Atelier de lucru privind chimia organică

În această dezvoltare pentru elevii din al treilea an au fost selectate o serie de sinteze pentru principalele secțiuni ale chimiei organice. Sunt date atât cele deja cunoscute, cât și cele moderne, necunoscute anterior în chimia practică a sintezei organice. Pentru a efectua sinteza de mai sus nu necesită nici un echipament special, reactivi dificili și costisitoare, încălzire prelungită peremeshivaniya.Pered și fiecare secțiune este dat un scurt rezumat al reacției teoretice utilizate în sinteza (mecanism, reactivi, reacții secundare).







În dezvoltarea acordă atenție problemelor de mediu - la finalul tehnicilor indica care solvenții și compușii inițiali pot fi re-curățate și reutilizate în sinteza (regenerat) (economisește reactivi fără poluarea mediului), orice reziduuri de reacție sunt inofensive (pot fi eliberate) , și care necesită neutralizare preliminară.

Constatările de bază ale compușilor inițiali și finali sunt, de asemenea, date în proceduri.

La sfârșitul dezvoltării, sunt date metodele de curățare și eliberare a solvenților și reactivilor cei mai frecvent utilizați.

1. Substituție radicală la atomul de carbon saturat.

Clorurarea cu clor elementar alcanilor are loc sub acțiunea energiei termice sau radiație (fotoliza), precum și în prezența inițiatorilor de reacții radicale: azobis (izobutironitril) (AIBN) sau peroxid de benzoil. O metodă mai convenabilă este clorurarea cu clorură de sulf. clorura de sulfuril are o selectivitate mai mare în comparație cu clor, este mai ușor de dozat și produși secundari de reacție sunt substanțe gazoase.

Constantele compușilor inițiali și sintetizați. Se dă formula sau denumirea compusului, p.t. o C, b.p. o C la 760 mm Hg. v.).

Într-un balon ponderat singur (250 ml), cu condensator de reflux eficient și un agitator magnetic (dispozitiv 1) este plasat 20,2 g (0,24 mol) de ciclohexan, 27,0 g (0,2 mol) de clorură de sulfuril și 75 mg (vârf de spatulă) din azobis (izobutironitril). Sinteza se efectuează sub tracțiune (separarea S02, HCI!). Clorura de sulfuril are o acțiune lacrimală. Gazele rezultate sunt absorbite prin trecerea lor printr-o sticlă de spălare umplută cu o soluție apoasă de hidroxid de potasiu. Amestecul de reacție este încălzit cu agitare până la fierberea la lumină. După 1 oră, balonul cu conținutul este cântărit. Pierderea în greutate teoretică de 20,1 g Dacă reducerea greutății nu a avut loc, se adaugă un vârf de spatulă de un nou lot de AIBN și se încălzește timp de 1 oră.

Tratarea amestecului de reacție.

Balonul se răcește, amestecul de reacție se transferă într-o pâlnie de separare, se adaugă 25 ml dintr-o soluție de clorură de sodiu 10% răcită la 0 ° C. Faza organică este separată și spălată într-o pâlnie de separare cu soluție de carbonat de sodiu 5% până când faza apoasă devine neutră (pH 7). Faza organică este apoi spălată cu o soluție saturată de clorură de sodiu și uscată pe sulfat de magneziu.

Se separă desicantul și soluția este distilată folosind un condensator de reflux mic. Colectați prima fracție cu b.p. 80-135 ° C, care conține în principal ciclohexan nereacționat (nota 1). Clorociclohexanul este apoi distilat la un punct de fierbere de 141-142 ° C. Se obțin 14,2 g (60%), nD 20 1,4626.

Notă. Ciclohexanul nereacționat (aproximativ 10 ml) este purificat prin distilare cu un condensator eficient de reflux și utilizat pentru clorinarea repetată.

Deșeuri inofensive, descărcate în canalizare.

200 ml apă de spălare (Na2C03, NaCI). Deșeuri de eliminat. 25 ml soluție apoasă de acid, desicant utilizat (MgS04), reziduu de distilare,







100 ml dintr-o soluție apoasă de alcalii.

Esteri de alchil arii sunt sintetizați prin metoda Williamson - alchilarea fenolilor cu haloalcani sau alchilsulfonați în prezența bazelor.

În procedura propusă, din 4-nitrofenolul sub acțiunea etilatului de sodiu, se obține fenolatul de sodiu corespunzător. Acesta din urmă reacționează cu agentul de alchilare în mecanismul SN2. Conform rezistenței sale nucleofile și, prin urmare, bazicității, 4-nitrofenolatul de sodiu este între fenolat și acetat:

Adăugarea de iodură de potasiu în amestecul de reacție are ca rezultat formarea intermediară a iodurii de etil, un agent de alchilare mai activ în comparație cu bromura de etil (anionul de iod este cel mai bun grup de ieșire).

Constantele compușilor inițiali și sintetizați. Formula, mp. o C, b.p. o C la 760 mm Hg.

