Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия и технология органических веществ. Практикум
.pdf
Стадия производства оксимов из циклоалканонов (реакция ок-
C=O + NH2OH
C=NOH + H2O
OH
+H
2
OH
-H
2
O
+O
2
O
NH
2
+H
2
NH
2
-H
2
+H2O
O
симирования) состоит в их обработке гидроксиламином при катализе
кислотами. Для этого применяют водный раствор сульфата гидроксиламина, содержащий 4‒5 % NH
ратима:
Равновесие реакции из-за основности гидроксиламина смеща-
ется вправо при снижении кислотности среды. Максимальная скорость
реакции оксимирования протекает при pH = 4
Исходный циклогексанон получают из бензола через фенол,
циклогексан или анилин:
Цель работы: проведение синтеза циклогексаноноксима с по-
следующей его идентификацией.
Основные этапы выполнения работы:
1. Проведение синтеза циклогексаноноксима.
2. Расчет материального баланса синтеза циклогексаноноксима,
расчет теоретического и практического выходов циклогексаноноксима.
3. Определение температуры плавления.
4. Оформление отчета.
Физико-химические свойства исходных соединений и продук-
тов реакции приведены в табл. 22.
OH. Сама реакция оксимирования об-
2
–5.
Лабораторная работа 9
СИНТЕЗ ЦИКЛОГЕКСАНОНОКСИМА
51
Таблица 22
Вещество
Молекуляр-
ная масса,
г/моль
Т
кип.
,
о
С
Т
плав.
,
о
С
d
4
20
n
d
20
С6Н10О
98,15
155,6
–40,2
0,948
1,4507
С6Н11NO
113,16
262,5
69
1,4768
NH2OH.HCl
164,13
170
1,86
Na2CO3
105,99
852
O
NH2OH
N
OH
+ H
2
O
Физико-химические свойства исходных соединений
и циклогексаноноксима
Этап 1. Синтез циклогексаноноксима
Реакция протекает по следующей схеме:
с наибольшим пределом взвешивания 200 г.
ления 0,1
термометр с ценой деления 0,5
Средства измерения и вспомогательные устройства
Весы лабораторные 2-го класса точности по ГОСТ 24104
Термометр по ГОСТ 28498 или по ТУ 25-2021-003 с ценой де-
0
С, пределы измерения – 0–250 0С. Допускается использовать
0
С.
Колба КГУ 3-250-29/32 ТХС по ГОСТ 25336.
Холодильник ХПТ-400 14/23-14/23 по ГОСТ 25336.
Верхнеприводная мешалка.
Воронка Бюхнера.
Склянка Бюхнера.
Электроплитка.
Реактивы и растворы
Циклогексанон по ГОСТ 24615.
Гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456.
52
Натрия карбонат по ГОСТ 5100, 20 % раствор.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Методика проведения синтеза
В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой,
обратным холодильником, капельной воронкой и термометром
(рис. 18), помещают 11,5 г солянокислого гидроксиламина и растворяют в 80 мл дистиллированной воды.
Рис. 18. Установка синтеза циклогексаноноксима: 1 – трехгорлая
колба; 2 – мешалка; 3 – электропривод; 4 – термометр;
5 – холодильник;6 – электроплитка; 7 – водяная баня;
8 – капельная воронка
Затем медленно при интенсивном перемешивании из капельной
воронки добавляют 16,3 г циклогексанона в течение 60 мин при температуре реакционной смеси 40
о
С. Далее охлажденную реакционную
массу нейтрализуют 20 % раствором карбоната натрия до pH = 4 по
индикаторной бумаге. Выпавший осадок циклогексаноноксима отфильтровывают на воронке Бюхнера (рис. 19) и высушивают.
53
Приход
Расход
компоненты
г
% мас.
компоненты
г
% мас.
С6Н10О
Циклогексаноноксим
NH2OH . HCl
Фильтрат
Na2CO3
Потери
Итого
Итого
Рис. 19. Установка для фильтрования осадка:
1 – воронка Бюхнера; 2 – склянка Бунзена
Этап 2. Расчет материального баланса. Расчет теоретического
и практического выходов циклогексанонамина
Расчет материального баланса приводится в табл. 23.
