Синтез 3-нитрофталевой кислоты. Необходимые реактивы: Фталевая кислота – 10 г концентрированная серная кислота (пл

 

 

Необходимые реактивы:

1. Фталевая кислота – 10 г
2. концентрированная серная кислота (пл. 1,84) – 8,1 мл
3. концентрированная азотная кислота (пл. 1,4) - 10,1 мл
4. колба круглодонная на 100 мл
5. баня водяная
6. стакан на 100 мл
7. колба коническая на 250 мл
8. воронка для горячего фильтрования
9. воронка коническая
10. колба Бунзена
11. воронка Бюхнера

Ход работы:

В круглодонную колбу емкостью 100 мл вносят 10г фталевой кислоты, смесь 8,1 мл концентрированной серной кислоты и 10,1 мл концентрированной азотной кислоты. Реакционную смесь нагревают 2ч на кипящей водяной бане. При этом наблюдается энергичное выделение оксидов азота. К концу реакции 3-нитрофталевая кислота начинает выпадать в виде блестящих призм. После охлаждения к реакционной смеси добавляют 48 мл воды. Раствор охлаждают в бане со льдом и выпавшую через некоторое время (примерно через 1ч) 3-нитрофталевую кислоту трижды перекристаллизовывают из минимального количества воды, каждый раз охлаждая раствор в бане со льдом. Такой прием позволяет полностью освободиться от примеси 4-нитрофталевой кислоты. Получают 5 г 3-нитрофталевой кислоты (40% от теории). T пл. 222⁰С.

Осторожно!Оксиды азота даже в малых количествах опасны для здоровья. Они вызывают раздражение дыхательных путей и глаз, а также тошноту и головную боль. Работу выполняйте только в вытяжном шкафу.

 

Синтез хромового желтого К

 

Необходимые реактивы:

1. Сульфаниловая кислота – 1,7 г
2. Гидроксид натрия, 8% р-р – 4,5 мл
3. Серная кислота, 50% - 2 мл
4. Нитрит натрия, 30% - 1мл
5. Салициловая кислота – 1,5 г
6. Гидрокарбонат натрия, 20% - 6 мл
7. Хлорид натрия – 1,3 г
8. Стаканы на 50 мл - 2 шт
9. Баня ледяная
10. Стакан фарфоровый
11. Колба коническая
12. Воронка Бюхнера
13. Колба Бунзена

Ход работы:

В стакан вместимостью 25мл растворяют при слабом нагревании 1,7г сульфаниловой кислоты в 4,5 мл 8%-го раствора гидроксида натрия. К полученному раствору добавляют 2мл 50%-го раствора серной кислоты. Образовавшуюся суспензию охлаждают в бане со льдом до температуры 10-12^оС и добавляют к ней 1мл 30%-го раствора нитрита натрия с такой скоростью, чтобы в реакционной массе все время был избыток азотистой кислоты (проба на йодкрахмальную бумагу). Образовавшуюся соль диазония далее используют в реакции азосочетания.

Отдельно в фарфоровом стакане вместимостью 100 мл растворяют 1,5г салициловой кислоты в 6мл 20% раствора гидрокарбоната натрия. Раствор охлаждают в бане со льдом до 7-10^оС и добавляют к нему 1,3г хлорида натрия, перемешивают 5 мин и далее для азосочетания при перемешивании постепенно добавляют к этому раствору полученную ранее соль диазония, поддерживая рН в пределах 9-11 и температуру 12-15^оС^.

После введения всей соли диазония перемешивают содержимое стакана еще в течение 30 минут. Затем реакционную массу переносят в коническую колбу и нагревают до 55-60^оС; при этом краситель переходит в раствор. Раствор охлаждают сначала проточной водой, а затем в бане со льдом. Выпавший мелкодисперсный осадок натриевой соли красителя отсасывают и сушат при температуре 55-60^оС.

Х р о м о в ы й ж е л т ы й К – мелкодисперсный порошок желтого цвета; растворим в этаноле.

 

Фенолфталеина

 

СХЕМА

 

Необходимые реактивы:

1. фталевый ангидрид – 2,5г
2. фенол – 5г
3. концентрированная серная кислота (пл. 1,84) – 1 мл
4. гидроксид натрия (5% р-р)
5. уксусная кислота
6. конц. соляная кислота (пл. 1,19)
7. этиловый спирт
8. активированный уголь
9. фарфоровый тигель
10. баня песчаная
11. термометр
12. стаканы на 100 мл
13. воронка Бюхнера
14. колба Бунзена
15. фарфоровая чашка

Ход работы:

