Практикум по органической химии

Разработка химической схемы синтеза (рис.4.1.) является довольно сложной задачей, требующей больших знаний в области органической химии.

выбор методики синтеза

(литературный поиск)

описание методики синтеза

в лабораторном журнале,

зарисовка прибора

выполнение синтеза

очистка синтезированного

соединения

определение растворимости подтверждение химическая идентификация

некоторых физико-химичес- строения полу- (проведение качественных

ких констант и спектраль- ченного вещест- реакций на функциональ-

ных характеристик ва ные группы)

составление отчета

о проделанной работе

Рис. 4.1. Разработка химической схемы синтеза

Прежде чем приступить к проведению органического синтеза, следует внимательно изучить методику, подготовить реактивы, химическую посуду, собрать необходимые приборы. Особое внимание следует уделять вопросам безопасной работы.

Полученные соединения содержат примеси, после проведения синтеза всегда проводят очистку, определяют физические константы полученного вещества. Установленные физические константы сопоставляют со справочными данными. Результаты экспериментальной работы фиксируют в лабораторном журнале следующим образом:

1-§.

номер работы

2-§. Синтез

название и структурная формула синтезируемого вещества

3-§. Литература

4-§: Исходные вещества

название и количество

5-§. Вспомогательные реактивы

название и количество

6-§. Основная реакция

7-§. Побочные реакции

8-§. Расчет количества исходных веществ и определение коэффициента избыточности

9-§. Методика синтеза

приводится описание методики синтеза

10-§. Рисунок

зарисовка приборов и приспособлений, используемых при синтезе

11-§. Расчет выхода продукта

12-§. Физические константы

плотность, tкип, tпл, растворимость

13-§. Вывод

IV.1 ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ

Галогенированием называют реакции введения галогена в молекулу органического вещества. Галогенпроизводные широко применяют в различных синтезах как исходные продукты вследствие подвижности галогена и способности его легко замещаться на различные функциональные группы.

Галогенирование осуществляют путем реакций замещения (заместительное галогенирование) или присоединения (присоединительное галогенирование).

Заместительное галогенирование наблюдается при галогенировании насыщенных углеводородов, ароматических углеводородов, спиртов, альдегидов и карбоновых кислот.

При действии галогенов на насыщенные углеводороды процесс протекает при инициировании светом по свободно-радикальному механизму:

hv

СН3-СН2-СН3 + Cl2 CН3-СН-СН3 + HCl

Cl

Галогенирование ароматических углеводородов осуществляется по механизму электрофильного замещения в присутствии катализаторов (FeCl3):

Замещение гидроксильной группы на галоген в спиртах проходит по реакции нуклеофильного замещения, причем отмечают бимолекулярное (SN2) и мономолекулярное (SN1) замещение. Для первичных спиртов характерен SN2, для третичных - SN1.

CH3Cl NaOH (вод.) CH3OH NaCl

 СН₃ СН₃

СН₃ - С - Br NaOH (вод.) СН₃ - С - ОН NaBr

СН₃ СН₃

Галогенирование алифатических карбоновых кислот в б-положение проводят с помощью галогенов в присутствии фосфора (реакция Гелля-Фольгарда-Зелинского):

P

СН₃-СН₂-СООН + Br₂ СН₃-СН-СООН + HBr

Br

Присоединительное галогенирование характерно для малых циклоалканов, ненасыщенных углеводородов и соединений, содержащих кратную связь.

Например:

СН₃

Вг

+ HBr CН₃ - СН₂ - СН - СН₃

CН₃СН₂СН=СН₂ + Вг₂ CН₃СН₂СНВгСН₂Вг

СН₂=СН-COOH + HВг CН₂-СН₂-СOOH

Br

Реакции присоединительного галогенирования протекают по электрофильному механизму. Следует помнить, что реакции присоединения по кратным связям в ненасыщенных углеводородах протекают согласно правило Марковникова, в ненасыщенных карбоновых кислот - против правила Марковникова.