Таблица 23
Материальный баланс стадии синтеза
Этап 3. Определение температуры плавления
циклогексаноноксима
Физико-химические показатели выполняются в соответствии
с разд. 9 по ГОСТ 18995.4.
54
Контрольные вопросы
1. Промышленные методы получения циклогексаноноксима.
2. Конденсация альдегидов и кетонов с азотсодержащими осно-
ваниями. Продукты конденсации альдегидов с аммиаком и аминами.
3. Получение оксимов из кетонов.
4. Бекмановская перегруппировка оксимов в лактамы. Получе-
ние капролактама и его применение.
55
7. РЕАКЦИИ АМИДИРОВАНИЯ
R-C-Cl + 2CH3NH
2
O
O
R-CNHCH3 + CH3NH3Cl
+
-
R-C-Cl + 2(CH3)2NH
O
O
R-CNH(CH3)2 + (CH3)2NH2Cl
+
-
CO + NH
3
O
HC-NH
2
Амиды кислот образуются при взаимодействии аммиака с кар-
боновыми кислотами:
RCOOH + NH
RCOOH + R'NH
RCOOH + R'
Сложные эфиры реагируют с аммиаком и аминами по обрати-
мой реакции:
RCOOR' + R''NH
Эта реакция протекает значительно быстрее, чем амидирование
карбоновых кислот. Она проводится при 50–100
является удобным методом синтеза амидов.
Амидирование можно провести в очень мягких условиях действием хлорангидридов кислот на первичные и вторичные амины с получением алкил- и диалкиламидов:
⇄ RCONH2 + H2O
3
⇄ RCONHR' + H2O
2
NH ⇄ RCONR'2 + H2O
2
⇄ RCONHR'' + R'OH
2
0
С без катализатора и
Формамид – простейший амид – получают при взаимодействии
аммиака с окисью углерода в присутствии алкоголята натрия:
Из эфиров муравьиной кислоты получают диметилформамид:
HCOOR + HN(CH
→ HCON(CH3)2 + ROH
3)2
56
Формамид и диметилформамид служат промышленными рас-
CH
2
CH2C=O
H
2
C
CH
2
CH2O
+ NH
3
CH
2
CH2C=O
H
2
C
CH
2
CH2NH
+ H
2
O
nHOOC
(CH
2)4
COOH
+ nH
2
N(CH2)6NH
2
HO
C (CH
2)4
C NH
(CH
2)6
NH
n
H
O
O
- (2n - 1)H
2
O
творителями. Диметилформамид используют для абсорбции ацетилена
из углеводородных газов, в производстве синтетического волокна и др.
Стеариновая и другие высшие карбоновые кислоты дают с этаноламинами этаноламиды:
COOH + H2NCH2CH2OH ⇄ C17H35–CONHCH2CH2OH
C
17H35
Эти вещества обладают хорошими пенообразующими свойствами и используются как компоненты моющих средств, ингибиторов
коррозии.
При взаимодействии капролактона с аммиаком получают капролактам:
Капролактам является мономером для получения полиамидных
синтетических волокон.
При взаимодействии дикарбоновых кислот с диаминами получают полиамиды, наиболее известным из них является найлон 6, получаемый из адипиновой кислоты и гексаметилендиамина:
Лабораторная работа 10
СИНТЕЗ ЭТАНОЛАМИДА ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ
Цель работы: провести синтез амида олеиновой кислоты и произвести основные кинетические расчеты процесса.
57
Основные этапы выполнения работы:
Вещество
Молекуляр-
ная масса,
г/моль
Т
кип.
,
О
С
d
4
20
n
D
20
RCOOH
282,47
0,891
1,4582
H2NCH2CH2OH
61,09
171,1
1,022
1,4538
R
C
O
OH
+ H
2
NCH2CH2OH
R
CONHCH
2CH2
OH
- H
2
O
1. Проведение синтеза амида олеиновой кислоты.
2. Исследование динамики изменения кислотного числа реакци-
онной массы от времени.
3. Расчет константы скорости реакции и определение порядка
реакции.
Физико-химические показатели приведены в табл. 24.
