Od kwasu 3-nitroftalowego do luminolu
CHEMIA Doświadczenia chemiczne
Tym razem opiszę metodę otrzymywania kwasu 3-nitroftalowego i jego dalszej przeróbki
na poszukiwany luminol. Zaczniemy od nitrowania kwasu lub bezwodnika ftalowego.
Zazwyczaj przepisy polegają na nitrowaniu bezwodnika ftalowego, jednak śmiało możemy
go zastąpić kwasem ftalowym, jednak wydajność może być nieco niższa. UWAGA!
Nitrowanie mieszaniną kwasów azotowego i siarkowego to bardzo paskudna robota, więc
należy zachować daleko idącą ostrożność! Reakcję należy wykonać pod wyciągiem lub na
świeżym powietrzu!
Kwas 3-nitroftalowy
Przepis własny
Odczynniki:
-bezwodnik/kwas ftalowy
-kwas azotowy stężony
-kwas siarkowy stężony
Sprzęt:
-kolba trójszyjna, najlepiej z prostą szyją boczną 500 ml
-wkraplacz
-cylinder miarowy
- 2 termometry o zakresie powyżej 110 oC
-lejek ze spiekiem
-kolba ssawkowa
-Å‚az
nia olejowa
-mieszadło mechaniczne
UWAGA! Nitrowanie mieszaniną kwasów azotowego i siarkowego to bardzo paskudna
robota, więc należy zachować daleko idącą ostrożność! Reakcję należy wykonać pod
wyciągiem lub na świeżym powietrzu! Stosować obowiązkowo okulary ochronne, rękawice
i odzież ochronną! Mieszadło można ostatecznie zastąpić ostatecznie mieszaniem
ręcznym bagietką.
Do kolby dozujemy 130 ml 65% HNO3 i wsypujemy 135 g sproszkowanego bezwodnika
ftalowego lub odpowiednią ilość kwasu ftalowego. Kolbę umieszczamy na łaz
ni olejowej i
łączymy ją z mieszadłem, zaopatrujemy ją w termometr. Włączamy mieszadło i
rozpoczynamy ogrzewanie Å‚az
ni do 110 oC. podczas ogrzewania wkraplamy 130 ml
stężonego H2SO4, ale zwracamy uwagę, by temperatura w kolbie nie przekroczyła 110
oC. Podczas wkraplania i ogrzewania bezwodnik ulega rozpuszczeniu. Gdy temperastura
w kolbie osiąga 100 oC i większość kwasu jest już wkroplona zaczyna się reakcja i
powstaje duża ilość brunatnych par, z tego powodu mieszadło nie powinno być połączone
z kolbą przez prowadnicę, a jeśli musimy jej użyć to wkraplacz powinien posiadać lewar do
wyrównania ciśnień. Po wkropleniu kwasu siarkowego ogrzewamy kolbę jeszcze przez 3
godziny. W tym czasie w kolbie ponownie pojawia się osad w dużej ilości, koloru żółtego.
Po 3 godzinach ściągamy kolbę z łaz
ni i po ochłodzeniu wylewamy jej zawartość do 300
ml zimnej wody i mieszając, a jeśli trzeba to pozostałość w kolbie wymywamy otrzymaną
mieszaniną. Po ochłodzeniu do temp. pokojowej odsączamy go na spieku (G2 lub G3, ale
bez sÄ…czka z bibuÅ‚y, bo ulegnie szybko hydrolizie). Produkt na lejku przemywamy 2×50 ml
zimnej wody i dobrze dociskamy korkiem szklanym do lejka. Dobrze odsÄ…czony osad
przenosimy ilościowo do zlewki lub erlenmajerki, zalewamy 50 ml wody destylowanej.
Następnie ogrzewamy zlewkę z zawartością do wrzenia i dodajemy porcjami wody
destylowanej, czekając na osiągnięcie wrzenia przed dodaniem następnej porcji. Gdy cała
mieszanina się ujednorodni, wyłączamy ogrzewanie i odstawiamy zlewkę pod nakryciem
do dnia następnego. Wydzielony osad możliwie dokładnie sączymy przez spiek i
przemywamy go 2 razy po 30 ml zimnej wody destylowanej. Przenosimy go na szalkÄ™
Petriego lub krystalizator i suszymy na powietrzu do stałej masy. Uzyskuje sie ok. 50 g
kwasu 3-nitroftalowego (28% w wydajności w przeliczeniu na użyty bezwodnik ftalowy) o
tt. 212-216 oC.
Hydrazyd 3-nitroftalowy
Wg Organic Synthesis
Odczynniki:
-kwas 3-nitroftalowy
-siarczan hydrazyny
-wodorotlenek sodu
-parafina lub olej silikonowy
Sprzęt:
-Å‚az
nia olejowa
-parownica lub krystalizator
-kolba kulista 250 ml z szerokÄ… szyjkÄ…
-moz
dzież
-kolba ssawkowa
-lejek buechnera lub ze spikiem G2
-pompka próz
niowa
Odważamy do parownicy lub krystalizatora 21 g uzyskanego kwasu 3-nitroftalowego i 13
g siarczanu hydrazyny. Następnie w 30 ml wody rozpuszczamy 8 g NaOH i roztwór
przenosimy do parownicy lub krystalizatora w którym już znajdują się pozostałe substraty.
