- •Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине органическая химия
- •1 Техника безопасности при работе в лаборатории органической химии
- •1.1 Общие правила работы
- •1.2 Работа со взрывоопасными и горючими веществами
- •1.3 Общие методические советы
- •2 Методы очистки органических соединений
- •2.1 Очистка твердых органических соединений методом перекристаллизации
- •2.2 Очистка твердых органических соединений методом возгонки
- •2.3 Определение температуры плавлении
- •2.4 Очистка жидких органических соединений
- •2.5 Определение показателя преломления
- •Вопросы для сдачи работ по теме «Очистка органических соединений»
- •3 Получение алкилгалогенидов
- •4 Реакции ацилирования
- •5 Реакции этерификации
- •6 Реакции конденсации карбонильных соединений
- •7 Нитрование ароматических соединений
- •8 Сульфирование ароматических соединений
- •9 Галогенирование ароматических соединений
- •10 Диазотирование ароматических соединений
- •11 Азосочетание ароматических соединений
- •12 Качественный функциональный анализ органических соединений
3 Получение алкилгалогенидов
Иодоформ
Реактивы: ацетон – 4 г(5 мл); иод -2 г; иодид калия – 4 г; гидроксид натрия – 10% -ный раствор.
В стакане емкостью 150 мл помещают 4 г иодида калия, приливают 7,5 мл дистиллированной воды и после растворения соли добавляют 2 г иода. К полученному раствору приливают 17, 5 мл воды. Затем в реакционную массу вводят 5мл ацетона и при перемешивании по каплям добавляют из капельной воронки 10%-ный раствор гидроксида натрия до исчезновения красноватой окраски раствора (приблизительно 5-6 мл). Иодоформ, который при этом выпадает в виде желтого кристаллического осадка, через 30 минут отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают небольшим количеством воды и высушивают на воздухе. Выход 0,93 г (90% от теоретического).
Иодоформ (трииодметан) – твердое кристаллическое вещество желтого цвета со специфическим запахом и Tплав. 1900C. Растворяется в этиловом спирте, эфире, хлороформе. В воде практически нерастворим, не перегоняется с водяным паром. Быстро гидролизуется раствором щелочи, поэтому следует избегать сильнощелочной среды в процессе синтеза.
Бромэтан
KBr + H2SO4 → KHSO4 + HBr
C2H5OH + H2SO4 ↔ C2H5–O–SO3H + H2O
C2H5–O–SO3H + HBr ↔ C2H5Br + H2SO4
Реактивы: этанол (95%) -16 мл; бромид калия -15 г; серная кислота – (ρ =1,84 г/см3)
К 16 мл концентрированной серной кислоты, помещенной в круглодонную колбу емкостью 200 мл, быстро и при постоянном перемешивании приливают 16 мл этанола. После охлаждения до комнатной температуры к реакционной смеси осторожно при перемешивании и внешнем охлаждении приливают 10 мл воды. Затем прибавляют 15 г тонко растертого бромида калия. Воду добавляют с целью подавления побочной реакции – образования эфира - и устранения потери бромоводородной кислоты за счет улетучивания. Для более полного использования бромоводорода этанол берут в некотором избытке.
Колбу соединяют с прямым холодильником (установка для простой перегонки), через рубашку которого пропускают сильную струю воды. Бром этан летуч, поэтому его собирают под воду. Конец аллонжа опускают примерно на 1 см в воду с кусочками льда, налитую в приемник. Много воды наливать в приемник не следует, так как бромэтан несколько растворим в ней: при 20 0Cв 100 г воды растворяется 0,914 г бромэтана. Снаружи колбу – приемник охлаждают в бане со льдом.
Реакционную колбу нагревают, следя за тем, чтобы вспенивающуюся реакционную смесь не перебросило в приемник. Бромэтан отгоняется в виде тяжелых маслянистых капель. Если во время перегонки вода из приемника поднимается в аллонж, приемник опускают настолько, чтобы конец аллонжа лишь немного был погружен в нее.
Когда перегонка бромэтана закончится, содержимое приемника переливают в делительную воронку и сливают бромэтан (нижний слой) в сухую колбу. Колбу с бромэтаном охлаждают смесью льда и соли. Осторожно по каплям и при встряхивании добавляют из капельной воронки концентрированную серную кислоту до тех пор, пока она не соберется в виде отдельного слоя под бромэтаном. При обработке серной кислотой из бромэтана извлекаются этанол, диэтиловый эфир (побочный продукт) и вода (происходит высушивание).
Бромэтан переносят в сухую делительную воронку, отделяют верхний слой и переносят в колбу для перегонки. Перегонку сухого бромэтана ведут на водяной бане; приемник охлаждают снаружи ледяной водой. Собирают фракцию, отгоняющуюся в интервале 35-40 0C. Выход бромэтана – 12 г.
Бромэтан (бромистый этил, этилбромид) – бесцветная жидкость; смешивается со спиртом, диэтиловым эфиром, хлороформом. Tкип.= 38,40C; ρ = 1,4555 г/см3;= 1, 4239.
1-Бромбутан
KBr+H2SO4→KHSO4 + HBr
C4H9OH+H2SO4↔C4H9–O–SO3H+H2O
C4H9–O–SO3H + HBr ↔ C4H9Br + H2SO4
Реактивы: бутанол-1 – 15 мл; бромид калия – 25 г; конц. серная кислота (ρ =1, 84 г/см3); гидросульфит натрия; гидрокарбонат натрия; хлорид кальция.
В двухгорлую колбу емкостью 250 мл помещают 15 мл бутанола-1 и 23 мл воды. Затем вносят 25 г мелко растертого бромида калия и несколько кипелок. К колбе присоединяют капельную воронку и обратный водяной холодильник. Из капельной воронки небольшими порциями (2-3 мл) приливают 17 мл концентрированной серной кислоты. После прибавления каждой порции смесь перемешивают покачиванием колбы. Реакционную смесь нагревают до кипения и выдерживают при слабом кипении 2 ч. Затем обратный холодильник заменяют нисходящим и, усилив нагревание, отгоняют 1-бромбутан.
Сырой продукт, содержащий примеси (дибутиловый эфир, бутанол-1, вода, бутены и следы брома), переносят в делительную воронку и промывают разбавленным раствором гидросульфита натрия (для удаления следов брома). Примеси эфира и спирта удаляют путем обработки продукта равным объемом концентрированной серной кислоты (осторожно!). С помощью сухой делительной воронки отделяют кислоту (нижний слой) и в той же воронке промывают 1-бромбутан водой, затем разбавленным раствором гидрокарбоната натрия и снова водой. Из делительной воронки 1-бромбутан сливают в небольшую сухую колбу и сушат хлоридом кальция.
Сухой 1-бромбутан перегоняют, собирая фракцию, кипящую в интервале 98-103 0C. Выход – 16 г.
1-Бромбутан (бромистый бутил, н-бутилбромид) – бесцветная жидкость. Tплав.= 112,40C;Tкип.= 101,60C; ρ =1,299 г/см3;= 1,4398. При хранении на свету 1-бромбутан разлагается с выделение брома, поэтому хранят его в склянках из темного стекла.
1-Иодпентан
Реактивы: пентанол-1 – 11,1 мл; красный фосфор – 1 г; иод – 12,7 г; гидроксид натрия; хлорид кальция.
В круглодонную колбу емкостью 100 мл помещают 11,1 мл пентанола-1 и 1 г красного фосфора. Постепенно при частом встряхивании и охлаждении колбы в бане с холодной водой (10 – 15 0C) вносят 12,7 г тонко растертого иода (в вытяжном шкафу). После добавления всего иода колбу соединяют с воздушным обратным холодильником и нагревают на водяной бане при 800Cв течение 2 ч, также при периодическом встряхивании. По окончании реакции 1–иодпентан отгоняют с водяным паром, отделяют от воды в делительной воронке (нижний слой) и промывают сначала 10%-ым раствором гидроксида натрия до обесцвечивания и потом водой. 1–Иодпентан сушат хлоридом кальция и перегоняют в вакууме. Выход – 10 г.
1-Иодпентан (амилиодид, иодистый амил) – бесцветная жидкость; смешивается с эфиром, растворим в этаноле, в воде нерастворим; Tплав.= 85,6 0C;Tкип.= 156 0C;ρ = 1,517 г/см3;=1,4955. 1-Иодпентан хранят в склянках темного цвета.