Получение n-бензохинона окислением гидрохинона
Цель:получить n-бензохинон окислением гидрохинона
Реактивы:гидрохинон – 4 г; дихромат натрия – 14 г; серная кислота (ρ = 1,84 г/см3) – 5 г (2,7 мл); бензол – 40 мл; хлорид кальция (безводный).
Посуда и оборудование:колба коническая вместимостью 250 мл; колба круглодонная вместимостью 100 мл; делительная воронка; термометр; баня водяная; холодильник водяной; колба Вюрца.
Теоретические основы
Окисление ароматических углеводородов до хинонов (за исключением бензола) легко осуществляется хромовой кислотой, пероксидом водорода.
Бензохинон в лабораторной практике получают окислением гидрохинона дихроматом калия в кислой среде или азотной кислотой.
Хиноны (бензохинон, антрахинон, фенантрахинон) сами обладают свойствами окислителей, превращаясь в соответствующие гидрохиноны.
Выделение продуктов реакции определяется их агрегатным состоянием: жидкие вещества экстрагируют из реакционной массы подходящим растворителем, твёрдые выделяют фильтрованием.
Экспериментальная часть
Порядок выполнения работы.
В конической колбе в 100 мл воды при 50°С растворяют 4 г гидрохинона, добавляют по каплям 2,7 мл концентриро-ванной серной кислоты, охлаждают смесь и при температуре не выше 20°С приливают раствор 14 г дихромата натрия в 7 мл воды. Сначала образуется темно-зелёный осадок хингидрона – комплексного эквимолекулярного соединения n-бензохинона и гидрохинона; по мере добавления дихромата натрия цвет осадка переходит в желтовато-зелёный. Затем смесь охлаждают до 10°C; осадок n-бензохинона отфильтровывают и промывают небольшим количеством холодной воды.
Выход 3,1 г (80 % от теоретического). n-бензохинон (n-хинон) – кристаллическое вещество золотисто-жёлтого цвета с характерным едким запахом; мало растворим в холодной воде, хорошо – в горячей воде, спирте, эфире, бензоле, возгоняется, летуч на воздухе, tпл = 115,7°С, =1,3180.
ИК-спектр приведен на рисунке 3.
Рисунок 3. ИК-cпектр n-бензохинона
Хроматография: пластинки «Силуфол», система гексан – этил-ацетат (17:1), растворитель – ацетон. Rf = 0,22.
Контрольные вопросы:
1. Зарисуйте механизм окисления ароматических углеводородов до хинонов?
2. Объясните сампроизвольное превращение хинонов в соответствующие гидрохиноны?
3. Когда и кем был открыта n-бензохинона?
4. Опишите физико-химические свойства n-бензохинона?
5. Какие методы получения n-бензохинона вы знаете?
6. В какие реакции вступает n-бензохинона?
7. Какие сферы применения n-бензохинона вы знаете?
Лабораторная работа №11
Синтез бензанилида
Цель:получение бензанилида
Реактивы:анилин – 7 мл; бензойная кислота – 6,7 г; 5%-ная соляная кислота – 50 мл; 5%-ный р-р NaOH – 60 мл; этанол; активированный уголь.
Посуда и оборудование:колба круглодонная вместимостью 50 мл; насадка Вюрца; термометр; холодильник Либиха; аллонж; колбонагреватель; фарфоровая чашка; фарфоровые пестик и ступка; стакан вместимостью 100 мл; воронка Бюхнера.
Теоретические основы
Реакции, в результате которых образуются соединения с новой связью между двумя атомами углерода, не связанными непосредственно друг с другом в исходном состоянии, называются конденсацией.
Реакции конденсации делятся на внутримолекулярные и межмолекулярные. В зависимости от того, какие неорганические или органические простые вещества выделяются в процессе конденсации, эти реакции классифицируют следующим образом:
а) реакции с выделением водорода, кислорода, азота, галогена;
б) реакции с выделением воды;
в) реакции с выделением галогеноводорода;
г) реакции, сопровождающиеся образованием в качестве побочных продуктов метилового спирта, этилового спирта и других наиболее просто построенных органических соединений.
В качестве конденсирующих водоотнимающих средств используют серную и соляную кислоты, фосфорный ангидрид, ацетаты натрия и калия, хлорид олова (IV), хлорид цинка, гидроксид натрия.
Среди средств, способствующих отщеплению галогеноводорода, применяют хлориды алюминия, цинка и железа, иногда – металлические алюминий и цинк, карбонаты и ацетаты натрия и калия, оксиды цинка, марганца, олова и железа.
Для элиминирования атомов галогена пригодны металлический натрий, его амальгама, медь, серебро, цинк и другие металлы. Аммиак можно отнять, используя серную и соляную кислоты. Kонденсация с потерей водорода может быть достигнута применением в качестве окислителей дихромата, гипохлорита и пероксида натрия, диоксида свинца, персульфата аммония.
Экспериментальная часть
С6H5COOH + C6H5NH2 ↔ C6H5CONHC6H5
Порядок выполнения работы
Собирают прибор для простой перегонки. В круглодонную колбу вместимостью 50 мл помещают 7 мл анилина, 6,7 г бензойной кислоты и нагревают смесь на колбонагревателе при 180-190°С, пока не перестанут отгоняться анилин и вода. Затем температуру бани поднимают до 225°С и поддерживают её до прекращения отгонки, после чего колбонагреватель удаляют. В остывшую до 40-50°С колбу добавляют ещё 2 мл анилина. Смесь снова нагревают, как было указано выше. По окончании реакции ещё горячую реакционную смесь выливают в фарфоровую чашку.
Затвердевшую после охлаждения массу растирают в фарфоровой ступке, переносят в стакан вместимостью 100 мл и обрабатывают 50 мл 5%-ной соляной кислоты для удаления не вступившего в реакцию анилина. Раствор декантируют и операцию повторяют. Осадок последовательно промывают аналогичным образом водой 3 раза по 20 мл, 5%-ным раствором NaOH 2 раза по 30 мл для удаления непрореагировавшей бензойной кислоты и несколько раз водой до нейтральной реакции по универсальной индикаторной бумаге.
Промытый бензанилид отфильтровывают на воронке Бюхнера, сушат и очищают перекристаллизацией из изопропанола с добавлением активированного угля.
Бензанилид – бесцветные кристаллы, tпл = 163°С; растворим в этаноле, бензоле, диэтиловом эфире, практически нерастворим в воде.
Контрольные вопросы:
1. Что такое конденсация?
2. Зарисуйте механизм реакции поликонденсации?
3. Когда и кем был открыт бензанилида?
4. Опишите физико-химические свойства бензанилида?
5. Какие методы получения бензанилида вы знаете?
6. В какие реакции вступает бензанилида?
7. Какие сферы применения бензанилида вы знаете?
Лабораторная работа №12