Физико-химические свойства амида олеиновой кислоты
и исходных реагентов
Этап 1. Синтез амида олеиновой кислоты
Основная реакция взаимодействия олеиновой кислоты с моноэтаноламином:
Таблица 24
где R=С
с наибольшим пределом взвешивания 500 г.
25336.
.
17Н33
Средства измерения и вспомогательные устройства
Весы лабораторные 2-го класса точности по ГОСТ 24104
Цилиндр по ГОСТ 1770 вместимостью 50 см3, 100 см3.
Колба К-1-100-29/32 по ГОСТ 25336.
Трехгорлая круглодонная колба КГУ-3-2-250-34 ТС по ГОСТ
58
Термометр по ГОСТ 28498 или по ТУ 25-2021-003, пределы из-
R
C
O
OH
+ KOH R
C
O
OK
+ H
2
O
мерения ‒ 0‒250 оС.
Пипетка 2-1-50 по ГОСТ 20292.
Бюретка 7-2-10 или 6-2-5 по ГОСТ 20292.
Холодильник ХПТ-400 14/23-14/23 по ГОСТ 25336.
Верхнеприводная мешалка.
Электроплитка.
Реактивы и растворы
Олеиновая кислота по ГОСТ 7580.
Моноэтаноламин по ГОСТ 6552.
Методика проведения синтеза амида олеиновой кислоты
В стеклянную трехгорлую круглодонную колбу объемом
250 мл, снабженную обратным холодильником, термометром и мешалкой загружают олеиновую кислоту (20‒40 г) и расчетное количество
моноэтаноламина (МЭА) в зависимости от заданного мольного соотношения реагентов (олеиновая кислота : МЭА ‒ 1:1, 1:1,5, 1,5:1). Реакционную массу выдерживают в течение 5‒7 ч при температуре 130‒140 оС.
Контроль за процессом ведут по изменению кислотного числа реакционной массы. Через каждый час на анализ для определения кислотного
числа отбирают пробы реакционной массы (0,2‒0,4 г).
Этап 2. Исследование динамики изменения кислотного числа
реакционной массы от времени
Определение кислотного числа реакционной массы
В основе метода лежит реакция взаимодействия олеиновой кислоты со спиртовым раствором КОН в присутствии фенолфталеина:
Средства измерения и вспомогательные устройства
Весы лабораторные 2-го класса точности по ГОСТ 24104
с наибольшим пределом взвешивания 200 г.
59
Реактивы и растворы
( )
m
VV
0
6,5 -
±
Фенолфталеин (индикатор) по ГОСТ 5850, 1 % спиртовой раствор.
Калия гидроокись по ГОСТ 24363, спиртовой раствор 0,1 н.
Смесь изопропанола и толуола в соотношении 1:1.
Методика проведения эксперимента
0,2‒0,4 г анализируемого вещества помещают в коническую
колбу емкостью 100 мл. Навеску взвешивают с точностью до 0,0002 г.
В колбу приливают 20 мл смеси изопропилового спирта и толуола, добавляют 3‒4 капли раствора фенолфталеина, перемешивают и титруют
спиртовым раствором КОН до появления розовой окраски устойчивой
в течение 30 с.
Обработка результатов
Кислотное число (Х) в мг КОН на 1 г продукта вычисляют по
формуле
Х = мг КОН/г,
где V – объем раствора КОН 0,1 н, пошедший на титрование анализируемой пробы, см
на титрование контрольной пробы, см
соответствующая 1 см
3
; V0 ‒ объем раствора КОН 0,1 н, израсходованный
3
0,1 н раствора КОН, мг; m – навеска пробы, г.
3
; 5,6 – масса гидроокиси калия,
За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, абсолютное расхождение
между которыми не превышает допускаемое, равное 0,0002 %.
Допустимая абсолютная суммарная погрешность результатов
определения составляет 0,0002 % при доверительной вероятности
Р = 0,95.
Этап 3. Исследование химической кинетики процесса получения
амида олеиновой кислоты. Расчет констант скорости реакции
и определение порядка реакции
Изучение химической кинетики процесса представляет не только
научный интерес, но и имеет практическое значение. Результаты
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]