Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Nauk o śywności i Rybactwa
Zakład Opakowalnictwa i Biopolimerów
I N S T R U K C J A
Ć
W I C Z E N I E 13
Fenole. Synteza oranŜu 2-naftolu
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Nauk o śywności i Rybactwa
Zakład Opakowalnictwa i Biopolimerów
I N S T R U K C J A
Ć
W I C Z E N I E 13
Fenole. Synteza oranŜu 2-naftolu
FENOLE
Fenolami nazywamy hydroksylowe pochodne w
ę
glowodorów aromatycznych
(arenów), w których grupa hydroksylowa zwi
ą
zana jest z atomem w
ę
gla pier
ś
cienia
aromatycznego.
Wzór ogólny fenoli mo
Ŝ
na zapisa
ć
w postaci:
•
Nazwy systematyczne fenoli tworzy si
ę
– tak samo jak nazwy alkoholi – przez
dodanie ko
ń
cówki –ol do nazwy macierzystego w
ę
glowodoru. W przypadku
zwi
ą
zków wielopodstawionych podaje si
ę
poło
Ŝ
enie poszczególnych
podstawników, rozpoczynaj
ą
c numeracj
ę
atomów w
ę
gla pier
ś
cienia od atomu
zwi
ą
zanego z grup
ą
–OH.
3-metylobenzenol (m-krezol)
•
Najprostszym fenolem jest benzenol, zwany zwyczajowo po prostu fenolem
(zaleca si
ę
stosowanie nazwy zwyczajowej)
Benzenol (fenol)
•
Fenole s
ą
słabymi kwasami, ulegaj
ą
dysocjacji elektrolitycznej, co mo
Ŝ
na
zapisa
ć
równaniem:
Reakcje charakterystyczne
- reakcja tworzenia fenolanów z roztworami wodorotlenków (np. NaOH)
Ar—O—H + OH
-
Ar—O
-
+ H
2
O
np.
Fenolany jako sole słabych kwasów i mocnych zasad ulegaj
ą
w wodzie hydrolizie
zasadowej:
Fenolany reaguj
ą
z kwasami, w tym tak
Ŝ
e w
ę
glowym, daj
ą
c fenole:
Ar—O
-
+
H
+
Ar—O—H
H
2
0
H
2
0
- reakcja tworzenia barwnych zwi
ą
zków kompleksowych z solami
Ŝ
elaza (III) – w
wyniku reakcji powstaj
ą
zwi
ą
zki kompleksowe o barwie granatowej, fioletowej
lub czerwonobrunatnej. Reakcja ta słu
Ŝ
y do jako
ś
ciowego wykrywania fenoli
- reakcje podstawienia wodoru w pozycjach orto- i para- wzgl
ę
dem grupy
hydroksylowej w pier
ś
cieniu aromatycznym fenolu (np. chlorowanie, bromowanie,
nitrowanie) zachodz
ą
ce znacznie łatwiej ni
Ŝ
dla benzenu
a) chlorowanie lub bromowanie fenolu – reakcja ta wykorzystywana jest do
oznaczania zawarto
ś
ci fenolu na przykład w
ś
ciekach przemysłowych
b) nitrowanie fenolu – w reakcji z rozcie
ń
czonym kwasem azotowym tworzy si
ę
mieszanina orto- i para- nitrofenoli
- reakcja uwodornienia – przebiegaj
ą
ca w obecno
ś
ci katalizatora i pod wysokim
ci
ś
nieniem
- reakcje estryfikacji z kwasami karboksylowymi
Ró
Ŝ
nica mi
ę
dzy wła
ś
ciwo
ś
ciami fenoli i alkoholi przejawia si
ę
przy próbie
podstawienia grupy –OH np. w reakcji ze st
ęŜ
onym kwasem bromowodorowym w
obecno
ś
ci st
ęŜ
onego kwasu siarkowego
Inne fenole:
•
Metylofenole zwane krezolami
2-metylobenzenol (o-krezol) 3-metylobenzenol (m-krezol) 4-metylobenzenol (p-krezol)
Posiadaj
ą
działanie bakterio i grzybobójcze. Czasami stosuje si
ę
go jako dodatkowy
składnik
ś
rodków na mole, znaczniej cz
ęś
ciej jest jednak stosowany jako dodatek do
płynów odka
Ŝ
aj
ą
cych i
ś
rodków czysto
ś
ci.
•
Benzenodiole – słu
Ŝą
do produkcji barwników oraz leków
1,2-benzenodiol 1,3-benzenodiol 1,4-benzenodiol
(pirokatecholina) (rezorcyna) (hydrochinon)
•
Naftole (pochodne naftalenu) – stosuje si
ę
je do wyrobu barwników, leków
oraz
ś
rodków zapachowych
1-naftalenol 2-naftalenol
(1-naftol) (2-naftol)
Oran
Ŝ
β
-naftolowy (2-naftolowy)
N=N SO
3
Na
ONa
Cz
ęść
do
ś
wiadczalna – synteza oran
Ŝ
u 2-naftolu
ONa
+
+ N=N- -SO
3
H HSO
3
-
+ 3NaOH
N=N SO
3
Na + Na
2
SO
4
+ 3H
2
O
ONa
Oran
Ŝ
β
-naftolu
C
16
H
10
N
2
Na
2
O
4
S
M=372,32g/mol, krystaliczna
substancja lub proszek
o barwie pomara
ń
czowej;
nale
Ŝ
y do barwników
diazowych co oznacza,
Ŝ
e
zawiera w swojej cz
ą
steczce
grup
ę
chromoforow
ą
–N=N-.
