1. Как можно свести к минимуму образование таких побочных продуктов (брома, сернистого ангидрида, диэтилового эфира)?
2. По каким признакам можно судить о конце реакции?
3. С какой целью бромистый этил обрабатывают концентрированной серной кислотой и при сильном охлаждении?
№ 6Б Синтез флуоресцеина
Цель работы: На примере синтеза флуоресцеина из фталиевого ангидрида и резорцина познакомиться с реакциями конденсации карбонильных соединений.
Основная реакция:
Реактивы: фталевый ангидрит-1.5 г., резорцин-2.2 г., хлорид цинка-1г ( предварительно обезвоженный), разбавленная соляная кислота,( 20мл воды и 2 мл конц. соляная кислота).
Оборудование: металлический или фарфоровый тигель, песчаная баня, фарфоровая ступка, скальпель, термометр на 2500С, химический стакан на 100 мл., коническая колба на 100 мл.
Ход работы:
В фарфоровой ступке тщательно растирают 1.5 г фталиевого ангидрида с 2.2 г резорцина. Смесь переносят в тигель и нагревают на песчаной бане до 1800С (термометр в бане), когда смесь расплавиться, вносят в неё в течение 10 минут при помешивании стеклянной палочкой 1 г. хлорида цинка, предварительно обезвоженного и растертого в порошок. Далее повышают температуру бани до 2100С и нагревают смесь около 32 часов. При этом смесь становиться вязкой. Несколько охлажденный сплав измельчают с помощью ножа и переносят в стакан. Остатки сплава, прилипшие к стенке и дну тигля, переносят также в стакан несколько приемов с помощью подогретого раствора разбавленной соляной кислоты. Затем сплав кипятят в стакане в 10 минут, непрерывно перемешивая стеклянной палочкой осадок. При этом в раствор переходят не вступившие в реакцию исходные вещества и основная соль цинка.
Оставшийся в осадке флуоресцеин отфильтровывают, промывают водой, до тех пор пока фильтрат не станет показывать кислую реакцию, и сушить на воздухе.
Требования при выполнении синтеза:
1. Работу проводить в вытяжном шкафу.
2. Получить безводный хлорид цинка нагревая в фарфоровой чашке и быстро взвешивать, т. к. она хорошо впитывает атмосферную влагу.
Качественная реакция:
Несколько крупинок флуоресцеина растворяют в колбочке на 100 мл небольшим количеством аммиака и затем разбавляют водой до объема всей колбы. Наблюдают желто-зеленую флуоресценцию.
Выход флуоресцеина 3.2 г.
Флуоресцеин- жёлтое аморфное вещество. При нагревании становиться кристаллическим, температура плавления 314-3160С, растворим в горячей уксусной кислоте, метиловом спирте, муравьиной кислоте, трудно растворим в воде, спирте, эфире. Молекулярная масса 332.31.
Контрольные вопросы:
1. По какому механизму протекают реакции конденсации резорцина с фталиевым ангидридом?
2. Какова роль безводного хлорида цинка в синтезе флуоресцеина?
3. Какие процессы протекают при кипячении сплава ( резорцин-фталевый ангидрит) с раствором соляной кислоты?
№ 6а. Синтез фенолфталеина.
Цель работы: На примере синтеза фенолфталеина из фталевого ангидрида и фенола познакомиться с реакциями конденсации карбонильных соединении.
Основная реакция:
Реактивы: фталевый ангидрит-2.5г., фенол-5г., гидроксид натрия-5%, уксусная кислота, соляная кислота, этиловый спирт, активированный уголь, спиртовой раствор фенолфталеина-1%, конц. Серная кислота-1 мл.
Оборудование: фарфоровый или железный тигель, тигельные щипцы, песчаная баня, термометр на 1500С, стакан химический, защитные очки и резиновые перчатки, прибор для отсасывания, фарфоровая ступка.
Ход работы:
В Высокий фарфоровый или железный тигель помещают смесь 2.5 г фталиевого ангидрида (растертого в порошок) и 5 г фенола с 1мл. концентрированной серной кислоты и нагревают в течение 3 часов на песчаной бане при температуре 125-1300С ( температура не должна превышать 1300С). Жидкость периодически помешивают стеклянной палочкой. По окончании реакции конденсации горучую смесь выливают в стакан с 50 мл. воды и кипятят до исчезновения запаха фенола (вследствие образования осадка на дне стакана кипение сопровождается сильными толчками). Во избежание разбрызгивания и связанной с этим потерей вещества жидкость нужно все время перемешивать. Раствору дают охладиться, после чего отсасывают на воронке Бюхнера, стараясь по возможности не переносить осадок на фильтр.
Осадок, находящийся в стакане и частично на фильтре, промывают 2 раза небольшими порциями холодной водой (декантация), растворяют в небольшом количестве теплого 5% раствора гидроксида натрия и фильтруют. Темно-красный фильтрат подкисляют уксусной кислотой, прибавляют 1-2 капли соляной кислоты и оставляют стоять на ночь. Выпавший осадок фенолфталеина отфильтровывают и сушат.
Для чистого фенолфталеина полученный сырой продукт растворяют при нагревании приблизительно в 10 мл спирта, кипятят с активированном углем. Горячий раствор отсасывают и промывают осадок горячим спиртом. При охлаждении раствор разбавляют восьмикратным количеством воды при перемешивании, фильтруют, нагревают фильтрат в фарфоровой чашке на водяной бане для удаления значительной части спирта и оставляют стоять в течение 30 минут. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и высушивают на воздухе.
Выход фенолфталеина около 2 г.
