Autorka: Monika Góralik Grupa: A2

Prowadzący: dr Maciej Góra

DIBENZOIL I JEGO PRZEGRUPOWANIE W ZASADOWYM ŚRODOWISKU (VI.a.9)

1. Schemat reakcji.

2. Mechanizm reakcji.

Dibenzoil (inna nazwa: benzil) uzyskano poprzez utlenienie benzoiny stężonym kwasem azotowym (V). Mechanizm tej reakcji nie jest dostatecznie poznany. Benzil pod wpływem wodorotlenku potasu ulega charakterystycznemu przegrupowaniu do benzilanu potasu, z którego - po dodaniu kwasu solnego - można uzyskać kwas benzilowy.

3. Przebieg doświadczenia.

• Synteza dibenzoilu

• Zmontowano zestaw do syntezy: na płaszczu grzejnym z mieszadłem umieszczono łaźnię olejową, do stojaka przymocowano kolbę okrągłodenną na 50 cm³ oraz chłodnicę powietrzną ze specjalną nasadką, do której podłączono gumowy wąż połączony drugim końcem z lejkiem umieszczonym w zlewce z roztworem wodorowęglanu sodu

• Do kolby wprowadzono 2,5 g benzoiny, 13 cm³ stężonego (ok. 65%) kwasu azotowego (V), kamyczek wrzenny oraz mieszadełko

• Po rozgrzaniu mieszaniny reakcyjnej do 100 °C ogrzewano ją przez ok. 1,5 godziny

• Oleistą mieszaninę przelano do zlewki z 50 cm³ zimnej wody i mieszano do zupełnego zakrzepnięcia produktu

• Produkt odsączono na lejku Büchnera, przemyto wodą i rekrystalizowano
  z ok. 30 cm³ etanolu

• Wykrystalizowany produkt odsączono i pozostawiono do wyschnięcia

• Zbadano czystość produktu poprzez pomiar temperatury topnienia oraz obliczono wydajność reakcji

• Przegrupowanie dibenzoilu do kwasu benzilowego

• Otrzymany dibenzoil (1,47 g) oraz kamyczek wrzenny umieszczono w kolbie okrągłodennej na 50 cm³, w której sporządzono alkoholowy roztwór wodorotlenku potasu (3,1 g KOH, ok. 5,2 cm³ wody i 4,5 cm³ etanolu)

• Mieszaninę ogrzewano w płaszczu grzejnym pod chłodnicą zwrotną przez 15 minut

• Otrzymany produkt przeniesiono do parownicy i pozostawiono na ok. pół godziny do ostygnięcia

• Zawartość parownicy przemyto odrobiną zimnego etanolu i przeniesiono do zlewki
  z 30 cm³ wody

• Do mieszaniny dodawano stężony kwas solny do momentu uzyskania kwaśnego odczyny roztworu i w międzyczasie intensywnie mieszano

• Wytrącony kwas benzilowy odsączono, przemyto wodą i pozostawiono do wyschnięcia

• Produkt rekrystalizowano z etanolu rozcieńczonego wodą (w stosunku ok. 1:1), odsączono i pozostawiono do wyschnięcia

• Zbadano temperaturę topnienia produktu oraz obliczono wydajność

4. Porównanie temperatur topnienia.

• dibenzoil

Literaturowa wartość: 94-96 °C

Wartość dla uzyskanego produktu: 90-92 °C

• kwas benzilowy

Literaturowa wartość: 149-151 °C*

Wartość dla uzyskanego produktu: 148-149 °C

5. Obliczenie wydajności reakcji.

Wydajność reakcji uzyskania dibenzoilu obliczono wobec benzoiny.

M_benzoiny: 212,24 g/mol

m_benzoiny: 2,5 g

n_benzoiny: 0,01178 mol

M_dibenzoilu: 210,23 g/mol

1 mol benzoiny - 1 mol dibenzoilu

0,01178 mola benzoiny - 0,01178 mola dibenzoilu

masa dibenzoilu (dla reakcji o wydajności 100%): 0,01178 mol*210,23 g/mol=2,48 g

masa dibenzoilu uzyskana podczas ćwiczenia: 1,47 g

Wydajność reakcji obliczono ze stosunku masy uzyskanego produktu do teoretycznej wartości dla 100% wydajności reakcji.

%=59,27%

Wydajność reakcji uzyskania kwasu benzilowego obliczono wobec dibenzoilu.

M_dibenzoilu: 210,23 g/mol

m_dibenzoilu: 1,47 g

n_dibenzoilu: 1,47 g/210,23 g/mol=0,007 mol

M_{kw. benzilowego}: 228,24 g/mol

1 mol dibenzoilu - 1 mol kwasu benzilowego

0,007 mola dibenzoilu - 0,007 mola kwasu benzilowego

masa kwasu benzilowego (dla reakcji o wydajności 100%): 0,007 mol*228,24 g/mol=1,596 g

masa kwasu benzilowego uzyskana podczas ćwiczenia: 0,19 g

%=11,9%

6. Komentarz.

Podczas ćwiczenia uzyskano dibenzoil, z którego potem uzyskano kwas benzilowy. Dibenzoil uzyskano z niezłą wydajnością równą 59,27%. Jego temperatura topnienia wyniosła
90-92 °C - 2-4 °C niższa od literaturowej temperatury, w której powinien zacząć topnieć (94 °C). Świadczy to o zanieczyszczeniu uzyskanego produktu. Kwas benzilowy, sporządzony z uzyskanego wcześniej dibenzoilu na drodze przegrupowania w środowisku zasadowym, uzyskano z niską wydajnością równą 11,9%. Przyczyną tego mogło być złe dobranie proporcji rozpuszczalników bądź zastosowanie do wytrącenia substancji z roztworu produktu pośredniego (benzilanu potasu) niedostatecznej ilości kwasu solnego (mimo uzyskania wyraźnie kwaśnego odczynu mieszaniny). Temperatura topnienia produktu wyniosła 148-149 °C - jest bliska literaturowej wartości, co świadczy o dość dużej czystości substancji.

7. Widmo IR - interpretacja.

liczba falowa [cm^-1]	grupa/atomy (rodzaj drgań)
3393	-OH (rozciągające)
3086	pierścień aromatyczny (walencyjne)
2876	alifatyczny atom węgla (walencyjne)
2623	-OH w grupie karboksylowej (walencyjne)
1714	grupa C=O w kwasie aromatycznym (walencyjne)
1597	pierścień aromatyczny (walencyjne, symetryczne)
1491	pierścień aromatyczny (walencyjne, asymetryczne)
1344	karbonylowy atom węgla połączony z alifatycznym atomem węgla i jeszcze jednym podstawnikiem (rozciągające)
1244	C-O (rozciągające)
1174	atom węgla połączony z grupą -OH i 3 innymi podstawnikami (rozciągające)
1052	wiązanie C-O (walencyjne)
697	pierścień aromatyczny (niepłaskie, deformacyjne)

*Temperatura topnienia kw. benzilowego: Sigma Aldrich (http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/12190?lang=pl&region=PL)

---