Синтез хлористого трет-бутила ( 2-хлор- 2-метилпропана)

Цель:получение хлористого трет-бутила ( 2-хлор- 2-метилпропана)

Реактивы:трет-бутиловыйспирт–37г(0,5моль);солянаякислота (ρ=1,19 г/см³) –74,2 г (1,5 моль).

Посудаиоборудование:делительная воронка вместимостью 250мл; воронка стеклянная; плоскодонная колба вместимостью 100мл; установка для перегонки.

Порядок выполнения работы

В делительную воронку помещают трет-бутиловый спирт и концентрированную соляную кислоту. Смесь взбалтывают и дают отстояться в течение15-20 мин. Отделяют нижний слой, верхний промывают 5%-ным раствором гидрокарбоната натрия, затем водой до нейтральной реакции. Полученный продукт взбалтывают с 5г СаCI₂, ставшую прозрачной жидкость фильтруют в перегонную колбу. Перегоняют с длинным водяным холодильником, собирая фракцию 49-52ºС. Выход около 36 г (78 %).

(СН₃)₃СОН+НСI→ (CH₃)₃CCI+H₂O.

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризуйте реакции прямого галогенирования; приведите примеры.

2. Какие реакции относятся к реакциям непрямого галогенирования; приведите примеры.

3. Хлорирующие агенты, используемые в реакциях непрямого галогенирования. В каких случаях целесообразно применять хлорен (PCl₃)?

4. Напишите основную и побочные реакции при получении ацетилхлорида непрямым хлорированием уксусной кислоты.

5. Что представляет собой ацетилхлорид; где он используется?

Лабораторная работа №2

Синтез иодоформа из ацетона

Цель:получение иодоформа из ацетона

Реактивы:ацетон – 4 г (5 мл); иод – 2 г; иодид калия – 4 г; гидроксид натрия, 10%-ный раствор.

Посуда и оборудование:стакан вместимостью 150 мл; воронка капельная.

Теоретические основы

Прямое галогенирование – замещение атома водорода галогеном, а также присоединение галогенов и галогеноводородов по месту разрыва кратных связей.

Прямое галогенирование осуществляют с помощью галогенов (Cl₂, Br₂, I₂) или смешанных галогенов (BrCl, FCl, ICl и т. д.).

Наличие карбонильной группы облегчает замещение водорода бромом и хлором, поэтому альдегиды и кетоны легко галогенируются. Галоген замещает водород у углеродного атома, находящегося в α-положении по отношению к карбонильной группе:

Экспериментальная часть

H₃C-CO-CH₃ + 3I₂ → CI₃-CO-CH₃+3HI,

CI₃-CO-CH₃+ NaOH → CHI₃+CH₃COONa.

Порядок выполнения работы

В стакан помещают 4 г иодида калия, приливают 7,5 мл дистиллированной воды и после растворения соли добавляют 2 г иода. К полученному раствору приливают 17,5 мл воды. Затем в реакционную массу вводят 5 мл ацетона и при перемешивании по каплям добавляют из капельной воронки 10%-ный раствор гидроксида натрия до исчезновения красноватой окраски раствора (приблизительно 4,5 мл).

Иодоформ, который при этом выпадает в виде жёлтого кристаллического осадка, через 30 мин отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают небольшим количеством воды и высушивают на воздухе.

Выход 0,93 г (90% от теоретического). Иодоформ (трииодметан) – твёрдое кристаллическое вещество жёлтого цвета со специфическим запахом и температурой плавления 119°С. Растворяется в этиловом спирте, диэтиловом эфире, хлороформе. В воде практически нерастворим, не перегоняется с водяным паром. Под действием света быстро гидролизуется раствором щёлочи, поэтому следует избегать сильнощелочной среды в процессе синтеза. pH раствора контролируют с помощью индикаторной бумаги.

УФ-спектр иодоформа приведён на рисунке 1.

Рисунок 1. УФ-спектриодоформа

Контрольные вопросы:

1. Что такое йодоформ?

2. Опишите физико-химически свойства йодоформа.

3. Для чего применяется йодоформ?

4. Какие методы определения йодоформа вы знаете?