IV.1.1 1-БРОМБУТАН

CН3-СН2-СН2-СН2-Вг

Схема синтеза

КВг + Н₂SО₄ НВг + КНSО₄

C₄H₉OH + НОSО₃Н С₄Н₉ОSО₃Н + Н₂О

С₄Н₉ОSО_ЗН + НВг Н₂SО₄ + С₄Н₉Вг

КВг + H₂SО₄ + C₄H₉OH С₄Н₉Вг + KHSО₄ + Н₂О

Побочные реакции

C₄H₉OH + НОSО₃Н С₄Н₉ОSО₃Н + Н₂О

С₄H₉OSО₃Н + C₄H₉OH С₄Н₉ОSО₂ОС₄Н₉ + Н₂О

C₄H₉OSО₃Н + C₄H₉OH С₄Н₉ОС₄Н₉ + Н₂SО₄

CН₃СН₂СН₂СН₂OSО₂OH CН₃СН₂СН=СН₂ + Н₂SО₄

CН₃СН₂СН₂СН₂OH + [O] CН₃СН₂СН₂СНО + Н₂О

CН₃СН₂СН=СН₂ + НВг CН₃СН₂СНВгСН₃

Н₂SО₄ + 2НВг SО₂ + Вг₂ + 2Н₂О

CН₃СН₂СН=СН₂ + Вг₂ CН₃СН₂СНВгСН₂Вг

С₄Н₉ОSО₃Н + C₄H₉OH С₄Н₉ОC₄H₉ + Н₂О

Посуда, приборы

колба круглодонная емкостью 250 мл

колба Вюрца емкостью 50 мл

воронка делительная

аллонж

холодильник Либиха

термометр

водяная баня

колбонагреватель

Реактивы

н-бутиловый спирт С4Н9ОН (d=0,81г/см3) - 18,6 г (23 мл)

бромид калия КВг -18,7 г

концентрированная серная кислота H2SО4 (d=1,84 г/см3) -12,5 мл

дистиллированная вода - 17,5 мл

разбавленный раствор бисульфита натрия

10% раствор бикарбоната натрия

хлорид кальция

Методика синтеза и выделение продукта

В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают бромид калия, воду и н-бутиловый спирт. При охлаждении в водяной бане и перемешивании в колбу небольшими порциями добавляют 25 мл концентрированной серной кислоты. Колбу оборудуют обратным холодильником и нагревают при слабом кипении в колбонагревателе в течение 2 ч. В процессе нагревания раствор окрашивается в красновато-коричневый цвет. Обратный холодильник убирают, колбу соединяют с нисходящим холодильником. Усиливают нагревание и отгоняют 1-бромбутан в приемник с 50 мл холодной воды.

Отгон вместе с водой переносят в делительную воронку, отделяют нижний слой. Если продукт окрашен, к нему добавляют разбавленный раствор гидросульфита натрия (для удаления следов брома). Примеси дибутилового эфира и бутанола-1 удаляют в сухой делительной воронке при обработке продукта равным объемом концентрированной серной кислоты (осторожно!). Нижний (кислотный) слой сливают. 1-Бромбутан промывают последовательно водой, 10%-ным раствором гидрокарбоната натрия, вновь водой. Затем мутный раствор 1-бромбутана сушат безводным хлоридом кальция, слегка нагревая на водяной бане.

Высушенный продукт перегоняют, собирая фракцию, кипящую в интервале 98-1030С. Практический выход 12 г (70%).

Описание конечного продукта

Бутил бромид - бесцветная жидкость с характерным запахом, смешивается с этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, хорошо растворяется в ацетоне, tкип=101,50С, d=1,299 г/см3. При хранении на свету разлагается с выделением брома.

