще) А если он куда-то еще, то в самом растворе его может быть и меньше. В отдельных случаях - заметно меньше.

Что делаем - льем с запасом. Лишний метиламин так и останется непрореагировавшим. И будет слит с водным слоем (а для надежности еще и промыт 3-4 раза). И ваш драгоценный стафф не пострадает. И все ради лишнего литра МА - невелика цена. А вот если вы его не дольете, то мало того, что выход пострадает - так еще и то, что не превратилось в СО мефа, так и останется бк-4. Отсюда жжение в носу и слезы клиента, которые, как известно, горше, чем слеза младенца) И бабки мимо. Так что запас - нормальная цена, чтобы не было конфузов. Так поступают с самыми летучими, вонючими или разлагающимися рекативами, кстати, и недорогими тоже. Так страхуются от падения выходов в случае, если ваш реактив - внезапно - окажется не таким кристальным, как рекламирует продавец. Так что пересчитывая чью-то пропись, и обнаружив запас 10-20-30 да хоть и 100% какого-нибудь недорогого, но летучего реактива, не кривите нос - возможно так надо) но и проверить не мешает.

Ну и последнее замечание для тех, кто осилил предыдущие строки. Для самых, ткскзть, зубров, которые из чайников начинают превращаться в химиков. От самого, ткскзть, настоящего химика, замечание (не меня то есть). Слушайте мудрых дядей, как я слушал - с открытым ротом).

Запас того или иного реактива может браться для смещения равновесия реакции. Вам только кажется, что реакция течет в одном направлении - например бк-4 превращается в СО мефедрона. На самом деле, параллельно идут ДВЕ реакции - какая-то часть СО мефедрона превращается... обратно в бк-4. Вот сука) Но первая реакция намного сильнее, и равновесие смещено в сторону СО мефа (масло), то есть на 100 получившихся молекул СО, обратно разлагаются... ну допустим 5 молекул СО, превращаясь в БК-4. Все равно все цифры условны.

Так вот. Легко заметить, продолжал мой опытный товарищ, что в какой-то момент наступает равновесие. И при приведенных нами цифрах, у нас получается 95% СО и 5% бк-4. А дальше реакция ни туда-ни сюда, потому что разложение и созидание идет одними и теми же темпами. 100% не достигнуть. А хочется? Ну пусть не 100, но 99% вместо 95 - тоже неплохой привар к заработку. Что делать?

Так вот-2. Равновесие реакции можно подвинуть. Для этого надо добавить побольше исходных реактивов (или убрать готовый продукт). Продукт убрать сложно, а вот добавить реактивов - можно. И фокус в том, что необязательно добавлять ВСЕ исходные реактивы. Достаточно добавить любой из них - это поможет получить выход побольше. Ну а поскольку кругом царит жестокий мир чистогана - добавлять будем самый дешевый и беспалевный. Профит! Так, например, льют аж 15% запас перекиси на бромировании - она дешевая, летучая, и помогает быстрее закончить большую часть реакции - значит лить можно)

Вот на этом теория пока все. И домашнее задание для начинающих наркобаронов:

Давайте прикинем, что и как в молях будет к нашим любимым реактивам и реакциям. Итак, что мы про них знаем, и что получаем (проверьте вычисления сами).

1. 4-метилпропиофенон (4-мпф), формула С10Н12О, молярная масса 148,2, жидкость 99% исх. вещества, плотность 0,963 (по другим данным плотность 0,993)

Таким образом 1 моль 4-мпф - это 148,2 грамма, с учетом концентрации 148,2/99%=149,7 грамма или с учетом плотности = 155,5 мл.

