- 114 -

Министерство образования и науки РФ

Тверской государственный технический университет

Е.И. Лагусева, Г.А. Масленникова

Лабораторный практикум

по органическому синтезу

Учебное пособие

Издание первое

Тверь 2011

УДК 547(075.8)

Б БК 24.2я7

Лагусева, Е.И. Лабораторный практикум по органическому синтезу: учебное пособие / Е.И. Лагусева, Г.А. Масленникова. Тверь: ТвГТУ, 2011. 108 с.

Содержит описания выполнения синтезов различных органических соединений. Синтезы классифицированы по методам органической химии.

Подробное и последовательное изложение методик проведения синтезов органических соединений позволяет студентам уменьшить затраты времени на самостоятельную подготовку к лабораторным занятиям.

Предназначено для студентов дневной формы обучения по дисциплине «Органическая химия» направлений 020100 Химия, 240100 Химическая технология, 240700 Биотехнология, 240100 Химическая технология и биотехнология, специальности 240901 Биотехнология и для студентов заочной формы обучения специальности 280201 Охрана окружающей среды, направлениям 241000 Энергоресурсосберегающие процессы химической технологии, нефтехимии и биотехнологии, 240700 Биотехнология, 270800 Строительство.

Рецензенты: зав. кафедрой органической химии Тверского государственного университета, заслуженный химик РФ, доктор химических наук, профессор Ворончихина Л.И.; профессор кафедры физической химии Тверского государственного университета, доктор химических наук, профессор Пахомов П.М.

ISBN 978-5-7995-0585-1

 Тверской государственный технический университет, 2011  Лагусева Е.И., Масленникова Г.А., 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ОБЩИЙ ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТ ПО СИНТЕЗУ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 4

2. Порядок заполнения таблицы «Расчет синтеза» 5

3. Порядок заполнения таблицы «Сводная таблица результатов синтеза» 9

4. Галогенирование 11

4.1. Бромистый этил (бромэтан) 11

4.2. Бромистый бутил (1-бромбутан) 16

4.3. -Бромнафталин 21

5. Нитрование 27

5.1. о- и п-Нитрофенолы 27

5.2. Нитрометан 33

5.3. -Нитронафталин 37

6. Сульфирование 42

6.1. -Нафталинсульфокислота, натриевая соль 42

6.2. п-Толуолсульфокислота, натриевая соль 46

6.3. Сульфаниловая кислота 50

7. Ацилирование 55

7.1. Ацетанилид 55

7.2. Аспирин (о-ацетоксибензойная кислота) 58

7.3. Изоамилацетат 60

7.4. Этилформиат 66

7.5. -Нафтилацетат 68

8. Ацилирование 70

8.1. Анилин 70

8.2. -Нафтиламин солянокислый 76

9. Диазотирование 79

9.1. Фенол 79

9.2. Йодбензол 84

10. Красители 87

10.1. -Нафтолоранж 87

10.2. Метиловый оранжевый 89

10.3. Малахитовый зеленый 92

10.4. Фенолфталеин 96

10.5. Флуоресцеин 98

11. Щелочное плавление 102

11.1. -Нафтол 102

12. Реакции Канниццаро 105

12.1. Бензойная кислота и бензиловый спирт 105

12.2. Бензиловый спирт 107

13. Окисление 109

13.1. Ацетон 109

Библиографический список 112

1. Общий порядок оформления работ по синтезу органических соединений

В отчете указывается:

1. Название синтеза.

2. Дата начала и окончания работы.

3. Использованные литературные источники.

4. Уравнения реакций [l–11]: а) получения синтезируемого вещества; б) происходящих при очистке; в) побочных, с указанием условий, способствующих их протеканию.

5. Механизм основных реакций [l–11].

6. Расчет и заполнение табл. 1 (см. порядок заполнения таблицы).

7. Заполнение в табл. 2 названия и формулы полученного вещества (графа 1), молярной массы и констант (температуры плавления t_пл, температуры кипения t_кип, показателя преломления n₄²⁰; плотности d₄²⁰; температуры вспышки t_{вспышки}, температуры самовоспламенения t_{самовоспламенения}, растворимости) по литературным данным (графы 2, 3).

8. В рабочей тетради: а) физиологическое воздействие всех исходных, промежуточных и конечных веществ на организм человека [16–19], б) предельно допустимые концентрации применяемых при проведении синтеза вредных веществ в воздухе рабочей зоны [21]; в) класс опасности веществ [20–22]; г) наиболее опасные моменты при проведении синтеза и меры предосторожности при работе с исходными и конечными веществами, согласно правилам техники безопасности, а также первая помощь при ожогах и отравлениях [16–19].

9. Рисунки приборов для проведения синтеза и очистки получаемого вещества.

10. Методика проведения синтеза и очистки получаемого вещества.

11. Протокол выполнения синтеза.

12. Масса полученного вещества.