Качественная реакция: в пробирку наливают 3 мл воды, 2 капли 1% спиртового раствора фенолфталеина, появляется слабая муть. При добавлении 1 капли разбавленной щелочи муть исчезает, жидкость окрашивается в малиновый цвет. В избытке щелочи красная окраска исчезает.
Требования при выполнении синтеза:
1. Работу проводить в вытяжном шкафу.
2. Внимание! При работе с фенолами необходимо работать в перчатках, защитных очках, так как многие из них вызывают раздражение и ожоги кожи, а попадание в глаза приводит к полной потере зрения!
Фенолфталеин-бесцветное вещество кристаллическое, нерастворимое в воде, умеренно растворим в этиловом спирте, растворим в горячем эфире. Молекулярная масса 318.33, температура плавления 2610с, возгоняется.
Контрольные вопросы:
1. По какому механизму протекает реакция конденсации фталевого ангидрида с фенолом?
2. Какова роль концентрированной серной кислоты в синтезе фенолфталеина?
3. Причины изменения окраски фенолфталеина в щелочной среде?
№ 5 а. СИНТЕЗ БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ.
Цель работы: На примере окисления толуола в бензойную кислоту познакомиться с реакциями окисления боковых цепей гомологов бензола.
Основная реакция:
КОН + HCI → KCI + H2O
Реактивы: толуол-2.5 мл., перманганат калия-3.2 г., соляная кислота(1:1), щавелевая кислота.
Оборудование: колба круглодонная двухгорлая на 250 мл.. обратный холодильник, ЛАТР, моторчик к нему, прибор для отсасывания, водяная баня, фарфоровая чашка, фарфоровая ступка, цилиндр на 10 мл. и на 100 мл.
Ход работы:
В двухгорлую колбу, снабженную обратным холодильником и механической мешалкой с гидрозатвором помещают 2.5 мл толуола. Добавляют 3.2г тонко истолченного перманганата калия и 76 мл воды. Содержимое колбы нагревают в кипящей водяной бане или песчаной бане в течение 3 часов при постоянном перемешивании до появления коричневого окрашивания. Если раствор после нагревания остается окрашенным в розовый цвет, то добавляют несколько капель спирта или немного щавелевой кислоты (эти добавки окончательно восстанавливают перманганат калия и раствор обесцвечивается.). По окончании реакции и охлаждения реакционной смеси, выпавший оксид марганца(1V) отфильтровывают на воронке Бюхнера и промывают осадок на воронке 2 раза горячей водой(5-7 мл).
Затем осадок выбрасывают, а фильтрат переливают в большую фарфоровую чашку и выпаривают на водяной бане. Если снова выпадает осадок, то его отфильтровывают и промывают один раз 5 мл. горячей воды. Фильтрат представляет собой раствор бензойнокислого калия. Действием разбавленной (1:1) соляной кислоты (ее добавляют до явно кислой реакции ) переводят в свободную бензойную кислоту.
Выпавшую бензойную кислоту отсасывают на воронке Бюхнера, промывают небольшим количеством холодной воды и сушат на воздухе.
Выход бензойной кислоты около 2г.
Требования при выполнении синтеза:
1. Осторожно! Вдыхание паров толуола действует на нервную систему
2. Внимание: мотор-мешалку включать только через ЛАТР, поставить предварительно ручку ЛАТРа по часовой стрелке. Мотор отключать через каждый час на 5-10 мин. Во избежание перегревания.
Бензойная кислота- бесцветное кристаллическое вещество, труднорастворима в холодной воде, хорошо растворима в хлороформе, ацетоне, четыреххлористом углероде, бензоле, метиловом спирте. Молекулярная масса 122.12, температура плавления 122.30С, температура кипения 2500С.
Контрольные вопросы:
1. Какие изменения в реакционной смеси свидетельствует об окончании реакции?
2. В уравнении реакции окисления толуола в бензойную кислоту проставьте степени окисления над атомами, у которых она не изменяется в процессе реакции.
3. Каков принцип работы гидрозатвора?
№3а. Синтез п- нитроанилинового красного.
Цель работы: на примере синтеза п- нитроанилинового красного познакомиться с одним из основных методов получения азокрасителей путем реакции диазатирования солей с фенолами или ароматическими аминами.
Реактивы: п-нитроанилин-0.5 г., соляная кислота-20%-ый, нитрит натрия-0.3 г., β-нафтол-0.5 г., гидроксид натрия-1 г., хлорид натрия.
Оборудование: стаканы на 100 мл., цилиндры на 10 мл., пипетки.
Ход работы: 0.5 г. п-нитроанилина растворяют в стакане на 100 мл. в смеси (5мл. горячей воды+ 1мл. 20%-ный р-р соляной кислоты). По охлаждении р-ра до 0-50С добавляют 1 мл. 20%-ный р-р соляной кислоты и, если выпадает осадок, добавляют воды. Полученный раствор помещают в баню с ледяной водой и диазотируют, прибавляя по каплям при перемешивании раствор 0.3г нитрита натрия в 4 мл. воды. По окончании диазотирования (проба на йодкрахмальную бумагу- она синеет) раствор оставляют стоять на холоде в течение часа. За это время растворяют в другом стакане 0.5 г. β-нафтола в 2 мл. 30 %-ного р-ра гидроксида натрия, добавляя туда горячую воду до исчезновения осадка. По истечение 1 часа в диазораствор добавляют 1 г ацетата натрия в 4 мл воды, и в случае надобности фильтруют оба раствора. Далее раствор ., β-нафтола небольшими порциями при перемешивании приливают в диазораствор и добавляют 1 г хлорида натрия.
Выпавший краситель отсасывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре несколько раз р-ром хлорида натрия и сушат на воздухе.
Выход красителя 1 г.
Контрольные вопросы: