Получение 3-бром-4-аминотолуола

Российский Государственный Университет

Нефти и газа им. И.М. Губкина

 

 

Кафедра органической химии и химии нефти.

 

 

Курсовая работа по химии.

 

 

Синтез 2-бром-4-аминотолуола

(2-бром-п-толуидина).

Выполнил: студент

Гр. ХТ-01-3

Куцев А. В.

Проверил:

Келарев В. И.

Г

 

 

 

Оглавление.

Введение.

 

1. Теоретическая часть

Физические свойства соединения.

Химические свойства соединения.

Методы получения 3-Бром-4-Аминотолуола.

Получение.

Примечания.

 

2. Экспериментальная часть.

 

3. Список литературы.

 

Введение.

 

Органический синтез – это получение вещества заданного строения путем целенаправленного изучения структуры исходных соединений. Необходимое химику вещество обычно называют целевым продуктом. Те соединения, которые в ходе многостадийного синтеза целевого продукта получает химик, называют промежуточными. Протекающие на любой стадии синтеза нежелательные реакции называют побочными.

При получении любого органического соединения возможны два случая: необходимый препарат уже известен, для него разработаны и описаны в литературе методы получения, либо необходимое вещество не описано. В первом случае задача сводится к описанию всех известных методик синтеза и выбору оптимальной. Наиболее применимым является метод, предполагающий использование доступного сырья с наименьшими энергетическими и трудовыми затратами. Особенностью взаимодействия органических веществ является возможность протекания многочисленных побочных реакций. Образующие смеси иногда трудно разделить. Это приводит к тому, что преимущества метода получения заданного препарата может быть сведены на нет трудностью его выполнения и очистки. В этих случаях, если это возможно, предпочтительнее многостадийный синтез более сложный, но дающий возможность получить относительно чистый препарат или же смесь веществ, резко отличаются по температурам кипения или растворимости, что позволяет легко растворить его.

Теоретическая часть.

Физические свойства соединения.

3-Бром-4-аминотолуол бесцветная маслянистая жидкость с Тпл=26⁰,Ткип=240⁰, Ткип=120-122⁰/30мм, 92-94⁰/3мм, плотностью

r²⁰ =1.51г/см³.Хорошо растворимая в органических растворителях, без запаха.

Химические свойства соединения.

3-Бром-4-аминотолуола вступает в химические превращения с участием аминогруппы и бензольного ядра.

 

 

Методы получения 3-бром-4-аминотолуола.

Получение.

П-Ацетотолуидид получается кипячением в течении 2 час. 214г. технического п-толуидина с 800 мл. ледяной уксусной кислоты в 2-литровой круглодонной колбе, снабженной обратным холодильником. Затем холодильник заменяют на механическую мешалку и, перемешивая, охлаждают массу до45⁰,причем часть продукта может выделиться в виде мелких кристаллических хлопьев. Массу хорошо перемешивают и медленно добавляют из капельной воронки 325 г. брома с такой скоростью, чтобы температура смеси держалась в пределах 50-55⁰. Во время приливания брома, которое продолжается 40 мин. Может выпасть осадок; в далльнейшем он растворяется. После того как добавлен весь бром, перемешивание продолжаем еще полчаса, а затем массу выливаем тонкой струей (примечание1) при энергично работающей мешалке в 10 л. холодной воды, в которой растворено 25 г. бисульфита натрия (примечание 2).

3-бром-4-ацетаминотолуол выделяется в виде кристаллических хлопьев. Его отсасывают, хорошо промывают водой и отжимают досуха. Прежде чем приступить к омылению (примечаие3) , сырой продукт сушат на воздухе с тем, чтобы его вес не превышал 500 г.

Частично высушенный 3-бром-4-аацетоаминотолуол кипятят в 3-литровой круглодонной колбе, с 500 мл. 95% -ного этилового спирта. К кипящему раствору добавляют 500 мл. концентрированной соляной кислоты, после чего кипячение продолжают еще 3 часа. За время выделяются кристаллы хлористоводородной соли 3-бром-4-аминотолуола. Горячую массу выливают в 2-литровый стакан и хорошо охлаждают проточной водой. Через некоторое время кристаллы отсасывают и быстро промывают охлажденным на льду спиртом (две порции по 100 мл.). Выход хлористоводородной соли составляет 250-300 г. ( примечание 4).

Хлористоводородную соль суспензируют в 800 мл. воды в 2-литровом стакане с механической мешалкой. Добавлением раствора 140 г. технического едкого натра в 700 мл. воды выделяют основание в тяжелого коричневого масла. По охлаждении до комнатной температуры масло отделяют и взвешивают. Выход сырого основания: 225-250 г. (60-70% от теоритического, считая на толуидин). Сырой продукт можно непосредственно употреблять для получения м-бромтолуола.