2. Бромоводород (Бромоводородная кислота, БВК), формула HBr, молярная масса 80,91, газ, водный раствор 48% исх. вещества, плотность 1,5

Таким образом 1 моль БВК=80,91 грамма, или с учетом концентрации 168,5 грамма водного 48% раствора, или с учетом плотности 112,5 мл

3. Перекись водорода, формула H2O2, молярная масса 34,01, газ, водный раствор 37-60% исх. вещества, плотность 1,14-1,2

Таким образом 1 моль перекиси в 37% растворе (пергидроль) составит 92 грамма 37% раствора, или с учетом плотности 81 мл.

Аналогично --- 1 моль перекиси в 50% растворе составит 68,2 грамма 50% раствора, или с учетом плотности (1,18) 58 мл.

4. Метиламин (МА), формула СH3NН2, молярная масса 31,1, газ, водный раствор 38% исх. вещества, плотность 0,9

Таким образом 1 моль МА в 38% растворе составит 82 грамма 38% раствора, или с учетом плотности 91 мл.

5. Хлороводород (который иногда соляная кислота), формула HСl, молярная масса 36,46, газ, водный раствор 36%, плотность 1,18

Таким образом 1 моль HCl в 36% растворе составит 101,3 грамма 36% раствора, или с учетом плотности 86 мл.

Если HCl растворен в ИПСе (солянокислый ИПС, 30% раствор) или диоксане (солянокислый диоксан 26% раствор), то мы имеем:

- 1 моль HCl в ИПСе = 121,5 грамм
- 1 моль HCl в диоксане = 140,2 грамма

Плотностей сол-ИПС и сол-диоксана я не знаю. Лучше все измерять в граммах, т.к. это все-таки точнее.

и последнее (в этой теме) - это промежуточные продукты.

6. Бром-4-Метилпропиофенон (Бромкетон-4, БК-4), формула C10H11OBr, молярная масса 227,1

7. Свободное основание мефедрона (СО мефа, «масло»), формула C11H15NO, молярная масса 177,24

8. Гидрохлорид мефедрона (ГХ мефа), формула C11H15NO*HCl, молярная масса 213,7


Прошу прощения у химиков за такое корявое написание.

Формулу и молярную массу йодкетона можете вычислить сами, учитывая, что вместо брома (Br, мол.вес 79,91) там стоит йод (I, мол.вес 126,9). Отсюда также понятно, почему йодкетона на получение того же количества мефедрона требуется больше, чем бромкетона - он тяжелее в пересчете на одну молекулу.

Что такое химическая структура?​

Химическая структура - это пространственное расположение атомов в органической молекуле. Химическое строение определяет молекулярную геометрию молекулы. Русский химик А. Бутлеров признал, что молекулы не являются случайным нагромождением атомов и функциональных групп, а организованы в конкретную структуру. Молекулярная структура определяется с помощью чувствительного к плотности детектора характеристической вязкости в сочетании с детектором светорассеяния для получения данных о молекулярном весе.

Типы органических формул.​

Молекулярная формула соединения показывает точное количество каждого атома (элемента), который представлен в одной молекуле соединения. Эта формула полезна тем, что позволяет подсчитать молекулярную массу соединения, но может быть и ограничивающей. Она не дает никакой информации о связях в молекуле. Кроме того, в зависимости от того, как написана формула, она может даже не рассказать о том, какие функциональные группы в ней присутствуют. Функциональные группы - это части органических молекул, которые определяют их индивидуальную реакционную способность по отношению к другим веществам; они упоминались в предыдущем посте "Классификация органических соединений".


Эмпирическая формула - это простейшее соотношение элементов, которое представлено в молекуле. Их используют для некоторых органических соединений - они помогают иногда определить молекулярную формулу, если мы ее не знаем. Однако гораздо чаще они используются для ионных соединений, таких как поваренная соль, хлорид натрия (NaCl). Ионные соединения имеют огромные решетчатые структуры с большим количеством противоположно заряженных ионов, электростатически притягивающихся друг к другу. Пытаться записать точное количество атомов каждого типа, присутствующих в кристалле соли, не очень удобно, потому что их число будет гигантским. Вместо этого мы просто используем простую эмпирическую формулу.