IV.1.2 БРОМЭТАН

CН3-СН2-Вг

Схема синтеза

КВг + Н2SО4 НВг + КНSО4

C4H9OH + НОSО3Н С4Н9ОSО3Н + Н2О

С4Н9ОSОЗН + НВг Н2SО4 + С4Н9Вг

КВг + H2SО4 + C4H9OH С4Н9Вг + KHSО4 + Н2О

Побочные реакции

C4H9OH + НОSО3Н С4Н9ОSО3Н + Н2О

C4H9OSО3Н + C4H9OH С4Н9ОSО2ОС4Н9 + Н2О

C4H9OSО3Н + C4H9OH С4Н9ОС4Н9 + Н2SО4

CН3СН2СН2СН2OSО2OH CН3СН2СН=СН2 + Н2SО4

CН3СН2СН2СН2OH + [O] CН3СН2СН2СНО + Н2О

CН3СН2СН=СН2 + НВг CН3СН2СНВгСН3

Н2SО4 + 2НВг SО2 + Вг2 + 2Н2О

CН3СН2СН=СН2 + Вг2 CН3СН2СНВгСН2Вг

С4Н9ОSО3Н + C4H9OH С4Н9ОC4H9 + Н2О

Посуда, приборы

колба круглодонная емкостью 250 мл

колба Вюрца емкостью 50 мл

воронка делительная

аллонж

холодильник Либиха

термометр

водяная баня

колбонагреватель

Реактивы

н-бутиловый спирт С4Н9ОН (d=0,81г/см3) - 18,6 г (23 мл)

бромид калия КВг -18,7 г

концентрированная серная кислота H2SО4 (d=1,84 г/см3) -12,5 мл

дистиллированная вода - 17,5 мл

разбавленный раствор бисульфита натрия

10% раствор бикарбоната натрия

хлорид кальция

Методика синтеза и выделение продукта

В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают бромид калия, воду и н-бутиловый спирт. При охлаждении в водяной бане и перемешивании в колбу небольшими порциями добавляют 25 мл концентрированной серной кислоты. Колбу оборудуют обратным холодильником и нагревают при слабом кипении в колбонагревателе в течение 2 ч. В процессе нагревания раствор окрашивается в красновато-коричневый цвет. Обратный холодильник убирают, колбу соединяют с нисходящим холодильником. Усиливают нагревание и отгоняют 1-бромбутан в приемник с 50 мл холодной воды.

Отгон вместе с водой переносят в делительную воронку, отделяют нижний слой. Если продукт окрашен, к нему добавляют разбавленный раствор гидросульфита натрия (для удаления следов брома). Примеси дибутилового эфира и бутанола-1 удаляют в сухой делительной воронке при обработке продукта равным объемом концентрированной серной кислоты (осторожно!). Нижний (кислотный) слой сливают. 1-Бромбутан промывают последовательно водой, 10%-ным раствором гидрокарбоната натрия, вновь водой. Затем мутный раствор 1-бромбутана сушат безводным хлоридом кальция, слегка нагревая на водяной бане.

Высушенный продукт перегоняют, собирая фракцию, кипящую в интервале 98-1030С. Практический выход 12 г. (70%).

Описание конечного продукта

Бутил бромид - бесцветная жидкость с характерным запахом, смешивается с этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, хорошо растворяется в ацетоне, tкип=101,50С, d=1,2990. При хранении на свету разлагается с выделением брома.

IV.1.3 БРОМБЕНЗОЛ

C6Н5-Вг

Схема синтеза

Побочные реакции

Посуда, приборы

колба круглодонная двугорлая емкостью 250 мл

колба Вюрца емкостью 50 мл

воронки делительная и капельная

холодильник обратный с газоотводной трубкой

термометр

водяная баня

прибор для перегонки с водяным паром

колбонагреватель

Реактивы

бензол С6Н6 (d=0,879 г/см3) - 19,4 г (22 мл)

бром Вг2 (d=3,1 г/см3) - 31 г (10 мл)

железные опилки - 0,5 г

5% раствор гидроксида натрия

безводный хлорид кальция

Методика синтеза и выделение продукта

Работа проводится в вытяжном шкафу!