Основание может быть очищено перегонкой с водяным паром; однако лучшим методом является перегонка в вакууме. Предварительно продукт сушат 5 г. твердого едкого натра, а затем перегоняют в вакууме. Первая порция дистиллата может содержать п-толуидин; она должна быть отделена, так как иначе она может вызвать быстрое потемнение продукта. 3- бром-4-аминотолуол получается в виде бесцветной жидкости с Ткип. 120-122⁰/30 мм, 92-94⁰/3 мм. По охлаждении он затвердевает и плавится при температуре 16-18⁰. При очистке теряется около 15%, считая от веса продукта.

 

Примечания.

1. Часто продукт выделяют в виде тяжелого мала. В этом случае, ради предупреждения образования крупных кусков, после смешивания с водой лишь небольшого количества реакционной массы следует внести затравку и не прибавлять дальнейших количеств реакционной массы до тех пор, пока все, что находится в воде, не закристаллизуется.

2. Если окраска, свойственная брому, не исчезнет, следует добавить большее количество бисульфита натрия.

3. Если ацетоаминотолуол не будет частично высушен перед омылением, выход хлористоводородной соли уменьшается, так как она легко растворима в воде. Для получения чистого 3-бром-4-аминотолуола сырой продукт можно перекристаллизовать из 50%-ного спирта с добавлением животного угля. Получаются почти бесцветные иглы с Тпл. =166-117⁰. Выход 360 г. (79% теоретического)

Эта очистка не нужна, если ацетаминосоединение омыляют в амин.

4. Если ацетоаминотолуол был достаточно хорошо высушен, то темный маточный раствор содержит на столько мало продукта, что его не стоит выделять.

 

 

Предложили:Дж. Р. Джонсон и Сандборн

Проверили: Ф. К. Уишмор и Грисвольд.

 

 

2.Экспериментальная часть

Получение 3-бром-4-аминотолуола.

Синтез осуществляем по методике описанной выше. Собираем прибор состоящий из круглодонной трехгорлой колбы (150 мл.), снабженной обратным холодильником, мешалки и термометра. В колбу помещаем 21.4г. п-ацетотолуидина, 80мл. ледяной уксусной кислоты. Проводим кипячение реакционной смеси в течение двух часов при постоянном перемешивании. Затем холодильник меняем на капельную воронку, охлаждаем массу до 45⁰ при постоянном перемешивании. Из капельной воронки по каплям добавляем 32.5 г. брома с такой скоростью, чтобы температура смеси была 50-55⁰ и время приливания брома составляло 40мин..После того как добавлен весь бром, перемешивание продолжаем еще полчаса. Затем массу выливаем тонкой струей в 1л. холодной воды, в которой растворено 2.5г. бисульфита натрия.

3-бром-4-ацетотолуол выделяется в виде кристаллических хлопьев желтого цвета. Его отсасываем, хорошо промываем водой и отжимаем досуха. Сырой продукт сушим на воздухе.

Частично высушенный 3-бром-4-ацетотолуол кипятим в круглодонной трехгорлой колбе (150мл.), снабженной обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой, с 50 мл. 95%-ного пропилового спирта в течение 20 мин.. Затем, охладив смесь до комнатной температуры, добавляем из капельной воронки 50 мл. конц. соляной кислоты, нагревая смесь и постоянно перемешивая. После того как добавлена вся кислота, продолжаем перемешивание, кипящей смеси, в течение 3-х часов. Горячую массу выливаем в колбу и охлаждаем при этом выпадают кристаллы белого цвета. Кристаллы отсасываем, промывая небольшим количеством охлажденным на льду спиртом.

Хлористоводородную соль суспензируем в 80 мл. воды в плоскодонной колбе (150 мл.). Добавляем раствор 14г. технического едкого натрия в 70 мл. воды. Выпадает основание в виде тяжелого коричневого масла. Раствор экстрагируем бензолом. Отделяем бензольный слой (нижний) в делительной воронке. Бензольные вытяжки сушим едким натрием.

Собираем прибор для перегонки и отгоняем бензол(80-95⁰). Затем охлаждаем смесь и продолжаем перегонку уже при вакууме. Отбор продукта проводим при температуре 137-150⁰ при давлении 12-15 мм..

Получено 19.7 г ( 53 % от теоритического)3-бром-4- аминотолуола.

 

Список литературы.

1.Словарь органических соединений. Том 1.Изд. иностранной литературы. Москва.1949 г. стр.102-104.

2.А.А.Петров, Х.В.Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия.-5-е изд. СПб:<<Иван федоров>>.2002г. стр. 386-391.