Сокращенная формула часто используется в текстах, и особенно часто она применялась в ранних публикациях по органической химии, поскольку применение графики было ограничено. Все атомы углерода в молекуле записываются по очереди, а атомы, присоединенные к ним, пишутся непосредственно после них. Скобки используются для обозначения разветвлений в молекуле или множества одинаковых групп. Сжатая формула иногда встречается для простых циклических соединений, но их представление с помощью такой формулы обычно выглядит запутанно, так что это необычно.

Выведенная формула и структурная формула очень похожи. Выведенная формула представляет молекулу, показывая все атомы и все связи между ними. Связи представлены линиями, а количество линий означает тип связи. Одинарные и двойные связи (2 линии) встречаются довольно часто, тройные связи (3 линии) также возможны во многих молекулах. Эти схемы, безусловно, полезны, поскольку показывают молекулу как можно более подробно. С другой стороны, их рисование занимает много места и времени. Структурная формула пытается решить эту проблему, опуская некоторые связи и группируя некоторые атомы вместе, но это все равно не самый быстрый способ изобразить органические молекулы.

Скелетная формула - это самый простой способ изображения органических молекул, который часто встречается в учебниках и научных статьях. Она представляет собой основную углеродную цепь в виде зигзагообразной линии, где концы линий и вершины означают атомы углерода. Все гидрогены опущены, за исключением тех, которые входят в состав функциональной группы и всегда показаны. Гетероатомы также всегда показаны.

Реакции органических соединений протекают по тем же законам, что и реакции неорганических соединений, но имеют некоторые специфические особенности. В неорганических реакциях обычно участвуют ионы, а в органических - молекулы: одни ковалентные связи разрушаются, другие образуются. Реакции органических соединений занимают больше времени, чем неорганические, и обычно требуют дополнительных условий, таких как катализатор, повышенная температура или/и давление. Органические реакции редко приводят к высокому выходу продукта. Когда упоминается органическая реакция, речь идет о преобладающей, но всегда есть и другие параллельные побочные реакции. Выбирая оптимальные условия реакции, химики стараются убедиться, что основная реакция, которую они хотят получить, будет проведена полностью. Именно поэтому выход органических реакций никогда не бывает 100%, а обычно составляет менее 50%. Хорошим выходом органических реакций считается 70-80%.

Органические реакции классифицируются в зависимости от способа расщепления химической связи. Можно выделить две большие группы реакций: радикальные и ионные.

Радикальные реакции.​

Радикальные реакции - это процессы, протекающие с гомолитическим расщеплением ковалентной связи. В результате гомолитического расщепления электронная пара, образующая связь, разделяется с образованием двух частиц, где каждая частица (радикал) принимает один электрон:


Нейтральный атом или частица с неспаренным электроном называется свободным радикалом.

Ионные реакции.​

Ионные реакции - это процессы, которые протекают с гетеролитическим расщеплением ковалентной связи. В результате гетеролитического расщепления электронная пара, образующая связь, остается на одной из частиц:


В результате гетеролитического расщепления образуются заряженные частицы (нуклеофильные и электрофильные).

Нуклеофильная частица (нуклеофил) - это частица, имеющая электронную пару на внешнем электронном уровне. Нуклеофил способен образовывать новую ковалентную связь благодаря электронной паре.

Электрофильная частица (электрофил) - это частица, имеющая вакантную орбиталь на внешнем электронном уровне. Электрофил предоставляет незаполненные, свободные орбитали для образования новой ковалентной связи с электронной парой другой частицы.


Основные типы ионных реакций:

Реакции замещения.​

Атом или группа атомов замещает другой атом или группу атомов в молекуле органического соединения. Схема или реакция замещения:


Пример:


Частным случаем реакции замещения является реакция поликонденсации. Поликонденсация - это реакция образования полимера с низкомолекулярным побочным продуктом (например, водой):

Реакции присоединения.​

В результате таких реакций реагент соединяется с молекулой органического вещества через ненасыщенную кратную (двойную или тройную) связь:


Помните, что электроны участвуют в разных типах связей в ненасыщенных соединениях. Одна общая электронная пара участвует в образовании σ-связи, а другая общая электронная пара - в образовании π-связи. Во время реакции присоединения разрывается менее прочная π-связь (не σ-связь). Пример:


Частным случаем реакции присоединения является реакция полимеризации. Полимеризация - это реакция образования полимера (макромолекулы), в которой реагентами являются низкомолекулярные вещества (мономеры):

Реакция элиминирования.​

В таких реакциях разрываются две σ-связи (С-Х и С-Y) и образуется новая π-связь углерод-углерод:


Например, внутримолекулярная дегидратация:


Существует и другой возможный механизм, когда две взаимодействующие молекулы конденсируются в одну за счет элиминирования продукта XY:


Например, межмолекулярная дегидратация спиртов:

Реакция изомеризации.​

Изомеризация - это реакция, при которой молекулы одного вещества превращаются в молекулы другого вещества с тем же количественным составом и той же молекулярной формулой.

Введение.

Существует множество способов производства N-метиламфетаминов (метамфетаминов) из различных исходных материалов, таких как P2P или эфедрин, но что, если у вас уже есть амфетамин и вы хотите добавить его метильную группу в аминогруппу? Если бы вы использовали первую реакцию превращения, которая пришла на ум, для алкилирования амфетамина метилйодидом или диметилсульфатом, вы были бы разочарованы, так как получили бы смесь продуктов, наиболее важным из которых является N,N-диметиламфетамин (очень низкая активность), поскольку после метилирования амфетамина в метамфетамин молекула становится гораздо более восприимчивой к другому алкилированию, и, таким образом, диметиламфетамин образуется гораздо быстрее, чем оставшийся амфетамин алкилируется в метамфетамин. На самом деле в реакционной смеси можно обнаружить непрореагировавший амфетамин, N-метиламфетамин, N,N-диметиламфетамин и даже некоторое количество четвертичной соли N,N,N-триметиламфетаммония.

Чтобы этого не произошло, обычно приходится прибегать к непрямым методам введения метильной группы. Один из способов - провести реакцию амфетамина с формальдегидом (либо в виде водного раствора, либо в виде параформальдегида) с получением формальдегидимина амфетамина, который затем можно восстановить до N-метиламфетамина с использованием нескольких различных восстановителей, например Al/Hg или Pt. /H₂.


Оборудование и посуда:

5 л круглодонная колба;

Обратный конденсатор;

1 л Делительная воронка;

Термометр лабораторного класса (от 0 °C до 100 °C);

Газовый аппарат HCl;

Мерные цилиндры 100 и 500 мл;

Источник вакуума;

2000 мл х1; 250 мл х3; 500 мл х3; 100 стаканов x2;

Стеклянная палочка и лопаточка;

Лабораторные весы (подойдет 0,01-500 г);

Колба Бюхнера (2 л) и воронка (или небольшой фильтр Шотта);

Ванна с ледяной водой;

Стеклянный стержень;

Подставка для реторты и зажим для крепления аппарата;

Ванна с ледяной водой;

Стеклянный стержень;

Роторный испаритель;

индикаторная бумага pH;

Колба Эрленмейера емкостью 1 л.


Реагенты :

Соль амфетамина 1 моль (cas 16-13-9) ;

~1 л 20% водного раствора гидроксида натрия (NaOH) (cas 1310-73-2) ;

~700 мл ДХМ или петролейного эфира (cas 75-09-2) ;

1 моль (81 мл 37% или 75 мл 40%) водного формальдегида (CH2O) (cas 63541-95-7) ;

350 мл этанола (этанол 96–98%) (cas 64-17-5) ;

~70 г алюминиевой фольги (cas 7429-90-5) ;

1,62 г нитрата ртути(2) (Hg(NO3)2) (10045--94-0) ;

~500 мл 20% водного раствора соляной кислоты (HCl) (cas 7647-01-0) ;

~200 г Сульфат натрия (cas 7487-88-9) или магния (cas 10034-99-8) (Na2SO4 или MgSO4) безводный.