В круглодонную двухгорлую колбу, снабженную капельной воронкой и обратным холодильником с газоотводной трубкой, вносят 0,5 г железных опилок, 22 мл предварительно осушенного бензола, а затем по частям прибавляют 10 мл брома из капельной воронки. После добавления очередной порции брома содержимое колбы осторожно взбалтывают. Оставшееся количество брома после начала выделения бромоводорода приливают в колбу, не допуская бурного протекания реакции. Для завершения реакции колбу в течение 30 мин нагревают на теплой водяной бане (~250С), затем постепенно повышают температуру бани до 60-700С. Нагревание прекращают, когда над жидкостью в колбе исчезнут бурые пары брома. Смесь выливают в колбу Вюрца емкостью 50 мл и отгоняют бромбензол с водяным паром. Сменив приемник и слив воду из холодильника, отгоняют п-дибромбензол. Дистиллят с бромбензолом переносят в делительную воронку, отделяют от верхнего водного слоя и сушат безводным хлоридом кальция. Из высушенного продукта отгоняют с воздушным холодильником фракцию, кипящую при температуре 152-1580С. Полученный продукт переносят в делительную воронку, промывают водой, разбавленным раствором гидроксида натрия, сушат хлоридом кальция. Практический выход ? 18 г (40%).

Описание конечного продукта

Бромбензол - тяжелая прозрачная жидкость, плохо растворима в воде, хорошо растворяется в спирте, эфире, хлороформе, бензоле, tкип=156,20С, d=0,1495 г/см3.

IV.2 СУЛЬФИРОВАНИЕ

Введение сульфогруппы -SO3H в молекулу вещества называют сульфированием. Сульфирование осуществляют прямым путем с использованием сульфирующих агентов: H2SO4, SO3, олеум и т.д.

Простым примером сульфирования является сульфирование ароматических углеводородов по механизму электрофильного замещения:

Следует отметить, что соединения с электродонорными заместителями более реакционноспособны в реакциях сульфирования и направляют входящую сульфогруппу в орто- и пара-положения, соединения с электроноакцепторными заместителями менее реакционноспособны и направляют сульфогруппу в мета-положение.

Путем подбора оптимальных условий возможно селективное сульфирование, так при сульфировании фенола на холоду приемущественно образуется о-фенолсульфокислота, тогда как при 1000С - п-фенолсульфокислота.

Прямое сульфирование алканов протекает с трудом и сопровождается, как правило, окислением вещества:

CН3-СН2-СН2-СН3 + Н2SO4 CН3-CН2-CН-СН3 + H2O

SO3H

Значительно легче сульфируются ненасыщенные углеводороды согласно правилу Марковникова:

CН3-СН2-СН=СН2 + Н2SO4 CН3-CН2-CН-СН3

SO3H

IV.2.1 п-Толуолсульфокислота

Схема синтеза

Побочные реакции

(мизерном количестве) + Н2О



Посуда, приборы

колба круглодонная емкостью 200 мл

холодильник обратный

стакан емкостью 500 мл

песчаная баня

прибор для получения хлороводорода

фильтр стеклянный

эксикатор

фарфоровая чашка

электрическая плита

Реактивы

толуол С6Н5СН3 (d=0,867 г/см3) - 27,8 г (32 мл)

концентрированная серная кислота H2SО4 (d=1,84 г/см3) - 34,9 г (19 мл)

активированный уголь

хлорид натрия

Методика синтеза и выделение продукта

Работу проводят в вытяжном шкафу!

В длинногорлую круглодонную колбу емкостью 200 мл, снабженную обратным водяным холодильником, помещают 32 мл толуола, 19 мл концентрированной серной кислоты и 2-3 капилляра. Смесь, часто перемешивая, нагревают в течение 1 часа при слабом кипении раствора. К этому времени слой толуола почти исчезает, что служит признаком окончания реакции. Теплую реакционную смесь выливают в стакан со 100 мл воды. К полученному раствору темного цвета добавляют 1 г активированного угля и кипятят в вытяжном шкафу до обесцвечивания. Уголь отфильтровывают через складчатый фильтр, а раствор упаривают в фарфоровой чашке на песчаной бане до 50 мл.

Полученный раствор охлаждают льдом и для осаждения п-толуол-сульфокислоты насыщают газообразным хлороводородом, полученным в колбе Вюрца из хлорида натрия и концентрированной серной кислоты (перед добавлением серной кислоты соль следует смочить концентрированной хлороводородной кислотой). Хлороводород пропускают до насыщения раствора и прекращения образования осадка. Кристаллический продукт отфильтровывают на стеклянном фильтре и тщательно отжимают.

Бюкс с веществом сначала помещают в эксикатор и сушат над серной кислотой, а затем - над щелочью (для поглощения хлороводорода). Высушивание продукта длится в течение нескольких дней. Практический выход 40 г (77%).