Otrzymywany jest w reakcji
sprz
ę
gania.
I sposób
Sprz
ę
t:
2 zlewki 100ml
zlewka 200ml
bagietka
lejek Büchnera
ła
ź
nia wodna
termometr 100ºC
Przebieg
ć
wiczenia:
W zlewce na 100ml rozpu
ś
ci
ć
2g NaOH w 25ml wody, doda
ć
dwuwodnego kwasu
sulfanilowego i po dokładnym rozpuszczeniu wsypa
ć
azotan III sodu. Mieszanin
ę
ozi
ę
bi
ć
do 10ºC i powstał
ą
drobnokrystaliczn
ą
zawiesin
ę
soli sodowej kwasu
sulfanilowego wla
ć
do przygotowanej w zlewce na 200ml mieszaniny (6ml st
ęŜ
.
H
2
SO
4
, 40ml wody i 50g potłuczonego lodu). W trzeciej zlewce przygotowa
ć
roztwór
NaOH w 40ml wody; nast
ę
pnie wsypa
ć
7,2g 2-naftolu, miesza
ć
a
Ŝ
do całkowitego
rozpuszczenia, a nast
ę
pnie schłodzi
ć
do temperatury 0ºC. Zawarto
ść
obu zlewek
wymiesza
ć
szybko. Do powstałej barwnej mieszaniny doda
ć
30g NaCl i pozostawi
ć
w ła
ź
ni z lodem na 1 godz., cz
ę
sto mieszaj
ą
c. Barwnik ods
ą
czy
ć
na lejku Büchnera
i
suszy
ć
w powietrzu.
II sposób
Sprz
ę
t:
2 zlewki 600ml
kolba sto
Ŝ
kowa 250ml
bagietka
lejek Büchnera
ła
ź
nia wodna
termometr 100ºC
Przebieg
ć
wiczenia:
W kolbie sto
Ŝ
kowej o pojemno
ś
ci 250 ml umieszcza si
ę
5.25 g dwuwodnego kwasu
sulfanilowego, 1.33 g bezwodnego w
ę
glanu sodu oraz 50 ml wody i ogrzewa a
Ŝ
do
otrzymania przezroczystego roztworu. Roztwór chłodzi si
ę
bie
Ŝą
c
ą
wod
ą
do ok.
15°C i dodaje roztwór 1.85g azotanu(III) sodu w 5 m l wody. Otrzymany roztwór
wlewa si
ę
powoli, mieszaj
ą
c, do zlewki o pojemno
ś
ci 600 ml, zawieraj
ą
cej 5.25ml
st
ęŜ
. kwasu solnego i 80 g pokruszonego lodu. Po 15 min zaczynaj
ą
wypada
ć
drobne kryształy sulfonianu benzenodiazoniowego, którego nie trzeba ods
ą
cza
ć
,
gdy
Ŝ
w nast
ę
pnym etapie ulega rozpuszczeniu. W zlewce o pojemno
ś
ci 600 ml
rozpuszcza si
ę
3.6 g (0.025 mol) czystego 2-naftolu w 20 ml zimnego 10% roztworu
wodorotlenku sodu. Roztwór ten ozi
ę
bia si
ę
do 5°C i mieszaj
ą
c wlewa do niego
dobrze rozmieszan
ą
zawiesin
ę
zdiazowanego kwasu sulfanilowego. Sprz
ę
ganie
Odczynniki:
Kwas sulfanilowy (uwodniony) 10,5g
2-naftol 7,2g
NaCl 30g
Lód
NaOH 5g
NaNO
2
4g
H
2
SO
4
(st
ęŜ
. – zgłosi
ć
si
ę
do prowadz
ą
cego) 6ml
Odczynniki:
Kwas sulfanilowy (uwodniony) 5,25g
2-naftol 3,6g
NaCl 10g
Lód
10%NaOH 20ml
NaNO
2
1,85g
HCl (st
ęŜ
. – zgłosi
ć
si
ę
do prowadz
ą
cego)
5,25ml
Bezwodny w
ę
glan sodu 1,33g
zachodzi szybko i barwnik wydziela si
ę
w postaci krystalicznej pasty. Miesza si
ę
nadal energicznie przez 10 min., a nast
ę
pnie ogrzewa a
Ŝ
do rozpuszczenia osadu.
Dodaje si
ę
10 g chlorku sodu (w celu zmniejszenia rozpuszczalno
ś
ci produktu)
i ogrzewa a
Ŝ
do rozpuszczenia. Roztwór pozostawia si
ę
na l h w lodzie dla
zako
ń
czenia krystalizacji. Produkt ods
ą
cza si
ę
na lejku Büchnera stosuj
ą
c łagodne
ssanie, przemywa niewielk
ą
ilo
ś
ci
ą
nasyconego roztworu soli kuchennej i suszy w
80°C. Masa otrzymanego produktu wynosi ok. 11 g.
Literatura:
1. W.
Danikiewicz.
1991.
Chemia
organiczna. Wydawnictwa
Szkolne
i Pedagogiczne, Warszawa.
2. www.chemia.int.pl
3. Dziembowska T., Piasecki J., Rajew J.
Ć
wiczenia z chemii organicznej.
Przewodnik do
ć
wicze
ń
dla studentów Akademii Rolniczej w Szczecinie,
Szczecin, 1977.
4. Mastalerz P. Podr
ę
cznik chemii organicznej, Wydawnictwo Chemiczne,
Warszawa 1998.
5. McMurry J. Chemia organiczna, PWN, Warszawa 2003.