Następnie ogrzewamy krystalizator często mieszając bagietką. Początkowo powstaje
klarowny roztwór, który odparowujemy do sucha. Jeśli pomino mieszania stała pozostałość
ulega spieczeniu i utrudnia odparowanie pozostałej części, to nieodparowaną część
przenosimy do innej parowniczki i też ją odparowujemy. Suchą masę stałą przenosimy do
moz
dzierza i proszkujemy. Następnie przenosimy do kolby kulistej pojemności 250 ml i
zalewamy ją parafiną lub olejem silikonowym. Zabieg ten bardzo ułatwi póz
niejsze
opróżnienie kolby z mieszaniny poreakcyjnej bez konieczności jej rozbicia, olej ułatwia też
równomierne ogrzewanie i zapobiega spieczeniu proszku. Następne operacje wykonujemy
pod wyciÄ…giem lub na wolnym powietrzu. W kolbie umieszczamy termometr o zakresie
powyżej 180 oC i kolbę umieszczamy w łaz
ni olejowej, którą rozgrzewamy do 180 oC.
Zawartość kolby mieszamy od czasu, początkowo odchodzą resztki wody i gdy
temperatura w kolbie osiÄ…gnie 160 oC ogrzewamy jÄ… jeszcze 3 godziny, pilnujÄ…c by
temperatura w kolbie utrzymywała się na poziomie 160-170 oC. Potem kolbę wyjmujemy
w Å‚az
ni i po ostygnięciu poniżej 100 oC mieszaninę w kolbie zadajemy 50 ml toluenu i
mieszamy. Zawartość kolby szybko odsączamy przez spiek (G2, ale tutaj konieczny jest
sączek z bibuły dla zabezpieczenia spieku) lub lejek Buechnera, przemywamy 3 porcjami
toluenu po 50 ml, odłączając ssanie przed każdym płukaniem: wlewamy 50 ml toluenu i
bagietką mieszamy zawartość lejka, by jak najlepiej odmyć resztki oleju. Następnie
płuczemu jeszcze co najmniej 2 razy jednym z lotnych rozpuszczalników (zachować
ostrożność ze względu na ich łatwopalność!): eterem dietylowym, pentanem lub
heksanem. Ma to na celu wypłukanie także toluenu, co znacznie przyśpieszy czas
suszenia. Odsączony osad o masie ok. 33-34 g jest równomolową mieszaniną hydrazydu
3-nitroftalowego i siarczanu sodu. Mieszaninę tę używamy bezpośrednio produkcji
luminolu.
Luminol
przepis własny
Odczynniki:
-woda amoniakalna 25%
-pirosiarczyn potasu
-hydrazyd 3-nitroftalowy (w postaci mieszaniny z siarczanem sodu)
-wodorotlenek sodu
-kwas octowy
Sprzęt:
-mieszadło magnetyczne z grzaniem lub płytka grzejna
-erlenmajerka 250 ml
-lejek ze spiekiem lub zwykły z sączkiem karbowanym
-pompka próz
niowa
Do erlenmajerki o pojemności 300 ml lub większej przenosimy 33-34 g mieszaniny
hydrazydu 3-nitroftalowego z siarczanem sodu, dodajemy 150 ml wody i 40 ml 25% wody
amoniakalnej. Zawartość kolby przyjmuje kolor brunatny. W zlewce odważamy 60 g
pirosiarczynu potasu. KolbÄ™ ogrzewamy delikatnie i porcjami dodajemy reduktora.
Zawartość kolby opgrzewa się samorzutnie i po uspokojeniu ogrzewamy do delikatnego
wrzenia przez co najmniej godzinÄ™. W tym czasie w Kolbie pojawia siÄ™ nowy osad, jest to
powstający luminol, barwy żółtej, ale przez kolor roztworu widoczna jest tylko
pomarańczowa barwa. Dodajemy porcjami r-ru NaOH do rozpuszczenia osadu i sączymy
na gorąco pod próżnią lub przez sączek karbowany, gdyż mieszanina poreakcyjna często
zawiera trochę nierozpuszczalnych części. Mieszaninę ponownie ogrzewamy do wrzenia i
odparowujemy 1/3 objętości a po zakończeniu ogrzewania do kolby wprowadzamy
porcjami kwasu octowego (najlepiej o stężeniu >80%) tak, aby zawartość kolby
wykazywała odczyn kwaśny a jednocześnie powstaje więcej osadu koloru żółtego. Po
kilku godzinach (najlepiej następnego dnia) osad odsączamy i przemywamy małymi
porcjami zimnej wody. Następnie suszymy do stałej masy na powietrzu, lub lepiej w
suszarce w temperaturze poniżej 100 stopni, może to być także kaloryfer. Otrzymuje się
ok. 25 g luminolu o czystości wystarczającej do doświadczeń.
 http://biomist.pl/category/chemia/doswiadczenia-chemiczne/page/3
DMchemik