Процедура.




1. Вам нужно получить 1 моль основания, не содержащего амфетамина (1) , путем добавления соли вашей соли амфетамина (сульфата или фосфата) к 20% водному раствору NaOH до pH 12. Перемешайте в течение 15 минут и экстрагируйте свободное основание амфетамина с помощью ДХМ или петролейного эфира 3. х 75 мл .

2. Приготовьте аль-амальгаму. Вам необходимо использовать примерно 70 г алюминиевой фольги и 1,62 г нитрата ртути(II) (Hg(NO3)2).

3. Смесь 1 моля свободного основания амфетамина (136 г) и 1 моля водного формальдегида (2) (81 мл 37% или 75 мл 40%) в 350 мл этанола (этанола) выливают в круглодонную колбу емкостью 5 л с обратным холодильником и избыток амальгамы алюминия, приготовленной заранее .
4. Имин (3) восстанавливают примерно в течение двух часов, чтобы поддерживать температуру реакции ниже ~50–60 °C. Если реакция становится слишком бурной, необходимо применить охлаждение .

5. К реакционной массе добавляют 1 л охлажденной дистиллированной воды, твердые частицы гидроксида аллюминия отфильтровывают.

6. Всю реакционную массу обрабатывают 20% HCl до pH 3 и экстрагируют ДХМ или петролейным эфиром 3 х 75 мл. Экстракты ДХМ объединяют. Образующийся в результате фильтрации водный слой подщелачивают 20% водным раствором NaOH до pH 12 и экстрагируют ДХМ или петролейным эфиром 3 х 75 мл. Органические слои с метамфетамином (4) объединяют (от первой и второй экстракции слоя алкилированной воды), сушат над Na2SO4 или MgSO4 безводным и концентрируют в вакууме .

7. Приготовление гидрохлорида метамфетамина осуществляют барботированием сухого газообразного HCl через органический слой (ДХМ с метамфетамином). Осадок гидрохлорида метамфетамина отфильтровывают с отсасыванием, сушат.

Некоторые часто используемые сокращения.


БВФ - альфа-бромвалерофенон, прекурсор для альфа-PVP

• Мука — мелкодисперсная фракция продукта; получается промывкой осадка после кисления. Наиболее грязная форма мефа. Хорошая мука должна быть абсолютно белой и без запаха, но всё-равно содержит большое кол-во примесей абсорбированных на поверхности её частичек. Кристаллы невооружённым глазом не видны, не блестит. Склонна образовывать комки из-за наличии смолы на поверхности. Использовать в/в нельзя.​
• Пудра или снег — мелкокристаллическая форма продукта; получается перекристаллизацией муки с последующей промывкой. Снежно-белый порошок без запаха с «искорками» от кристаллов. Кристаллы мелкие, менее 1 мм, но заметны на просвет невооружённым глазом. При размельчении пальцами хрустит. Достаточно чистая форма даже для в/в ведения. При растворении в воде должен получаться прозрачный бесцветный раствор без посторонних включений.​
• Кристаллиус — получается в процессе медленного полного испарения р-ра продукта в воде или смеси вода/спирт и последующей промывки. Друзы прозрачных кристаллов среднего (2-7 мм) размера. Т.к. рост кристаллов происходит относительно быстро (несколько часов) и они срастаются гранями, то кристаллиус может содержать примеси маточника внутри кристаллов или между ними. Иногда такой меф называют «ежи» или «салют».​
• Большие кристаллы — получаются медленным выращиванием из разнообразных растворителей. Наиболее чистая форма продукта. Большие (>5 мм) прозрачные не слипшиеся кристаллы.​