Preparaty i protokoły z chemii organicznej
1-fenyloazo-2-naftol
+
HO
N N
Cl
HO
NaOH
N N
+
W małej zlewce lub kolbie stożkowej rozpuścić 5 g (4,9 ml, 0,054 mol) aniliny w mieszaninie
16 ml stężonego kwasu solnego i 16 ml wody. Ochłodzony roztwór aminy do temp. poniżej
5oC (Å‚az
nia lodowa) poddać diazowaniu dodając roztwór 4 g (0,058 mol) azotanu(III) sodu w
20 ml wody. W zlewce o pojemności 250 ml przygotować roztwór 7,8 g (0,054 mol) 2-
naftolu w 45 ml 10% roztworu NaOH i ochłodzić go do temp. 5oC, zanurzając zlewkę w łaz
ni
z lodem i jednocześnie dodając do zlewki 25g pokruszonego lodu. Do energicznie
mieszanego roztworu 2-naftolu dodawać bardzo powoli zimny roztwór soli diazoniowej;
mieszanina reakcyjna barwi siÄ™ na czerwono i wydziela siÄ™ czerwony osad 1-fenyloazo-2-
naftolu. Po dodaniu całego roztworu soli diazoniowej, mieszaninę pozostawić na 30 min w
Å‚az
ni lodowej, mieszajÄ…c od czasu do czasu, a nastÄ™pnie przesÄ…czyć przez lejek Büchnera.
Osad pozostały na sączku przemyć dokładnie wodą i starannie odcisnąć płaską końcówką
szklanego korka.
Acetanilid
O
NH2
HN CH3
O O
+
H3C O CH3
+ CH3COOH
W kolbie kulistej o pojemności 250 ml zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, umieszcza się 10
ml aniliny, 10 ml bezwodnika octowego, 10 ml lodowatego kwasu octowego i 0,1 g pyłu
cynkowego. Mieszaninę ogrzewa się łagodnie do wrzenia w ciągu 30 minut, a następnie
gorÄ…cÄ… ciecz, mieszajÄ…c wylewa cienkim strumieniem do zlewki zawierajÄ…cej 250 ml wody z
lodem. Po oziębieniu w lodzie, surowy produkt odsącza się, przemywa niewielką ilością
zimnej wody i suszy siÄ™ na powietrzu. Surowy produkt krystalizuje siÄ™ z 250 ml wody z
dodatkiem 5 ml etanolu. Tt = 113-114oC
Aspiryna (kwas acetylosalicylowy)
COOH
COOH
OCOCH3
OH
+ CH3COOH
+ (CH3CO)2O
W kolbie stożkowej umieszcza się 5 g kwasu salicylowego, 7 ml bezwodnika kwasu
octowego i 3 krople stężonego kwasu siarkowego, mieszając przy tym starannie zawartość
kolby. MieszaninÄ™ ogrzewa siÄ™ na Å‚az
ni wodnej do 50-60oC w ciÄ…gu 15 minut. MieszaninÄ™
pozostawia się do ostygnięcia, wstrząsając co pewien czas dodaje się 70 ml wody, starannie
miesza i sączy pod zmniejszonym ciśnieniem. Uzyskany osad rozpuszcza się na gorąco w 20
ml etanolu. Roztwór wylewa się do 40ml gorącej wody i pozostawia do powolnego
schłodzenia. Produkt odsącza się pod zmniejszonym ciśnieniem. Tt = 136-137oC
Diazoaminobenzen
N2 Cl
NH2
H
+
N
N N
+ HCl
W kolbie o pojemności 100 ml umieszcza się 25 ml wody, 6,7 ml stężonego kwasu solnego i
4,6 ml aniliny. Kolbę wstrząsa się energicznie i dodaje 17g potłuczonego lodu. Następnie w
ciągu 5-10 minut, wytrząsając dodaje się roztwór wodny azotanu (III) sodu ( 1,75 g azotanu
w 4 ml wody). Mieszaninę reakcyjną pozostawia się na 15 minut, dość często wytrząsając, a
następnie w ciągu 5 minut dodaje się roztwór 7 g krystalicznego octanu sodu w 13 ml wody.
Natychmiast zaczyna wypadać żółty osad diazoaminobenzenu. Mieszaninę pozostawia się na
dalsze 45 minut, często wstrząsając i utrzymując temperaturę poniżej 20oC (w razie
konieczności dodaje się lodu). Żółty diazoaminobenzen odsącza się na lejku sitowym,
przemywa ok. 80 ml zimnej wody, osad odciska możliwie jak najdokładniej i suszy na bibule.