Описание конечного продукта

п-Толуолсульфокислота - бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, этаноле, эфире. Гигроскопична, на воздухе расплывается, tпл=104-1050С.

IV.2.2 п-Толуолсульфокислый натрий

Схема синтеза

Побочные реакции

(мизерном количестве) + Н2О

Посуда, приборы

колба круглодонная емкостью 250 мл

форштосс

делительная воронка

холодильник Либиха

колбонагреватель

воронка Бюхнера

колба Бунзена

стакан емкостью 500 мл

Реактивы

толуол С6Н5СН3 (d=0,867 г/см3) - 28 г (32 мл)

концентрированная серная кислота H2SО4 (d=1,84 г/см3) - 20 мл

бикарбонат натрия - 15 г

хлорид натрия - 40 г

Методика синтеза и выделение продукта

В длинногорлую круглодонную колбу, соединенную с помощью рогатого форштосса с обратным холодильником, вносят толуол, через делительную воронку по каплям добавляют концентрированную серную кислоту, добавляют осколки фарфора, закрывают верхнее горло пробкой и нагревают на асбестовой сетке до кипения, периодически перемешивая содержимое колбы. После закипания интенсивность нагревания уменьшают, нагревание продолжают в течение одного часа, реакционную смесь периодически через каждые 2-3 минуты помешивают, чтобы оба слоя перемешивались. При нагревании в течение часа слой толуола исчезает, из холодильника прекращается стекание капель толуола, что является признаком окончания реакции. Ещё теплую реакционную смесь, сильно перемешивая, переносят в стакан со 100 мл воды, а колбу споласкивают небольшим количеством воды. Если реакционная смесь начинает в стакане кристаллизироваться, то её нагревают до растворения выпавших кристаллов. Кислый раствор частично нейтрализуют, осторожно небольшими порциями вносят 15 г бикарбоната натрия, все время перемешивая. Затем добавляют 40 г хлорида натрия, перемешивают реакционную смесь и нагревают её до кипения. Если соль растворяется не полностью, массу слегка охлаждают, затем осторожно добавляют воду и нагревают. Горячий раствор фильтруют, маточный раствор охлаждают льдом. Выпавшие кристаллы отсасывают и промывают 20 мл холодного раствора хлорида натрия. Практический выход 17 г (с примесью хлорида натрия).

Описание конечного продукта

п-Толуолсульфокислый натрий - бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, этаноле, эфире.

IV.2.3 Сульфаниловая кислота

Схема синтеза

Посуда, приборы

колба круглодонная емкостью 100 мл

холодильник воздушный

воронка Бюхнера

колба Бунзена

масляная баня

воронка для горячего фильтрования

кристаллизатор

стаканы емкостью 100, 250 мл

Реактивы

анилин свежеперегнанный С6Н5NH2 (d=1,022 г/см3) - 8,18 г (9,1 мл)

концентрированная серная кислота H2SО4 (d=1,84 г/см3) - 30,3 г (16,5 мл)

10% раствор хлороводородной кислоты HС1

гидроксид натрия - 4 г

активированный уголь

бумага индикаторная универсальная

Методика синтеза и выделение продукта

Работу проводят в вытяжном шкафу!

В круглодонную колбу емкостью 100 мл помещают 9,1 мл свежеперегнанного анилина и набольшими порциями при постоянном встряхивании добавляют 16,5 мл концентрированной серной кислоты. Смесь сильно разогревается. Колбу закрывают воздушным холодильником и нагревают на масляной бане (~170-1800С) в течение 2 ч. Для определения момента завершения реакции пробу смеси растворяют в 1 мл воды и добавляют раствор гидроксида натрия (до щелочной реакции). Реакция завершена, если не выделяются маслянистые капли анилина.