Într-un balon cu trei gâturi (250 ml), echipat cu condensator de reflux cu un tub de uscare cu clorură de calciu și un agitator mecanic (dispozitiv 3). Se introduc 150 ml etanol absolut și se adaugă în porții 2,88 g (0,125 mol) de sodiu. După dizolvare de sodiu, amestecul de reacție a fost răcit (gheață + apă) se adaugă și 13,9 g (0,1 mol) de 4-nitrofenol, 43,6 g (0,4 mol, 27 ml), bromură de etil (apăsați ușor, piele iritată!) Și aproximativ 0,5 g de iodură de potasiu. Suspensia rezultată se încălzește cu agitare puternică timp de 4 ore în timp ce priviți izolarea bromură de sodiu cristaline și schimbarea culorii de la portocaliu la galben.

Tratarea amestecului de reacție.

După răcire, precipitatul este izolat prin filtrare, spălat de două ori cu etanol (2 x 100 ml). Solventul este distilat pe un evaporator rotativ. Reziduul se toarnă într-un amestec format din 200 ml de soluție de hidroxid de sodiu 2% și 200 ml de eter dietilic. Se agită timp de 10 minute, 4-nitrofenolatul de sodiu nereacționat se dizolvă în faza apoasă și produsul se află în stratul organic. Faza organică este separată într-o pâlnie de separare, stratul apos este extras cu eter (2 x 50 ml) și extractele eterice combinate sunt uscate cu sulfat de magneziu calcinat. Desicantul este filtrat, solventul este îndepărtat pe un evaporator rotativ.

Solidul rezultat a fost recristalizat din etanol-apă (5: 1). Cristalele de culoare galben deschis sunt izolate, p.t. 60-61 ° C Randament 12,2 g (73%).

300 ml de eter dietilic și o soluție mamă de etanol apos pot fi purificate prin distilare și reutilizate.

Deșeuri de eliminat (neutralizare): bromură de sodiu,

200 ml de fază apoasă alcalină, dehidrat de sulfat de magneziu utilizat, filtru de hârtie.

Nitrometanul este produs prin reacția dintre nitritul de sodiu și sarea de sodiu a acidului cloracetic. În condițiile de reacție SN2, anionul nitrit ambian atacă atomul de carbon pozitiv polarizat al acidului cloracetic în centrul celei mai mari nucleofilități, atomul de azot. Sarea de sodiu a acidului nitroacetic sau a acidului liber, conform ecuației (2), după decarboxilarea termică, formează nitrometan.

Dacă reacția ionului nitric cu acid cloracetic continuă prin mecanismul SN1, grupul de NO2 interacționează cu centrul celei mai mari bazici, care este atomul de oxigen (ecuația 3). Ca rezultat, se formează un ester al acidului azotic, care este hidrolizat în continuare la acid glicolic.

În alchilarea anionului ambiguu, ionii de argint (și alți acizi Lewis) favorizează reacția la atomul de oxigen, locul cu cea mai mare densitate electronică. Astfel, interacțiunea dintre nitritul de argint și haloalcani conduce la formarea predominantă a eterilor acidului azotic, în timp ce cu nitritul de sodiu se obțin în principal compuși nitro.

Constantele compușilor inițiali și sintetizați. Formula: p.t. oC, b.p. despre S.

Într-un pahar, se dizolvă 49,1 g (0,52 moli) de acid cloracetic în 100 ml de apă și se neutralizează cu 27,5 g de sodă anhidră (spumă ușoară!). După aceasta, se adaugă o soluție de 34,5 g (0,5 mol) de nitrit de sodiu în 60 ml de apă. Aproximativ 50 ml din soluția rezultată sunt plasate într-un balon cu fund rotund (250 ml) echipat cu o pâlnie de picurare și o duză Claisen cu un condensator direct (dispozitivul 9B). Balonul este încălzit pe o rețea de azbest până la fierbere, moment în care se eliberează dioxid de carbon și nitrometanul rezultat este distilat cu apă. Se adaugă treptat soluția rămasă din pâlnia de picurare într-o astfel de rată încât reacția să nu curgă prea violent. Distilarea se efectuează până când picăturile uleioase nu mai apar în distilat. Nitrometanul rezultat este colectat în receptor sub forma unui ulei greu (stratul superior al apei). Când distilarea transparentă se schimbă, schimbați recipientul și distilați încă 50 ml de apă. Din prima porțiune a distilatului, stratul de nitrometan este separat, iar stratul apos este combinat cu a doua porțiune. Soluțiile apoase combinate s-au saturat cu clorură de sodiu (10 g de sare pentru fiecare 30 ml soluție) și s-au întors în balonul de reacție. Încă o dată, aproximativ o parte (în volum) a acestei soluții este distilată. Stratul rezultat de nitrometan este combinat cu prima porție.

Extractele combinate de nitrometan se usucă cu clorură de calciu calcinată și se distilează, se colectează fracțiunea cu b.c. 98-101 ° C Randament 10,1 g (33%).

Metode de prelucrare a amestecului de reacție. 2.2. Curățarea 3.4.

50 ml dintr-un reziduu apos după distilare, un desicant utilizat (CaCl2), un filtru de hârtie, un reziduu de distilare pregon și un nitrometan.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: