К раствору 20 г соды в 100 мл воды добавляем 13 мл этилового спирта и нагреваем смесь на водяной бане до 70оС. В нагретую смесь вносим при тщательном перемешивании небольшими порциями 10 г измельченного йода. Ждем обесцвечивания смеси. Охлаждаем смесь водой со льдом, выпавший осадок отфильтровываем, многократно промываем на фильтре холодной водой и высушиваем на воздухе в темноте. Измеряем температуру плавления. Выход 2,5 г. Т.пл 119оС (из спирта).
Химическая посуда
одногорлая круглодонная колба
шариковый холодильник
якорь для магнитной мешалки (закругленный, не плоский!)
ступка и пестик (для истирания йода)
воронка для сыпучих веществ
фильтр Шота
колба Бунзена
термометр
ёмкость для водяной бани
Оборудование
магнитная мешалка с подогревом
прибор для измерения температуры плавления
Реагенты и вспомогательные химические вещества
этиловый спирт 🔥
йод
сода (гидрокарбонат натрия)
Схема прибора для синтеза йодоформа
Пример выполнения практической работы
Вопросы по синтезу йодоформа (ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ СДАЧИ ЗАДАЧИ)
Что берется в избытке и почему?
С чем связано изменение окраски раствора во время синтеза?
Зачем в реакционную смесь добавляют соду?
Что может произойти, если реакцию проводить в сильнощелочной среде?
Зачем надо измельчать йод?
Какую воронку надо брать для присыпания твердых веществ?
Зачем нужен обратный холодильник?
Как правильно закреплять лапку на штативе?
Как правильно закреплять колбу в лапке?
Как правильно поместить якорь магнитной мешалки в колбу?
Как можно облегчить надевание шлангов на холодильник?
Как правильно подключать воду к холодильнику?
Как можно поддерживать заданую температуру в реакционной смеси?
Почему йод лучше добавлять в реакционную смесь через холодильник?
Как можно определить, что реакция прошла?
Что надо сделать после окончания синтеза до начала фильтрования?
Как полностью перенести вещество из реакционной колбы на фильтр?
Как правильно промывать вещество на фильтре?
Как правильно отключать водоструйный насос после окончания фильтрования?
Почему йодоформ сушат в темноте?
Зачем надо измерять температуру плавления? Как это делают?
Приведите пример 3 веществ с 2 или 3 атомами углерода, которые тоже вступают в эту реакцию. Скажите, вступает ли в эту реакцию вещество, предложенное преподавателем.
Натрий (9,2 грамма) добавляют порциями в раствор анизола (10,8 грамм) и этилового спирта (27 грамм, спирт абсолютный, получен выдерживанием 95% этанола над молекулярными ситами 3А в течение двух суток) в сухом жидком аммиаке (50 мл, аммиак из баллона пропускают через колонну твердого гидроксида натрия) при температуре -45°С (охлаждающая смесь пропиленгликоль-вода, жидкий азот). Наблюдают синее окрашивание. По прошествии 30 мин избыток натрия может быть удален добавлением сухого NH4Cl, охлаждение убирают и оставляют реакционную смесь, дожидаясь полного выкипания аммиака (строго в вытяжном шкафу!), либо ускоряют процесс, пропуская умеренный ток азота. Добавляют воду (около 300 мл) и экстрагируют гексаном или петролейным эфиром (40-70) три раза по 100 мл. Эфир или гексан удаляют в вакууме. Выход 10,5 грамм (95%). Продукт может быть дополнительно очищен перегонкой в вакууме.
В четырёхгорлую колбу объемом 500 мл помещают 80 г фталевого ангидрида и 180 мл концентрированной серной кислоты. После того, как фталевый ангидрид растворился, (примерно 10 минут) колбу помещают на водяную баню и добавляют с помощью капельной воронки 60 грамм дымящей азотной кислоты при 70℃ (через капельную воронку!). После добавления азотной кислоты смесь оставляют перемешиваться на 1 час при 70℃. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры с помощью ледяной бани, а затем фильтруют (спектр №1). Остаток промывают холодной водой трижды перекристаллизовывают из воды. Считают выход реакции.
Механизм реакции
Полезное видео про получение 3-нитрофталевой кислоты
Спектры ЯМР 1H
Продукт до промывки водой, после выделения из реакционной смеси.
Продукт после промывки водой и перекристаллизации из воды.
Методика получения 1,3,5-трис(4-метоксифенил)диазо-2,4-пентадиена-1,4
10 мл 4-метоксибензальгида помещают в стакан на 250 мл, добавляют 100 мл 25% водного аммиака, накрывают стакан чашкой Петри, оставляют перемешиваться на 24 часа. Образовавшийся осадок отфильтровывают, переносят на предварительно взвешенную чашку Петри и помещают в эксикатор (с гидроксидом натрия) на сутки. Взвешивают, вычисляют выход.
Схема №1. Возможный механизм реакции ароматических альдегидов с аммиаком.
Методика получения цис-2,4,5-трис(4-метоксифенил)имидазолин
Полученный диазопентадиен помещают в стакан на 500 мл, добавляют 50 мл сухого ТГФ, перемешивают до полного растворения, затем добавляют 1 грамм трет-бутилата калия. После исчезновения окраски в реакционную смесь добавляют 250 мл воды и оставляют перемешиваться до формирования осадка. Осадок фильтруют, перекристаллизовывают из спирта.
В органическом синтезе спирты довольно часто являются исходными веществами в лабораторных синтезах алкилгалогенидов. Алкилгалогениды из спиртов чаще всего получают действием галогеноводородов, тионилхлорида, пентахлорида или пентабромида фосфора.
Первичные спирты (не аллильные или бензильные!) реагируют по механизму бимолекулярного замещения (Sn2), все остальные спирты реагируют преимущественно по одномолекулярному механизму (Sn1).
Методика синтеза трет-бутилхлорида. Sn1 реакция.
Методика №1
В делительную воронку помещают 10 г трет-бутилового спирта и 35 мл конц. соляной кислоты. Смесь встряхивают в течение 20 минут и дают расслоиться. Верхний слой отделяют, промывают 5%-ным раствором NaHCO3, затем водой до нейтральной реакции. Высушивают над CaCl2 и перегоняют. Выход 11 г (89%). Т. кип. 49,5-52оС. nD20 1.3850.
Синтезы органических препаратов. В 12 сб. – М.: ИЛ; Мир, 1949–1964, сб.1. с. 482
Методика №2
Добавляем 60 мл. концентрированной соляной кислоты (предварительно охлажденной до 0-5°С) и 20 мл. трет-бутилового спирта в делительную воронку. Встряхиваем каждые несколько минут в течение 25 минут. Даем смеси отстояться 10 мин. Отделяем нижний водный слой, органический слой промываем последовательно 15 мл. холодной воды, 15 мл. 5% холодного раствора гидрокарбоната натрия и снова 15 мл. холодной воды.
Добавляем 4-5 грамма хлорида кальция в делительную воронку и встряхиваем несколько раз. Аккуратно переносим трет-бутилхлорид в круглодонную колбу на 50 мл. для перегонки. Перегоняем при атмосферном давлении, собираем фракцию 48-53°С в тарированную емкость. Взвешиваем продукт, считаем % выход, подписываем емкость и сдаем преподавателю.
Organic Chemistry: An Experimental Approach by James S. Swinehart p. 161
Получение трифосгена (гексахлордиметилкарбоната) – интересная практическая задача преимущественно для подготовленных студентов. Выполнение задачи необходимо проводить только под контролем преподавателя, так как в процессе реакции продуктами и реагентами являются отравляющие вещества. При выполнении работы интересно обратить внимание на следующее:
С точки зрения органической химии исходное соединение (диметилкарбонат) является слабым алкилирующим и ацилирующим агентом, в то время как продукт (трифосген) активно используется в подавляющем большинстве как ацилирующий агент. Изменение этих свойств на основе электронных эффектов было бы интересно обсудить при сдаче задачи.
Диметилкарбонат не самый стандартный реагент для проведения свободнорадикального замещения. Интересно обсудить стабильность интермедиатов в данной реакции в сравнении реакции с алканами.
В начале реакции при пропускании хлора в отсутствии света насыщенная хлором реакционная смесь имеет слабо-зеленый оттенок, в то время как по мере протекания реакции при выключении света насыщенный раствор имеет достаточно выраженный зеленый оттенок.
Методика получения хлора
Для получения хлора собирают прибор, который представлен на рисунке №1:
трехгорлая колба на 2 литра
капельная воронка с компенсатором давления на 250 мл (обязательно проверить кран воронки на подтекание!)
обратный холодильник
промывалки 2 шт: с водой и с концентрированной серной кислотой
После сборки прибора в трехгорлую колбу помещают 160 грамм перманганата калия. Затем в капельную воронку заливают 250 мл концентрированной соляной кислоты. (Заполнять капельную воронку концентрированной соляной кислотой рекомендуется непосредственно перед подключением прибора к реакционной колбе!)
Методика получения гексахлордиметилкарбоната
Колба с угольно-метиловым эфиром тарируется, и через жидкость пропускают довольно быструю струю хлора. Избыток хлора и хлористый водород отводятся, как обычно. Через несколько часов бесцветная жидкость желтеет. Реакцию лучше вести на прямом солнечном свете или при сильном освещении (например, полуваттными лампами). Хлорирование ведется до привеса в 30—35 г, на что требуется обычно около 20 часов (на солнце значительно меньше). По охлаждении жидкость закристаллизовывается кристаллы отсасывают и отжимают, жидкость же при дальнейшем хлорировании дает новое количество кристаллов. Можно также не вести хлорирование до кристаллизации, а выделять трифосген фракционировкой. Выхода переменные, обычно около 70%, теории. Очистка легко достигается кристаллизацией из эфира.
Некрасов В.В. Химия отравляющих веществ, 2-е изд., 1929, с 67
ЯМР 13С диметилкарбоната и гексахлордиметилкарбоната
Синтез ацетанилида представляет собой простейшую химическую реакцию образования амидной связи. Данный синтез хорошо подходит на начальном этапе знакомства с органической химией на практике. Тем не менее, студенты должны ознакомиться с техникой безопасности работы с едкими веществами, такими как уксусный ангидрид, и ядовитыми веществами, такими как анилин. При выделении продукта необходимо освоить метод фильтрования на фильтре Шотта при пониженном давлении. Очистка продукта проводится простой перекристаллизацией, идентификация – методом измерения температуры плавления и ЯМР.
Введение
Амиды можно синтезировать различными способами. С одной стороны это может быть аммиак, первичные или вторичные амины; с другой производные карбоновых кислот – хлорангидриды, ангидриды, непосредственно кислоты, сложные эфиры и другие амиды. Краткая характеристика реакций в зависимости от карбоксильной компоненты дана в таблице №1.
Таблица №1. Особенности протекания реакции образования амидов в зависимости от природы карбоксильной компоненты.
Карбоксильное производное
Особенности реакции
Ангидриды кислот
Равновесие сдвинуто в сторону продуктов, высокие выходы.
Карбоновые кислоты
Для реакции чаще необходимо нагревание в безводной среде, образование амидов происходит с промежуточным образованием соли.
Эфиры кислот, амиды
Равновесие чаще всего сдвинуто в сторону реагентов, для успешного проведения реакции необходимы катализаторы (сильные кислоты или основания) и выведение продуктов из реакционной смеси.
Реагенты
Уксусный ангидрид, анилин.
Растворители
Вода, этиловый спирт (для перекристаллизации), дейтерированный хлороформ (CDCl3для ЯМР).
Химическая посуда и оборудование
Стакан (50 мл)
Стеклянная палочка
Фильтр Шотта
Колба Бунзена
Уплотнительное кольцо
Водоструйный насос
Круглодонная колба
Обратный холодильник
Магнитная мешалка с подогревом
Якорь для магнитной мешалки
Баня со льдом
Чашка Петри
Весы
Капилляр
Газовая горелка
Прибор для измерения температуры плавления
ЯМР ампула
Дозатор
Техника Безопасности
Защитные очки
Перчатки
Вытяжной шкаф
Методика получения ацетанилида
Методика №1 (для проведения реакции)
В стакане емкостью 50 мл суспендируют 3 г анилина в 15 мл воды и добавляют 5 мл уксусного ангидрида. Реакционную смесь энергично перемешивают стеклянной палочкой до выделения кристаллического осадка и оставляют на 20 мин. Образовавшийся осадок амида отфильтровывают, промывают 2 М раствором HCl, водой, затем 1 М раствором соды и вновь водой. Если в результате реакции образуется масло, водный раствор отделяют декантацией, к оставшемуся маслу добавляют 10 мл 2 М HCl и перемешивают смесь до кристаллизации. Затем кристаллический осадок отфильтровывают, промывают водой, 1 М раствором соды и вновь водой. Выделенный продукт перекристаллизовывают из воды или водного спирта. После высушивания вещества определяют выход и температуру плавления. Выход 2.6 г (60% от теоретического), т. пл. 114 °С.
Агрономов А.Е., Шабаров Ю.С. Лабораторные работы в органическом практикуме. М.: Химия, 1974. с. 94
Общий механизм образования амидов
Методика №2 (для сравнения)
При перемешивании растворяют 12 мл анилина в 290 мл воды и 11,5 мл концентрированной соляной кислоты в колбе Эрленмейера вместимостью 500 мл (если цвет раствора темнее светло-желтого, его следует осветлить активированным углем при 45° и профильтровать). Перемешивают смесь на бане со льдом и сразу же добавляют 16 мл уксусного ангидрида. Перемешивают в течение 1 мин и выливают в раствор 19 г ацетата натрия в 60 мл воды. Интенсивно перемешивают смесь в течение 3-4 мин и оставляют на ледяной бане на 10 мин, время от времени помешивая. Фильтруют, осадок промывают 25 мл ледяной воды. Перекристаллизовывают осадок из минимального количества (240-300 мл) 5% метанола в воде. Собирают две порции кристаллов, дав смеси остыть до комнатной температуры. Профильтровав и охладив фильтрат на бане со льдом, снова профильтруют. Высушивают две порции по отдельности и определяют их температуры плавления. Помещают в отдельные тарированные емкости. Взвешивают продукты и рассчитывают % выхода. Передают инструктору емкости с маркировкой продукта.
Organic Chemistry: An Experimental Approach by James S. Swinehart, p. 316
Механизм реакции образования амидов в кислой среде
ЯМР 1H ацетанилида
Фотоматериалы
Анилин (коричневые капли на дне) в растворе уксусного ангидрида до перемешивания.
Реакционная смесь во время перемешивания. Наблюдаем выпадение белого осадка.
Фильтрование осадка (ацетанилид) на фильтре Шотта с колбой Бунзена при пониженном давлении (водоструйный насос).
Промывка осадка на фильтре. Колба Бунзена отключена от водоструйного насоса.
Перемешивание осадка стеклянной палочкой.
Отжимаем осадок на фильтре пробкой.
Перекристаллизация ацетанилида в колбе с обратным холодильником.
Кристаллизация ацетанилида при охлаждении раствора.
Фильтрование очищенного ацетанилида.
ph ЕкатеринаК. md Степан Г., Мария Б., st Даниил Б.