По окончании реакции смесь слегка охлаждают и осторожно, при перемешивании стеклянной палочкой, переносят в стакан со 150 мл холодной воды. Выделяется кристаллический осадок сульфаниловой кислоты. Смесь охлаждают в кристаллизаторе с измельченным льдом в течение 20 мин и осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывая небольшим количеством холодной воды. Полученный продукт растворяют в стакане в минимальном количестве горячей воды, в случае необходимости добавляют немного активированного угля, раствор кипятят в течение 5 мин. Фильтруют на воронке для горячего фильтрования через складчатый фильтр. При охлаждении из фильтра выделяются бесцветные кристаллы сульфаниловой кислоты. Осадок отфильтровывают, промывают небольшим количеством холодной воды и сушат между листами фильтровальной бумаги на воздухе. Практический выход 12 г (70%).

Описание конечного продукта

Сульфаниловая кислота (п-аминобензолсульфокислота) - бесцветное кристаллическое вещество, трудно растворима в большинстве органических растворителей и холодной воде. При 1000С теряет кристаллизационную воду, при нагревании до 2800С разлагается, не плавясь.

IV.3 АЦИЛИРОВАНИЕ

Ацилирование - введение ацильной группы -С=О в молекулу органического соединения путем замещения атома водорода. В зависимости от атома, к которому присоединяется ацильная группа, различают C-, O-, N-, S-ацилиро-вание.

Частными случаями реакции ацилирования являются реакции формилирования (введение НСО- группы), ацетилирования (СН3СО- группы) и бензоилирования (С6Н5СО- группы).

Несмотря на различия в методах проведения реакций, общим для всех вариантов ацилирования является реакция вещества и ацилирующего агента, протекающая как правило по механизму электрофильного замещения. Наиболее распространенными ацилирующими агентами являются ангидриды и хлорангидриды карбоновых кислот.

Наиболее распространенной реакцией С-ацилирования является реакция Фриделя-Крафтса. Реакция протекает в присутствии кислот Льюиса (чаще всего хлорида алюминия):

Реакцию ацилирования по Фриделю-Крафтсу удается распространить на ароматические углеводороды и галогенопроизводные. Ароматические амины образуют с катализатором неацилирующийся комплекс, реакция удается, если аминогруппа защищена ацетилированием.

Ароматические соединения с сильными акцепторными заместителями (-NO2, -CN, -C=O) не ацилируются по Фриделю-Крафтсу.

Реакция этерификации, являющаяся по сути реакцией О-ацилирования, используется в качестве основного способа получения сложных эфиров.

H2SO4

СН3СН2СООН + С2Н5ОН СН3СН2СООС2Н5 + Н2O

Реакции этерификации возможны для окси- и фенолокислот. Фенолы и фенолокислоты этерифицируются не карбоновыми кислотами, а их ангидридами и хлорангидридами.

Реакции N-ацилирования характерны для первичных и вторичных алифатических и ароматических аминов, аминокислот.

СН3NН2 + СН3СОС1 СН3NН-СОСН3 + НС1

IV.3.1 Этиловый эфир уксусной кислоты

СН3-C=O

ОСН2CH3

Схема синтеза

конц. H3SO4, t

СН3СООН + СН3СH2ОН СН3СООСН2СН3 + Н2О

Посуда, приборы

колбы Вюрца емкостью 100 мл - 2 шт

колба коническая емкостью 100 мл

холодильник Либиха

капельная воронка

делительная воронка

термометр

водяная баня

масляная баня

алонж

Реактивы

уксусная кислота СН3СООН (d=1,05 г/см3) - 21 г (20 мл)

этиловый спирт С2Н5ОН (d=0,79 г/см3) - 18,15 г (23 мл)

концентрированная серная кислота H2SО4 (d=1,84 г/см3) - 4,6 г (2,5 мл)

40% раствор карбоната натрия - 50 мл

насыщенный раствор хлорида кальция - 50 мл

безводный хлорид кальция

индикаторная бумага универсальная

Методика синтеза и выделение продукта

Работу проводят в вытяжном шкафу!

В колбу Вюрца емкостью 100 мл помещают 3 мл этанола и 2,5 мл концентрированной серной кислоты. Колбу снабжают капельной воронкой, а отводной отросток колбы соединяют с нисходящим холодильником, снабженным аллонжем и приемником. Колбу помещают на маслянистую баню и нагревают до 1400С. С помощью капельной воронки медленно приливают смесь 20 мл ледяной уксусной кислоты и 20 мл этилового спирта с такой скоростью, с какой отгоняется образующийся уксусноэтиловый эфир.

