Питання для теоретичної підготовки

1. Реакції гідроксилювання.

2. Реакції конденсації.

Література:

Основна:

1. Гитис С.С., Глаз А.И., Иванов А.В. Практикум по органической химии. Органический синтез. – Москва: Высшая школа. – 1991. – С. 236 – 259

2. Агрономов А.Е., Шабаров Ю.С. Лабораторные работы в органическом практикуме. – Москва: Химия. – 1974. – С. 98 – 111

Додаткова:

1. Храмкина М.Н. Практикум по органическому синтезу. – Ленинград: Химия. – 1977. – С. 282 – 300

2. Голодников Г.В., Мандельштам Т.В. Практикум по органическому синтезу. – Ленинград: Ленингдад. Университет. – 1976. – С. 339 – 360

Лабораторний практикум: Одержання фенолоформальдегідних смол.

Фенолоформальдегідні смоли

Фенол дуже легко реагує з формальдегідом, а також з деякими іншими альдегідами, утворюючи високомолекулярні сполуки.

Фенол у реакції з формальдегідом проявляє себе як трифункціональна сполука. Під впливом фенольної гідроксильної групи атоми водню в ядрі в о- і n-положенні стають досить рухливими і легко вступають в реакцію.

Реактиви і обладнання: Фенол (свіжоперегнаний) – 18,8 г; формалін (40%-ий) – 13 г; соляна кислота (конц., d=1,19) – 0,4 мл; круглодонна колба на 200 мл; холодильник кульковий; баня водяна; термометр до 250°С; фарфоровий тигель.

Поліконденсація фенолу і формальдегіду в кислому середовищі

(новолачна смола).

поліметиленоксифенілен (новолак)

Синтез виконують у витяжній шафі!

У круглодонну колбу місткістю 200 мл вміщують 18,8 г (0,2 моля) свіжоперегнаного фенолу (обережно! При роботі з фенолом обов’язково одягати захисні окуляри і гумові рукавиці) і добавляють 13 г 40%-го формаліну. Вміст колби енергійно струшують до повного розчинення фенолу, добавляють 0,4 мл концентрованої (d=1,19) соляної кислоти, сполучають колбу із зворотним водяним кульковим холодильником і нагрівають на водяній бані (90°С) до різкого розшарування реакційної суміші на два шари: нижній – смола, верхній – вода. Вміст колби переливають (під тягою) у великий фарфоровий тигель, дають відстоятися, зливають водяний шар, а рідку смолу промивають кілька разів теплою водою до нейтральної реакції промивної води (індикатор – метилоранж). Смолу сушать, поступово нагріваючи її в тиглі до 200°С (термометр в смолі). Розплавлену смолу виливають на лист білої жерсті і дають охолонути. Зважують, визначають вихід.

Невелику кількість смоли (0,5 г) нагрівають на жерстяній пластинці і дають охолонути і так повторюють 2 – 3 рази, щоб впевнитися, що смола термопластична. Частину смоли досліджують на розчинність у спирті і ацетоні. При поліконденсації фенолу з формальдегідом, коли на моль фенолу припадає трохи менше моля (0,85 – 0,90) формальдегіду, в кислому середовищі утворюється полімер лінійної будови – поліметиленоксифенілен з молекулярною масою 1200 – 1500, який дістав назву новолаку.

Новолак – тверда, світло-жовтого кольору, термопластична смола, розчинна в спирті, ацетоні і деяких інших органічних розчинниках. Його застосовують для виробництва лаків і пресувальних порошків.

Прес-порошок з новолачної смоли

Реактиви і обладнання: новолачна смола – 10 г; деревне борошно – 9,5 г; гексаметилентетрамін – 1,5 г; оксид магнію – 0,5 г; стеарат магнію або кальцію – 0,3 г; ступка чавунна або фарфорова; прес-форма на 20 г (рис. 1, а); струбцина (рис. 1, б); електроплитка.

У ступці добре розтирають 10 г новолачної смоли, добавляють 9,5 г сухого деревного борошна (наповнювач), 1,5 г гексаметилентетраміну («зшиваючий» агент), 0,5 г оксиду магнію (пігмент), 0,3 г стеарату магнію чи кальцію (пластифікатор). Речовини перемішують і добре розтирають. Утворюється порошок, з якого можна пресувати вироби (прес-порошок).

Виготовлений прес-порошок засипають у невеличку форму для пресування (рис. 1), добре затискують струбциною і нагрівають при 160°С протягом 5 хвилин. Струбцину знімають і виштовхують з форми деталь.

Рис. 1. Прес-форма: а – металічна форма (розміри в мм); б – струбцина (пунктиром показано місце прес-форми при формуванні).

При нагріванні новолачної смоли з гексаметилентетраміном (уротропіном) лінійні молекули полімеру «зшиваються» в молекули просторової будови за допомогою метиленових груп, поставщиком яких є гексаметилентетрамін. Смола спочатку плавиться, а далі в процесі реакції твердіє, інакше кажучи, з термопластичної перетворюється в термореактивну.

Процес твердіння, тобто перетворення полімеру лінійної будови в полімер просторової будови, схематично можна подати в такому вигляді:

(CH₂)₆N₄ + 6H₂O → 6CH₂O + 4NH₃

Побічним продуктом цієї реакції є аміак, який відіграє роль каталізатора.