Tt = 90-91oC.
Oranż bð-naftolowy
HO
NH2
N2 N N
Cl
OH
NaNO2
HCl
NaOH
O S O
O S O O S O
OH
OH O Na
2,5 g kwasu sulfanilowego rozpuszcza siÄ™ w 6 ml 2 molowego roztworu NaOH, po czym
dolewa się roztwór 1g azotanu (III) sodu w 12 ml wody. Otrzymany roztwór wlewa się z
kolei, oziębiając lodem do 13 ml 4 molowego HCl. Papkowatą zawiesinę wlewa się dość
szybko, mieszajÄ…c do alkalicznego roztworu bð-naftolu (2 g w 25 ml 2 molowego NaOH) w
temperaturze pokojowej. RozpoczynajÄ…cÄ… siÄ™ krystalizacje barwnika (w postaci
pomarańczowych płatków) przyśpiesza się przez chłodzenie mieszaniny w łaz
ni lodowej.
Otrzymane kryształy odsącza się i przemywa zimną wodą.
1-nitronaftalen
NO2
HNO3
H2SO4
Do 1,85 ml stężonego HNO3 umieszczonego w kolbie stożkowej
umieszcza się 2,85 ml stężonego H2SO4, mieszając i chłodząc zawartość kolby.
Następnie dodaje się ciągle mieszając 3,2 g sproszkowanego naftalenu, tak aby
temperatura nie przekroczyła 45o C. Mieszaninę ogrzewa się 1 godzinę w 60o C
i ciepłą wylewa do 25 ml zimnej wody. Surowy produkt gotuje się kilkakrotnie z
wodą (do zaniku odczynu kwaśnego) i stopiony nitronaftalen wlewa się cienkim
strumieniem do 50 ml wody. Po krystalizacji z etanolu otrzymuje siÄ™ 1-
nitronaftalen o Ttopn. = 60-61o C.
Chlorek t-butylu
CH3 CH3
H3C C OH + HCl H3C C Cl + H2O
CH3 CH3
W rozdzielaczu umieszcza siÄ™ 25g (0,34 mola, 32 ml) alkoholu t-
butylowego, 85 ml stężonego HCl i 10 g bezwodnego CaCl2 (zwiększa on
gęstość warstwy kwasowej, co ułatwia rozdzielenie warstw i polepsza nieco
wydajność produktu). Mieszaninę wytrząsa się co pewien czas w ciągu 20 min.
Po każdym wytrząśnięciu wyrównuje się ciśnienie w rozdzielaczu. Mieszaninę
pozostawia siÄ™ na kilka minut do wyraz
nego rozdzielenia siÄ™ warstw, po czym
dolną warstwę kwasu spuszcza się i odrzuca. Górną warstwę chlorku t-butylu
przemywa się kolejno 20 ml 5% roztworu wodorowęglanu sodu oraz 20 ml
wody i suszy bezwodnym chlorkiem wapnia. Po odsączeniu środka suszącego
produkt destyluje siÄ™ zbierajÄ…c frakcjÄ™ wrzÄ…cÄ… w temp. 49-51o C.
Kwas adypinowy
OH
COOH
HNO3
HOOC
UWAGA! ReakcjÄ™ prowadzi siÄ™ pod wyciÄ…giem!
W kolbie dwuszyjnej zaopatrzonej w chłodnicę i wkraplacz ogrzewa się do wrzenia 19 ml
stężonego kwasu azotowego(V). Po usunięciu płaszcza grzejnego dodaje się ostrożnie z
wkraplacza 5 g cykloheksanolu z taką szybkością, aby zawartość kolby lekko wrzała. Po
zakończeniu wkraplania mieszaninę ogrzewa się do wrzenia w ciągu 15 minut i ciepłą
przelewa do zlewki. Po oziębieniu zlewki w łaz
ni lodowej wykrystalizowany kwas
adypinowy sączy się przez lejek ze szkła porowatego, przemywa niewielką ilością zimnej
wody. Produkt krystalizuje się z minimalnej ilości wrzącej wody. Tt = 151-152oC
Urotropina (heksametylenotetramina)
H2
C
N N
O
CH2 H2C
+ 6 H2O
6
+ 4 NH3
N
H H CH2
H2C H2C
N
W kolbie stożkowej umieszcza się 12,5 ml 40% roztworu formaldehydu, oziębia się w wodzie
z lodem i mieszając wkrapla się 11 ml 25% amoniaku, tak regulując szybkość wkraplania,
aby temperatura mieszaniny reakcyjnej nie przekroczyła 15oC. Uzyskany roztwór przenosi się
do parowniczki i odparowuje na Å‚az
ni wodnej. Tt = 260o C (subl.)
Protokół z wykonania preparatu:.........................................................
1. Schemat reakcji
2. Substraty i substancje pomocnicze
ilość
ciężar ciężar
l.p. nazwa
cząsteczkowy g wł. cm3 moli
[g/cm3]
1.
2.
.
.
3. Aparatura
4. Stałe fizykochemiczne produktu wg literatury
wzór ciężar temperatura temperatura d
zwiÄ…zek nD20
sumaryczny czÄ…steczkowy topnienia wrzenia [g/cm3]
5. Charakterystyka otrzymanego produktu
W wyniku reakcji otrzymano ...........ml cieczy / ...........g ciała stałego o następujących
parametrach fizykochemicznych:
temp. topnienia temp. wrzenia nD20
6. Obliczenie wydajności reakcji ............................................................
7. Część doświadczalna
8. Wniosek:
Otrzymałem/am ........................................... w łącznej ilości ..........ml(..........g), co
stanowi....................% wydajności teoretycznej.
Oczyszczanie substancji w wyniku sublimacji
1. Nazwa oczyszczanego zwiÄ…zku: ...................................................................................
·ð wzór strukturalny
·ð masa molowa M (g/mol) ..................
2. Aparatura:
3. Opis wykonania ćwiczenia
4. Właściwości oczyszczanej substancji:
Przed oczyszczeniem Po oczyszczeniu Według literatury
Barwa
Masa (g)
Czas sublimacji
(min.)
t.t. (oC)
5. Obliczenie wydajności
6. Wnioski
7. Uwagi prowadzÄ…cego ..............................................
Oczyszczanie substancji w wyniku ekstrakcji
7. Substancja użyta do ekstrakcji: ...................................................................................
8. Rodzaj ekstrakcji: a) periodyczna b) ciągła
9. Ekstrakcja: a) ciała stałego b) cieczy
10. Nazwa rozpuszczalnika do ekstrakcji ......................................................................
·ð wzór strukturalny
·ð masa molowa M (g/mol) ..................................................
·ð temperatura wrzenia (oC)..................................................
·ð gÄ™stość d (g/ml).................................................................
·ð współczynnik zaÅ‚amania Å›wiatÅ‚a nD ..................................
11. Aparatura:
12. Opis wykonania ćwiczenia
13. Właściwości oczyszczanej substancji:
Przed oczyszczeniem Po oczyszczeniu Według literatury
Barwa
Masa (g)
(objętość (ml))
Ilość użytego
rozpuszczalnika (ml)
14. Obliczenie wydajności
15. Wnioski
8. Uwagi prowadzÄ…cego ..............................................
Oczyszczanie substancji w wyniku krystalizacji
16. Nazwa oczyszczanego zwiÄ…zku: ...................................................................................
·ð wzór strukturalny
·ð masa molowa M (g/mol) ..................
17. Nazwa rozpuszczalnika do krystalizacji ......................................................................
·ð wzór strukturalny
·ð masa molowa M (g/mol) ..................................................
·ð temperatura wrzenia (oC)..................................................
·ð gÄ™stość d (g/ml).................................................................
·ð współczynnik zaÅ‚amania Å›wiatÅ‚a nD ..................................
18. Aparatura:
19. Opis wykonania ćwiczenia
20. Właściwości oczyszczanej substancji:
Przed oczyszczeniem Po oczyszczeniu Według literatury
Barwa
Masa (g)
Ilość użytego
rozpuszczalnika (ml)
t.t. (oC)
21. Obliczenie wydajności
22. Wnioski
8. Uwagi prowadzÄ…cego ..............................................
Oczyszczanie substancji w wyniku destylacji
23. Nazwa oczyszczanego zwiÄ…zku: ...................................................................................
·ð wzór strukturalny
·ð masa molowa M (g/mol) ..................
·ð temperatura wrzenia (oC) ..................
·ð gÄ™stość d (g/ml) .................................
·ð współczynnik zaÅ‚amania Å›wiatÅ‚a nD .....................