Полученный этилацетат переносят в делительную воронку и для удаления непрореагировавшей уксусной кислоты промывают 40%-ным раствором карбоната натрия до нейтральной среды верхнего слоя по универсальной индикаторной бумаге. Затем отделяют нижний слой, а верхний эфирный слой встряхивают с 50 мл насыщенного раствора хлорида кальция для удаления непрореагировавшего спирта. После разделения слоев в делительной воронке эфирный слой переносят в коническую колбу емкостью 100 мл, сушат безводным хлоридом кальция (~10 г), отфильтровывают через складчатый фильтр в колбу Вюрца, соединенную с низходящим холодильником, и перегоняют на водяной бане, собирая фракцию, кипящую при 75-790С. Практический выход ? 20 г (65%).

Описание конечного продукта

Уксусноэтиловый эфир (этиловый эфир уксусной кислоты, этилацетат) - бесцветная жидкость с приятноым запахом, смешивается со многими органическими растворителями (этиловый спирт, бензол, хлороформ), ограниченно растворяется в воде, tкип=77,150С, d=1,901 г/см3.

IV.3.2 Ацетилсалициловая кислота

Схема синтеза

Побочные реакции

Посуда, приборы

колба круглодонная емкостью 100 мл

форштосс

делительная воронка

термометр

холодильник Либиха

колбонагреватель

воронка Бюхнера

колба Бунзена

стакан емкостью 250 мл

Реактивы

салициловая кислота о-НОС6Н4СООН - 6,5 г

уксусный ангидрид (СН3СО)2О (d=1,082 г/см3) - 6 г

концентрированная серная кислота H2SО4 (d=1,84 г/см3) - 0,5 мл

толуол - 40 мл

дистиллированная вода

Методика синтеза и выделение продукта

В круглодонную колбу емкостью 100 мл помещают салициловую кислоту, уксусный ангидрид и серную кислоту. Смесь слегка нагревают и перемешивают, колбу закрывают обратным холодильником и нагревают в течение часа на водяной бане при температуре 600С, затем температуру бани повышают до 900С и продолжают нагревание еще в течение одного часа. Затем реакционную массу, периодически перемешивая стеклянной палочкой, охлаждают вначале на воздухе, а затем в кристаллизаторе холодной водой со льдом

Выпадают блестящие игольчатые кристаллы. Их отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают ледяной водой, а затем небольшим количеством толуола. Выход 7,5 г.

Описание конечного продукта

Ацетилсалициловая кислота (аспирин) - бесцветное кристаллическое вещество, растворяется в этиловом спирте, диэтиловом эфире, трудно растворяется в воде, tпл=136,50С.

IV.3.3 Ацетанилид

С6Н5NH-C=O

CH3

Схема синтеза

HCl (CH3CO)2O, CH3COONa

С6Н5NH2 С6Н5NH2 . HCl С6Н5NH-C=O

-2CH3COOH, -NaCl CH3

Посуда, приборы

стакан емкостью 500 мл

колбы конические емкостью 50 мл - 2 шт

воронка Бюхнера

колба Бунзена

термометр

водяная баня

кристаллизатор

Реактивы

анилин свежеперегнанный С6Н5NH2 (d=1,022 г/см3) - 4,6 г (4,5 мл)

уксусный ангидрид (СН3СО)2О (d=1,082 г/см3) - 6,5 г (6 мл)

кристаллический ацетат натрия СН3СООNа - 7,5 г

хлороводородная кислота HС1 (d=1,19 г/см3) - 5 мл

Методика синтеза и выделение продукта

Работу проводят в вытяжном шкафу!

В стакан с 250 мл воды приливают 5 мл концентрированной хлороводородной кислоты и при перемешивании прибавляют 4,5 мл свежеперегнанного анилина. Раствор нагревают на водяной бане до 500С и при интенсивном перемешивании приливают 6 мл уксусного ангидрида и сразу же - предварительно приготовленный раствор 7,5 г ацетата натрия в 50 мл воды. Реакционную массу охлаждают в кристаллизаторе со льдом.