5. Какой процесс происходит при стоянии йодоформа на свету?

6. На чем основано действие йодоформа на организм? Объясните с химической точки зрения?

Лабораторная работа №3

Синтез дибутилового эфира

Цель:получение дибутилового эфира

Реактивы: н-бутиловый спирт – 24,3 г (30 мл); серная кислота (ρ = 1,84 г/см³) – 3,4 мл; гидроксид натрия, 10%-ный раствор; хлорид кальция (безводный); хлорид натрия, насыщенный раствор; натрий металлический.

Посуда и оборудование: колбы круглодонные вместимостью 100 мл–2 шт.; двурогий форштос; капельная воронка; холодильник водяной; насадка Дина-Старка; масляная баня; дефлегматор; делительная воронка.

Теоретические основы

Реакциями алкилирования называют реакции, включающие замену атома водорода органического соединения алкильным радикалом. В зависимости от того, при каком атоме в молекуле происходит замещение водорода, различают N-, O- и C- алкилирование.

Независимо от природы реакционного центра субстрата и его строения, а также от строения алкилирующего агента во всех случаях процессы протекают по электрофильному механизму. На примере алкилирования гидроксипроизводных спиртами (в присутствии сильной минеральной кислоты) схема выглядит так:

AlkOH+H⁺ ↔ Alk-OH₂⁺,

Alk-OH₂⁺ ↔ Alk⁺+ H₂O,

Alk -OH+ Alk⁺ ↔ Alk-⁺OH-Alk ↔ Alk -O- Alk + H⁺.

Экспериментальная часть

2СН₃СН₂СН₂СН₂OН СН₃СН₂СН₂СН₂OСН₂СН₂СН₂СН₃ + H₂O.

Порядок выполнения работы

В круглодонную колбу, соединённую с помощью двурогого форштоса с капельной воронкой и насадкой Дина-Старка, снабжённой обратным холодильником, вносят 30 мл н-бутилового спирта и при перемешивании добавляют 3,4 мл концентрированной серной кислоты. В колбу опускают «кипелки» и медленно нагревают на колбонагревателе до слабого кипения. При температуре 91^ОС отгоняется тройная смесь: н-бутиловый спирт - вода - дибутиловый эфир. Дистиллят по мере накопления сливают из ловушки в мерный цилиндр, верхний слой, представляющий собой смесь спирта с эфиром, медленно возвращают в реакционную колбу через капельную воронку, а нижний - воду - собирают. Такой процесс многократно повторяют, пока не соберётся вода в количестве, рассчитанном по уравнению реакции. Добавление спирто-эфирной смеси из капельной воронки и отбор воды нужно производить медленно, не допуская перегревания и осмоления реакционной массы. После окончания реакции (примерно через 3 ч) содержимое колбы охлаждают, к нему осторожно приливают 20 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и всю смесь переносят в делительную воронку.

Там её промывают несколько раз 10%-ным раствором гидроксида натрия, затем водой и насыщенным водным раствором хлорида натрия (около 20 мл).

Продукт реакции сушат прокалённым хлоридом кальция, затем фильтруют и перегоняют из круглодонной колбы с небольшим дефлегматором. Сначала собирают фракцию с температурой кипения до 135°С, её отбрасывают, а в колбу вносят небольшой (с полгорошины) кусочек металлического натрия и отгоняют дибутиловый эфир, собирая фракцию с температурой кипения 140-145°С. Перегонку нельзя вести досуха, так как простые эфиры с кислородом воздуха образуют пероксиды, которые при нагревании взрываются.

Дибутиловый эфир (1-бутоксибутан)

– бесцветная жидкость, смешивается

с этиловым спиртом, диэтиловым

эфиром, в воде не растворяется.

Температура кипения 142,4°С,

= 0,6788 г/см³, = 1,4010.

ИK-спектр приведён на рисунке 2.

Рисунок 2. ИК-спектр дибутилового

Выход 12 г (55% от теоретического)

Контрольные вопросы:

1. Что такое алкилирование ?

2. По какому процессу происходит алкилирование ?

3. Опишите физико-химические свойства дибутилового эфира ?

4. В какие реакции вступает дибутиловый эфир ?

Лабораторная работа №4