5.2. Синтез п- толуолсульфокислоты (натриевой соли)
Реактивы: толуол, серная кислота конц., хлорид натрия 30%-ный раствор.
Оборудование: колба круглодонная емкостью 100 мл, обратный холодильник, колба коническая или стакан емкостью 250 мл, воронка Шотта, колба Бунзена, плитка.
Ход работы:
В круглодонную колбу емкостью 100 мл, снабженную обратным холодильником, поместите 14,7 мл толуола и 8,7 мл конц. H2SO4. Смесь нагрейте до слабого и равномерного кипения. Слабое кипение толуола поддерживайте в течение часа, хорошо перемешивая смесь, для чего колбу осторожно встряхивайте каждые 1-2 минуты.
Приблизительно через час, когда слой толуола почти исчезнет, нагревание прекратите и вылейте теплую реакционную смесь в колбу, в которой содержится 40 мл воды. Раствор упарьте на плитке с закрытой спиралью при слабом нагреве до 20 мл. Кипячение проводите под тягой, так как при этом одновременно с паром отгоняются следы толуола.
Затем реакционную смесь охладите льдом до 5-7°С и прилейте к ней 20 мл насыщенного раствора хлорида натрия. Через некоторое время (15-20 мин) выпавшую натриевую соль п- толуолсульфокислоты отфильтруйте на воронке Шотта, тщательно отожмите от маточного раствора и высушите.
При необходимости продукт перекристаллизовывают из 10%-ного раствора хлорида натрия.
Контрольные вопросы:
1). При сульфировании толуола серной кислотой при 0°С образуется 42% о-толуолсульфокислоты и 54% п-изомера. При 100°С образуется 13% о-изомера и 79% п-изомера. Объясните эти результаты.
2). Расположите приведенные ниже соединения в порядке уменьшения их активности по отношению к сульфирующему агенту (SO3H+): толуол, этилбензол, бромбензол, нитробензол, анизол, нафталин. Какие продукты реакции образуются в результате моносульфирования?
3). Какие моносульфокислоты могут быть получены при сульфировании анилина, N,N-диметиланилина, хлорбензола, бензальдегида.?
4). Напишите структурные формулы следующих соединений:
а). п-хлорбензолсульфокислота;
б). 3-этилсульфокислота;
в). м-толуолсульфокислота;
г) п-толуолсульфохлорид;
д) п-толуолсульфамид;
е) м-сульфобензойная кислота.
6. Синтез галогеналкилов на основе спиртов
6.1. Получение этилбромида
Реактивы: этиловый спирт, бромид калия, серная кислота конц., хлористый кальций (гранулиров., безв.).
Оборудование: колба круглодонная, коническая колба с притертой крышкой, холодильник, термометр, дефлегматор, делительная воронка, мерный цилиндр, стеклянные стаканы на 50 мл, плитка.
Ход работы:
В колбу (1) поместите 7 г спирта, добавьте 6 мл дистиллированной воды и при постоянном перемешивании и охлаждении прилейте 12,5 мл серной кислоты. Смесь охладите и при перемешивании прибавьте 10 г тонко растертого бромида калия. Колбу соедините с дефлегматором (2) и холодильником (3). К холодильнику присоедините аллонж (4). В дефлегматоре происходит частичная конденсация менее летучих компонентов и поэтому некоторое обогащение паров, превращающихся в дистиллят, более летучим компонентом. В колбу-приемник (5) налейте немного воды с несколькими кусочками льда и погрузите в ледяную воду аллонж (для уменьшения потерь продукта реакции, т.к. галогеналкан летуч).
Рис. 5. Прибор для получения бромэтана.
Реакционную смесь нагревайте на песчаной бане до тех пор, пока в приемнике не перестанут появляться маслянистые капли, опускающиеся на дно. Если реакционная смесь в колбе сильно пенится, на время прервите нагревание.
По окончании реакции отделите в делительной воронке бромэтан в колбу, добавьте несколько шариков хлорида кальция. Через 40-60 мин бромэтан становится прозрачным и его отделяют и измеряют объем. Определите показатель преломления полученного продукта, сравните с табличным значением.