Пример записи:	масса вещества с колбой масса колбы
	масса вещества

13. Расчет выхода полученного вещества в процентах от теории и от указанного в методике синтеза.

14. Определение констант полученного вещества по ГОСТ: для жидкостей – показателя преломления [23] и температуры кипения по [24], для твердых веществ – интервала температуры плавления [25].

2. Порядок заполнения таблицы «Расчет синтеза»

1. В графе 1 указываются все вещества, упомянутые в методике.

2. Графы 2 и 3 заполняются по данным [13, т. 2, 4; 14] (для твердого вещества показатель преломления не указывается). Молярная масса указывается с точностью до двух знаков после запятой, плотность – при комнатной температуре (20°С).

3. Для графы 4 выписать концентрацию используемых реактивов из списка, имеющегося в лаборатории; для кислот в графу 3 «концентрация» таблицы 1 выписывается плотность имеющейся в лаборатории кислоты, затем по таблице плотностей растворов находят концентрацию кислоты [29]. В связи с тем, что большинство методик составлялось с применением соляной кислоты плотности =1,19, т.е. 37,23%, а в лаборатории она может быть другой концентрации, то во всех методиках с использованием соляной кислоты указанный объем соляной кислоты необходимо умножить на коэффициент К:

В том случае, когда в таблице для данной плотности точного значения концентрации нет, она рассчитывается.

Пример расчета. Имеется соляная кислота =1,163.

Значения таблицы: =1,160, =1,165.

Расчет процентной концентрации кислоты с плотностью 1,163:

4. Расчет количества веществ может производиться по заданному коэффициенту или по числу молей исходного вещества.

4.1. При заданном преподавателем коэффициенте количество веществ, указанных в литературном источнике (в граммах или миллилитрах) умножается на заданный коэффициент. Для жидкостей заполняются графы 8 и 9, для твердых веществ – графа 8 (см. температуру плавления вещества). По числу граммов вещества заданной процентной концентрации (графа 8) рассчитывается содержание основного вещества реактива (без примесей) и вписывается в графу 7.

Пример. Концентрация серной кислоты H₂SO₄ – 90%, масса – 150 г.

В 100 г H₂SO₄ заданной концентрации содержится 90 г H₂SO₄,

в 150 г H₂SO₄ заданной концентрации содержится X г H₂SO₄.

_{Таким образом, в 150 г заданной концентрации серной кислоты содержится 135 г основного вещества (серной кислоты) без примесей.}

КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВ	Избыток	%			11
		моль			10
	Требуется	по методике	в данной концентрации	мл	9
				г	8
			содержание основного вещества, %		7
			моль		6
		по теории, моль			5
И СХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА	Концен-трация, %				4
	Константы: – tпл, оС; – tкип, оС; – n420; – d420; – tвспышки, оС; – tсамовоспламенения, оС; – растворимость				3
	Моля-рная масса				2
	Название и формулы веществ				1	а) принимаю-щих участие в реакциях	б) применяе-мых при очи-стке вещества	в) раствори-телей

Для графы 6 число молей вещества рассчитывается по данным граф 2 и 7.

Данные графы 5 рассчитываются с учетом коэффициентов уравнения реакции. Число молей веществ графы 6 делится на коэффициенты уравнения реакции, находится наименьшее значение, и оно принимается за единицу. Далее это наименьшее число умножается на коэффициенты уравнения реакции и результаты проставляются в графу 5. Например, в синтезе анилина:

(1)

«а» молей «б» молей «в» молей (по методике)

а/2 б/3 в/14

Например, наименьшее число получается а/2.

Для графы 5 получаем значения цифр следующим образом:

нитробензол . . . . . . . (а/2) х 2;

олово . . . . . . . . . . . . . (а/2) х 3;

соляная кислота . . . . (а/2) х 14.

Из цифр граф 5, 6 вычисляют данные графы 10 и затем рассчитывают графу 11. Число молей для каждого вещества по теории принимается за 100%, а число молей в графе «избыток» – за Х%.

4.2. По заданному числу молей одного из исходных веществ. Графы 1, 2, 3, 4 заполняются аналогично предыдущему способу расчета. Заданное число молей указанного вещества записывается в графу 6. Это число умножается на молярную массу, и результат проставляется в графу 7. По графам 4 и 7 таблицы 1 находится количество вещества данной концентрации в граммах (графа 8), для жидкостей – в граммах и миллилитрах (графа 8, 9). Далее рассчитывается количество всех остальных реактивов, применяемых в синтезе. Для этого берутся данные из методики синтеза и составляется пропорция.

Пример. В синтезе анилина по проведенному расчету в графе 8 получили 17,5 г нитробензола; по методике – 18,5 г; олова по методике – 36 г. Составляем пропорцию:

1 8,5 г – 36 г

17,5 г – X г

34,05 г олова записывается в графу 8, и далее расчет ведется как в пункте 4.1.