24. Aparatura:
25. Opis wykonania ćwiczenia
26. Właściwości oczyszczanej substancji:
Przed oczyszczeniem Po oczyszczeniu
Barwa
Masa (g) Przedgon
Fr. właściwa
Pogon
Objętość (ml) Przedgon
Fr. właściwa
Pogon
T. wrz. (oC) Przedgon
Fr. właściwa
Pogon
Gęstość d (g/ml) Fr. właściwa
Współczynnik Fr. właściwa
załamania światła
27. Obliczenie wydajności
·ð Przedgon
·ð Frakcja wÅ‚aÅ›ciwa
·ð Pogon
28. Wnioski
8. Uwagi prowadzÄ…cego ..............................................
Organizacja pracowni z chemii organicznej na kierunku Biotechnologia
Pracownia 5
Pracownia 3 Pracownia 4 Pracownia 7 Pracownia 8 Pracownia 9 Pracownia 10
Oranż bð-
1. Krystalizacja Destylacja prosta Ekstrakcja Kwas sulfanilowy Cyklopentanon Urotropina
naftolowy
Oranż bð-
2. Destylacja prosta Krystalizacja Ekstrakcja Chlorek t-butylu Cyklopentanon Acetanilid
naftolowy
Destylacja chlorek t-
3. Ekstrakcja Krystalizacja Aspiryna Kwas adypinowy Acetanilid
frakcyjna butylu
1-fenyloazo-2- p- 1-
4. Sublimacja Krystalizacja Destylacja prosta Acetanilid
naftol nitroacetanilid nitronaftalen
Destylacja 1-fenyloazo-2-
5. Ekstrakcja Krystalizacja Cyklopentanon kwas sulfanilowy Aspiryna
frakcyjna naftol
Destylacja Oranż bð-
6. Krystalizacja Sublimacja Acetanilid p-nitroacetanilid Urotropina
frakcyjna naftolowy
1-fenylo-3-
Diazoamino- Kwas
7. Destylacja prosta Ekstrakcja Krystalizacja metylopirazol- Aspiryna
benzen sulfanilowy
5-on
1-fenylo-3-
Chlorek t- Diazoamino-
8. Ekstrakcja Krystalizacja Destylacja prosta metylopirazol- Aspiryna
butylu benzen
5-on
1-fenylo-3-metylopirazol-5-on
CH3
O O
NH
O
N
C C
+ NH2NHC6H5
+ H2O + C2H5OH
H3C C OC2H5
H2
Do kolby dwuszyjnej zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, wkraplacz i mieszadło magnetyczne
wprowadza się 10,8 g (9,8 ml, 0,1 mol) fenylohydrazyny. Następnie powoli mieszając,
wkrapla siÄ™ 13 g (12,8 ml, 0,1 mol) acetylooctanu etylu z dodatkiem 1,3 g (1,65 ml) etanolu.
Wkraplanie należy przeprowadzić z taką szybkością, aby temperatura w kolbie nie podniosła
siÄ™ wyraz
nie. Po zakończeniu wkraplania zawartość kolby miesza się jeszcze 20 minut, a
następnie ogrzewa w temperaturze wrzenia przez ok. 2 godziny. Po ochłodzeniu mieszaninę
przelewa siÄ™ do zlewki i pozostawia do krystalizacji. Surowy produkt odsÄ…cza siÄ™ na lejku
sitowym, przemywa etanolem i krystalizuje z 50% etanolu z dodatkiem węgla aktywnego.
Tt = 126-127oC.
Cyklopentanon
O
OH
K2Cr2O7
Przygotowanie mieszaniny utleniajÄ…cej:
50,3g K2Cr2O7 rozpuścić w 250 ml wody destylowanej i dodać mieszając
24 ml stężonego kwasu siarkowego (VI) a następnie ostudzić do temperatury
pokojowej.
Utlenienie cyklopentanolu:
W kolbie stożkowej o pojemności 500 ml umieścić 25 g cyklopentanolu, a następnie
dodawać małymi porcjami mieszaninę utleniającą. Temperatura mieszaniny reakcyjnej nie
powinna przekroczyć 60o C. Po zakończeniu wkraplania zawartość kolby mieszać przez 1
godzinę, a następnie całość rozcieńczyć 250 ml wody i destylować z kolby o poj. 1000 ml.
Oddestylować ok. 70-80 ml, wysalać NaCl, rozdzielić i wysuszyć bezwodnym MgSO4. Po
wysuszeniu oddestylować czysty produkt (Twrz. = 127-131o C, nD20=1,437)