Synteza eterów oraz sulfidów chlorometylowoalkilowych
Na rys. 1 przedstawiono schemat instalacji do otrzymywania eterów oraz sulfidów
chlorometylowoalkilowych.
Rys. 1. Schemat instalacji do syntezy eterów oraz sulfidów chlorometylowoalkilowych [1]:
1-kolba reakcyjna, 2-spiek ceramiczny, 3-dipol magnetyczny, 4-mieszadło,
5-łaźnia wodna, 6-termometr, 7-bateria płuczek, 8-kolba z kwasem solnym,
9-wkraplacz z kwasem siarkowym(VI), 10-płuczka z wypełnieniem.
W okrągłodennej kolbie trójszyjnej o pojemności 500 cm3 zaopatrzonej w dipol
magnetyczny, termometr i spiek ceramiczny, umieszczono 1,5-2 moli odpowiedniego alkoholu
lub tiolu oraz paraformaldehyd z 5% molowym nadmiarem. W przypadku, gdy alkohole były
ciałami stałymi np. dodekanol, cyklododekanol użyto 200 cm3 toluenu jako rozpuszczalnika.
Otrzymany układ nasycono osuszonym chlorowodorem. Gazowy HCl był wytwarzany przez
ciągłe wkraplanie stężonego kwasu siarkowego(VI) do roztworu stężonego kwasu solnego, a
następnie suszony przez przepuszczanie przez system płuczek. Dwie płuczki zabezpieczały
przed ewentualnym cofnięciem się mieszaniny reakcyjnej lub mieszaniny kwasów na skutek
podciśnienia a pozostałe dwie, wypełnione stężonym kwasem siarkowym(VI), pełniły funkcję
osuszającą. Nieprzereagowany chlorowodór był absorbowany w płuczce z wypełnieniem, przez
którą przepływała woda. Płuczka wodna umieszczona była na końcu instalacji. W kolbie
reakcyjnej utrzymywano temperaturę w przedziale 15-20ºC. Po zakończeniu reakcji, o czym
świadczył brak absorpcji chlorowodoru oraz wyklarowanie się mieszaniny reakcyjnej, od-
dzielono warstwę organiczną i suszono ją przez dobę nad bezwodnym siarczanem(VI) sodu.
1
Następnie z warstwy organicznej odpędzono zaabsorbowany chlorowodór przez napowietrzanie
osuszonym powietrzem, a w przypadku prowadzenia reakcji w rozpuszczalniku usuwano go
przez odparowanie pod zmniejszonym ciśnieniem. W końcowym etapie surowe etery oraz
sulfid były oczyszczane metodą destylacji próżniowej. Ostatecznie otrzymano produkty
w postaci bezbarwnych cieczy.
Etery i sulfidy chlorometylowoalkilowe są znane i opisywane w literaturze [2].
Otrzymuje się je w reakcji chlorometylowania alkoholi oraz tioli przy użyciu
paraformaldehydu i gazowego HCl:
RYH + HCHO + HCl RYCH Cl + H O
g
2
2
Y = O lub S
Produktem ubocznym reakcji jest powstawanie acetali i tioacetali dialkilowych formaldehydu:
2 RYH + HCHO (RY) CH + H O
2
2
2
RYH + RYCH Cl (RY) CH + HCl
2
2
2
Mieszanina
poreakcyjna
składa
się
z
dwóch
związków
eteru
(sulfidu)
chlorometylowoalkilowego oraz acetalu (tioacetalu) dialkilowego formaldehydu. Aby
ograniczyć powstawanie acetalu i tioacetalu, reakcje chlorometylowania należy prowadzić
w temperaturze poniżej 20oC.
Otrzymane etery oraz sulfid, które zestawiono w tabeli 1 posłużyły do czwartorzędowania
amin trzeciorzędowych.
Tabela 1. Syntezowane etery i sulfid [1]
Wydajność
Zawartość
Destylacja
Związek
reakcji
procentowaa
Ciśnienie
Temp. wrzenia
[%]
[%]
[hPa]
[°C]
C2H5OCH2Cl
74
85
95
29
C3H7OCH2Cl
72
98
35
29
C4H9OCH2Cl
71
96
20
38
C5H11OCH2Cl
85
89
1
30
C6H13OCH2Cl
92
91
1
46
C7H15OCH2Cl
95
99
1
59
C8H17OCH2Cl
93
96
1
82
C9H19OCH2Cl
91
88
1
89
C10H21OCH2Cl
90
95
1
106
C11H23OCH2Cl
98
96
1
119
C12H25OCH2Cl
99
91
1
126
C12H23OCH2Cl (cykliczny)
99
93
1
138
C10H21SCH2Cl
85
70
1
120
a – zawartość procentowa eteru lub sulfidu w mieszaninie poreakcyjnej
2
Przeprowadzono 12 syntez eterów chlorometylowoalkilowych używając alkoholi od
etanolu do dodekanolu oraz alkoholu cyklicznego – cyklododekanolu i jedną syntezę sulfidu
chlorometylowodecylowego [1]. Wydajności reakcji wynosiły od 71 do 99%. Otrzymane
mieszaniny destylowano pod obniżonym ciśnieniem zbierając frakcję wrzącą w przedziale
1oC. Po destylacji oznaczano ponownie czystość związków metodą alkacymetryczną, aby
mieć pewność, że zbierana frakcja była oczekiwanym produktem, a nie mieszaniną
azeotropową. Czystość eterów i sulfidu po destylacji wyniosła 99%.
Etery oraz sulfidy chlorometylowoalkilowe są wrażliwe na kontakt z wodą.
W obecności wody natychmiast ulegają hydrolizie z wydzieleniem chlorowodoru,
formaldehydu oraz alkoholu (tiolu). Dlatego też produkty reakcji chlorometylowania
przechowywano w warunkach bezwodnych w szczelnie zamkniętych naczyniach.
Literatura
[1] A. Syguda, Sole deanolu i jego estrów, praca doktorska, Poznań, 2006.
[2] J. Pernak, Rozprawy nr 134, P.P., Poznań, 1982.
3