Ćwiczenie nr 5

REAKCJE SPRZĘGANIA SOLI DIAZONIOWYCH

Sole diazoniowe to bezbarwne związki, które zawierają w cząsteczce układ -N⁺≡N połączony z atomem węgla.

Sole diazoniowe powstają w wyniku reakcji diazowania amin pierwszorzędowych z kwasem azotowym(III) lub azotanem (III) w obecności kwasu solnego. Kwas solny niezbędny jest do utworzenia jonów NO⁺ oraz dostarczenia anionów Cl‾ w celu utworzenia soli diazoniowej. Użyty w nadmiarze stabilizuje powstałą sól diazoniową i eliminuje reakcje wtórne, np. reakcję sprzęgania soli diazoniowej z nieprzereagowaną aminą, która to reakcja zachodzi w środowisku obojętnym i prowadzi do powstania związku diazoaminowego.

Związki azowe to najliczniejsza i najbardziej rozpowszechniona grupa barwników syntetycznych o pełnej gamie kolorystycznej. Swoje zabarwienie zawdzięczają obecności jednej lub kilku grup azowych -N=N- pełniących rolę chromoforów. Trwałe łączenie się barwnika z materiałem jest możliwe dzięki występującym w cząsteczce tzw. auksochromom, czyli grupom funkcyjnym (np. grupa karboksylowa, sulfonowa, aminowa, wodorotlenowa), które tworzą wiązania z grupami chemicznymi włókna. W zależności od szczegółów budowy przybierają one kolor od intensywnie żółtego, przez pomarańczowy i czerwony do niebieskiego czy zielonego. Najpowszechniej stosowane są w farbiarstwie włókienniczym oraz w produkcji farb i lakierów. Niektóre związki azowe są wykorzystywane w analizie chemicznej jako wskaźniki (np. oranż metylowy i czerwień Kongo). Syntezy pierwszego barwnika - żółcieni anilinowej dokonał P.Griss w 1958 r.

Literatura:

Bojarski J.: Chemia organiczna. Podręcznik dla studentów farmacji; WUJ, Kraków, 2006.

Korohoda M.J., Paśko J.R.: Ćwiczenia z analizy i preparatyki organicznej. Skrypt dla studentów kierunku biologii; WNAP, Kraków, 2005.

Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii organicznej dla studentów biologii pod redakcją Jarczewskiego A., UAM, Poznań, 2007.

OTRZYMYWANIE SUDANU I

Sudan I (sudan żółty, 1-fenyloazo-2-naftol; C₁₆H₁₂N₂O) jest barwnikiem azowym o intensywnym czerwono-żółtym zabarwieniu. Zawiera jedną grupę azową łączącą pierścień benzenowy i naftalenowy:

Ryc. Sudan I

Sudan I jest szeroko stosowany jako barwnik w takich materiałach jak: rozpuszczalniki hydrokarbonowe, oleje, tłuszcze, woski, plastiki, atramenty do drukarek oraz pasty do butów czy podłogi. Niegdyś używany również do barwienia sproszkowanej papryki chili w celu zintensyfikowania koloru przyprawy. Obecnie stosowanie sudanu I w przemyśle spożywczym w krajach Unii Europejskiej jest niedozwolone ze względu na jego prawdopodobny związek z procesem nowotworowym w organizmie człowieka.

Tab. Właściwości fizyko-chemiczne Sudanu I

Forma:	ciało stałe
Kolor:	czerwono-żółty
Zapach:	bezwonny
Masa molowa	248,29 g/mol
Temperatura topnienia:	131-133^oC
Rozpuszczalność w wodzie:	nierozpuszczalny
Rozpuszczalność w etanolu, acetonie i benzenie:	rozpuszczalny
Informacje toksykologiczne:	kancerogenny. Narażone na działanie - nerki, moczowody, pęcherz moczowy; przy kontakcie z oczami - objawy podrażnienia; przy kontakcie ze skórą - objawy podrażnienia; przy wdychaniu - słabe podrażnienie; przy spożyciu - szkodliwy.

Cel ćwiczenia: zapoznanie się z reakcjami grupy aminowej - reakcja diazowania i sprzęgania

Odczynniki:	anilina	2 ml
	HCl stężony	6 cm^3
	2-naftol	3,1 g
	NaNO2	1,6 g
	10% NaOH	14,5 cm^3
	lód z wody destylowanej
	lód z wody kranowej
	woda destylowana	3,5 cm^3

Sprzęt:	zlewki 150 cm^3 2 szt.
	cylindry miarowe 5 cm^3, 10 cm^3, 25 cm^3
	pipeta pasterowska
	termometr 0-100^oC
	łaźnia chłodząca
	mieszadło magnetyczne
	zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem (lejek Büchnera, sączek, kolba ssawkowa)
	moździerz do kruszenia lodu

Wykonanie ćwiczenia:

1. Zlewkę o pojemności 150 cm³ umieścić w łaźni chłodzącej wypełnionej lodem.

2. Do zlewki wprowadzić 2 ml aniliny, ok. 20 g (2 kostki) skruszonego lodu z wody destylowanej i 6 cm³ stężonego HCl.

3. Rozpuścić 1,6 g NaNO₂ w 3,5 cm³ wody.

4. Po uruchomieniu mieszadła i oziębieniu mieszaniny reakcyjnej do temperatury 2^oC rozpocząć wolne wkraplanie pipetą pasterowską przygotowanego roztworu NaNO₂. (UWAGA! temperatura nie może przekroczyć 5^oC; roztwór można schładzać na suchym lodzie). Po zakończeniu wkraplania otrzymuje się klarowny roztwór soli diazoniowej.

5. W zlewce na 150 cm³ rozpuścić 3,1 g 2-naftolu w 14,5 cm³ 10% NaOH.

6. Roztwór mieszać przez 10 minut, a następnie dodać 15 g (1-2 kostki) skruszonego lodu z wody destylowanej.

7. Gdy temperatura opadnie poniżej 10^oC wkraplać otrzymany uprzednio roztwór soli diazoniowej z taką prędkością, aby nie przekroczyć temperatury 10^oC.

8. Po zakończeniu wkraplania mieszać zawartość zlewki jeszcze przez 40 minut utrzymując temperaturę 7-10^oC.

9. Wydzielony osad odsączyć pod zmniejszonym ciśnieniem i suszyć w suszarce w temperaturze 110^oC.

10. Suchy osad zważyć i obliczyć wydajność procesu.

11. Napisać zachodzące w trakcie doświadczenia równania reakcji: diazowania i sprzęgania.

Literatura:

Korohoda M.J., Paśko J.R.: Ćwiczenia z analizy i preparatyki organicznej. Skrypt dla studentów kierunku biologii; WNAP, Kraków, 2005.

POSCH S.A. Karta Charakterystyki Substancji/Preparatu

Stiborova M., Martinek V., Rydlova H., Hodek P, Frei E.: Sudan I Is a Potential Carcinogen for Humans: Evidence for Its Metabolic Activation and Detoxication by Human Recombinant Cytochrome P450 1A1 and Liver Microsomes. Cancer Research 62, October 15, 2002, 5678-5684.

Tomatis L., Agthe C., Bartsch H., Huff J., Montesano R., Saracci R., Walker E., Wilbourn J.: Evaluation of the carcinogenicity of chemicals: a review of the Monograph Program of the International Agency for Research on Cancer (1971 to 1977). Cancer Res. 1978 Apr;38(4):877-85.

www.food.gov.uk

---