Выпавшие кристаллический осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают малыми количествами холодной воды (3 порции по 50 мл) и сушат. Выход ? 5,5 г (69%).

Описание конечного продукта

Ацетанилид - бесцветное кристаллическое вещество без запаха, растворяется в этиловом спирте, диэтиловом эфире, хлороформе, умеренно растворяется в воде, tпл=1140С, d=1,026 г/см3.

IV.4 ПОЛУЧЕНИЕ ГЛИКОЗИДОВ

Гликозимды -- органические соединения, молекулы которых состоят из углеводного (пиранозидного или фуранозидного) остатка и неуглеводного фрагмента (агликон), соединённых связью, подобной сложноэфирной. Гликозиды представляют собой обширную группу органических веществ, встречающихся в растительном (реже в животном) мире и получаемых синтетическим путем. В зависимости от природы атомов, формирующих связь с агликоном, различают: О-гликозиды, С-гликозиды, N-гликозиды, S-гликозиды.

Гликозиды не восстанавливают ни раствор Феллинга, ни аммиачный раствор оксида серебра. Гликозиды способны к гидролизу с образованием исходного моносахарида и неуглеводного остатка.

IV.4.1 N-гликозид белого стрептоцида

Схема синтеза

Посуда, приборы

стакан емкостью 150 мл,

колбы конические емкостью 50 мл - 2 шт,

воронка Бюхнера,

колба Бунзена,

водяная баня,

кристаллизатор

Реактивы

глюкоза С6Н12О6 - 10 г.

белый стрептоцид NH2SO2C6H4NH2 - 9,6 г.

концентрированная соляная кислота НС1 - 1 капля

смесь диэтилового эфира и этилового спирта

Методика синтеза и выделение продукта

В стакан емкостью 150 мл всыпают 10 г глюкозы, вливают 100 мл теплой воды и смесь перемешивают до полного растворения глюкозы. Затем в раствор глюкозы порциями добавляют 9,6 г белого стрептоцида. Реакционная смесь тщательно перемешивается.

Реакционную смесь нагревают в течение 30 минут на водяной бане, охлаждают. В охлажденную реакционную смесь добавляют 1 каплю концентрированной хлороводородной кислоты. Образуются белые кристаллы, которые отфильтровывают на воронке, промывают смесью диэтилового эфира и этилового спирта. Выход ? 18 г.

Описание конечного продукта

N-гликозид белого стрептоцида - бесцветное кристаллическое вещество без запаха, не растворяется в этиловом спирте, диэтиловом эфире, умеренно растворяется в воде.

ЛИТЕРАТУРА

1. Черных В.П. и др. Органическая химия. т. 1, 2, 3, Харьков, «Осново», 1993, 1995, 1998 гг.

2. Черных В.П. и др. Общий практикум по органической химии. Харьков, «Золотые страницы», 2002 г.

3. Черных В.П. Лекции по органической химии. Харьков, «Золотые страницы», 2003 г.

4. Татаренко А.Н., Тиллаев К.С. Малый практикум по органической химии. Т., «Медицина», 1977 г.

5. Шабаров Ю.С. Органическая химия. т. 1, 2, М., «Химия», 1996 г.

6. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.Н. Биоорганическая химия. М., «Медицина», 1985 г.

7. Тюкавкина Н.А. Руководство к лабораторным занятиям по органической химии. М., «ПАИМС», 1993 г.

8. Степаненко Б.Н. Курс органической химии. М., «Высшая школа», т. 1, 2, 1981 г.

9. Пальянц Н.Ш. Конспект лекций по органической химии. Ташкент, 2000 г.

10. Нейланд О.Я. «Органическая химия». М., «Высшая школа», 1990 г.

11. Реутов О.Л., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. М., «Мир», т. 1-4, 1999-2002 гг.

12. Смит В., Бочков А., Кейпл Р. Органический синтез. М., «Мир», 2001 г.

13. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. М., «Химия», 1991 г.

14. G.London. Organic Chemistry. Oxford Univ. Press, 2002.

15. J.Jonle, K.Mills. Heterocyclic Chemistry. Blackwell Scince, 2002.

Размещено на Allbest.ru