В высокий фарфоровый тигель помещают смесь 2,5г фталевого ангидрида и 5г фенола с 1мл концентрированной серной кислоты и нагревают в течение 3 ч на песчаной бане при 125-130^оС (термометр в плаве). Жидкость периодически перемешивают. Горячую смесь выливают в стакан с 50 мл воды и кипятят до исчезновения запаха фенола. Во избежание разбрызгивания жидкость нужно все время перемешивать. Раствору дают охладиться, после чего фильтруют на воронке Бюхнера, стараясь по возможности не переносить осадок на фильтр. Осадок, находящийся в стакане и частично на фильтре, промывают два раза небольшими порциями холодной воды (декантацией), растворяют в небольшом количестве теплого 5% раствора едкого натра и фильтруют. Темно-красный фильтрат подкисляют уксусной кислотой, прибавляют 1-2 капли соляной кислоты и оставляют на ночь. Выпавший осадок фенолфталеина отфильтровывают и сушат. Выход 2г. Для получения чистого фенолфталеина, полученный продукт растворяют при нагревании приблизительно в 10 мл спирта, кипятят с активированным углем. Горячий раствор разбавляют при перемешивании восьмикратным количеством воды, фильтруют, нагревают фильтрат в фарфоровой чашке на водяной бане для удаления значительной части спирта и оставляют стоять в течение 30 мин. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход фенолфталеина ~ 1г. t пл. 261^оС, возгоняется.

Осторожно!Работать в вытяжном шкафу.

Синтез этилбромида

 

KBr + H₂SO₄ ® KHSO₄ + HBr

 

C₂H₅OH + HBr ® C₂H₅Br + H₂O

Необходимые реактивы:

1. бромид калия – 12г (или бромид натрия – 10)
2. спирт этиловый (95%) – 7 мл
3. концентрированная серная кислота (пл. 1,84) – 15 мл
4. колба круглодонная на 50 мл
5. водяной холодильник
6. баня песчаная
7. делительная воронка
8. насадка Вюрца
9. колба – приемник

Ход работы:

В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают раствор 7 мл этилового спирта в 6 мл воды, затем при постоянном перемешивании и охлаждении постепенно приливают 15 мл концентрированной серной кислоты (пл.=1,84). После чего реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и к ней при перемешивании добавляют 12г тонкорастертого бромида калия (или 10г бромида натрия). Колбу присоединяют к нисходящему холодильнику. Реакционную смесь нагревают на песчаной бане (осторожно!), пока в приемник с водой не перестанут переходить маслянистые капли, опускающиеся на дно. Бромистый этил отделяют от воды с помощью делительной воронки, сушат хлоридом кальция и перегоняют из колбы Вюрца, собирая в сухой приемник, помещенный в холодную воду. Выход 8,5 г t кип. 38-39^оС при 760 мм рт.ст.

 

Синтез 2- бромпропана

 

KBr + H₂SO₄ ® KHSO₄ + HBr

 

(CH₃)₂ CH– OH + HBr ® (CH₃)₂ CH – Br + H₂O

 

Необходимые реактивы:

1. бромид калия –7,5г
2. спирт изопропиловый – 7,5 мл
3. концентрированная серная кислота (пл. 1,84) –9,9 мл
4. хлорид кальция
5. колба круглодонная на 150 мл
6. водяной холодильник
7. дефлегматор
8. колба – приемник
9. аллонж

Ход работы:

В круглодонную колбу емкостью 150 мл, соединенную с дефлегматором наливают 7,5 мл изопропилового спирта, 5 мл воды и при перемешивании и охлаждении колбы водой постепенно прибавляют 9,9 мл концентрированной серной кислоты. Реакционную смесь охлаждают и к ней при перемешивании прибавляют 7,5 г тонкорастертого бромида калия. Колбу присоединяют к нисходящему холодильнику. В приемник наливают до половины холодной воды так, чтобы конец аллонжа был опущен в воду. Смесь нагревают на песчаной бане до тех пор, пока в приемник не перестанут капать маслянистые капли, опускающиеся на дно. Бромистый изопропил отделяют с помощью делительной воронки от воды и сушат хлоридом кальция, после чего переносят в колбу Вюрца и перегоняют на водяной бане. Продукт собирают в сухой приемник, помещенный в холодную воду. Выход 6г T_кип. 59-60^оС при 760 мм. рт. ст.

 

Бутилацетат

 

СН₃СООН + СН₃(СН₂)₂СН₂ОН ® СН₃СОО(СН₂)₃СН₃ + НОН

Необходимые реактивы:

1. уксусная кислота (ледяная) – 5 мл (5,25г)
2. n-бутиловый спирт – 8 мл (6,45г)
3. концентрированная серная кислота (пл. 1,84)
4. карбонат натрия
5. хлорид кальция безводный
6. колба круглодонная на 50 мл
7. водяной холодильник
8. насадка Дина-Старка
9. песчаная баня
10. насадка Вюрца
11. делительная воронка
12. колба – приемник
13. коническая колба

Ход работы:

В круглодонной колбе емкостью 50 мл смешивают 5 мл ледяной уксусной кислоты, 8мл n-бутилового спирта и 2 капли концентрированной серной кислоты. Колбу соединяют с насадкой Дина-Старка и обратным холодильником. Реакционную смесь нагревают до кипения на песчаной бане (или колбонагревателе) и кипятят примерно 1ч. Выделяющаяся при реакции вода отгоняется вместе с бутиловым спиртом, с которым она образует азеотропную смесь, и попадает в ловушку. В ловушке происходит расслоение азеотропной смеси на два слоя. После охлаждения до комнатной температуры реакционную смесь переливают в делительную воронку и промывают водой, затем 10 раствором карбоната натрия ( до нейтральной реакции по лакмусу) и снова водой. Эфирный слой, содержащий бутилацетат, сливают в сухую коническую колбу, сушат прокаленным хлоридом кальция, фильтруют в перегонную колбу Вюрца и перегоняют, собирая фракцию, кипящую в интервале 123-126^оС. Выход 6,75г tкип. 124-126^оС при 760 мм рт^. ст.

Контрольные вопросы

1. Почему объем жидкости в перегонной колбе не должен быть намного меньше половины рабочего объема колбы?
2. Почему перегонную колбу под атмосферном давлении наполняют не более чем на 2/3, а при вакуумной перегонке не более чем на 1/2 объема?
3. Почему при достижении температуры кипения не испаряется мгновенно вся жидкость?
4. Жидкое органическое вещество необходимо очистит перегонкой, однако оно разлагается при нагревании выше 100°С. При этой температуре давление пара составляет лишь 30 мм.рт.ст. Как надо поступить?
5. Какая ошибка вносится в измеренную температуру кипения, если шарик термометра не полностью омывается парами?
6. Что нужно делать, если при вакуум-перегонке дистиллят в приемнике имеет настолько высокое давление паров, что могут возникнуть значительные потери в результате испарения?
7. В каких единицах выражают растворимость веществ?
8. Почему нельзя использовать для перекристаллизации растворитель, обладающий хорошей растворяющей способностью, которая, однако, не зависит от температуры?
9. Почему спирты мало пригодны для перекристаллизации карбоновых кислот?
10. Какой из растворителей – спирт, бензол или вода – пригоден для перекристаллизации глюкозы?
11. Для чего определяют температуру плавления?
12. С какой скоростью следует поднимать температуру в приборе для определения температуры плавления?
13. Как устроен прибор для определения температуры плавления?
14. Почему нельзя при определении температуры плавления быстро поднимать температуру?
15. Вещество А расплавилось при 120^оС, вещество Б – при 117^оС. Какова будет температура смешанной пробы вещества А и Б если: а) А и Б – разные соединения; б) А идентично веществу Б, но образец Б менее чистый?
16. В каком случае перед определением температуры плавления капилляр с веществом следует заполнять?
17. Для чего используется воронка (сублимация)?
18. Какие вещества можно подвергать воронке?
19. Почему при возгонке не следует перегревать чашку с веществом?
20. Что такое лапки, кольцо, муфты? Для чего они используются?
21. Как правильно закрепить колбу и холодильник на штативе?
22. Для чего используются насадки Вюрца и Кляйзена?
23. Почему термометр с короткой «ножкой» нельзя использовать в насадках Вюрца и Кляйзена?
24. Какие существуют химические «бани»? Для чего они используются?
25. Почему при перегонке и проведении синтезов следует поддерживать постоянную температуру бани?
26. Что такое «кипятильники»? Для чего они используются?
27. Для чего нужна новая порция «кипятильников» при возобновлении перегонки?
28. В чем смысл перекристаллизации органических веществ?
29. Почему при приготовлении насыщенного раствора не следует нагревать его на сильном пламени? Для чего перемешивать раствор?
30. Какой растворитель можно считать оптимальным для перекристаллизации?
31. Почему горячее фильтрование желательно вести как можно быстрее?
32. Почему при кристаллизации рекомендуется медленное охлаждение раствора?
33. Как отделить осадок от маточного раствора?
34. Как разделить две несмешивающиеся жидкости?
35. Как разделить две смешивающиеся жидкости?
36. Для чего используется метод перегонки?
37. Для чего при перегонке используется дефлегматор и ректификационная колонна?
38. Что такое экстракция?
39. Как провести экстракцию из твердого вещества?
40. Как провести экстракцию в системе «жидкость-жидкость»?
41. В каких случаях используется водяной холодильник и в каких – воздушный?
42. Что такое перегонка с водяным паром и когда она используется?
43. В каких случаях вещества перегоняют при пониженном давлении?
44. Какую роль при перегонке в вакууме выполняет капилляр?
45. Можно ли очистить кристаллическое вещество перегонкой в вакууме?