Органический синтез. Быкова Н.Н - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Реактивы: спирт этиловый, спиртовой раствор хлоргидрата гидроксиламина (0,5 н), кислота уксусная ледяная, кислота
серная (конц.), раствор соляной кислоты (1 н), натрия карбонат (конц. раствор), кальция хлорид (насыщ. ратвор), раствор
гидроксида натрия (конц.), раствор хлорида железа (III).
Посуда и приборы: установка для синтеза этилацетата, установка для перегонки этилацетата, делительная воронка, мер-
ный цилиндр (25 см
3
), кипятильные камешки, капельная воронка, спиртовка, штатив с пробирками, лакмусовая бумага, ко-
ническая колба с притертой пробкой.
Общие положения
В органическом синтезе на основе карбоновых кислот получают амиды, нитрилы, ангидриды, галогенангидриды, слож-
ные эфиры и другие
производные. Эти реакции протекают по механизму нуклеофильного замещения гидроксила в карбоксильной группе с пере-
ходом углерода из
sp
2
-состояния в sp
3
и вновь в sp
2
-гибридное состояние.
Величина положительного заряда на углеродном атоме карбонильной группы в производных карбоновых кислот уменьшает-
ся в ряду: галогенангидрид – ангидрид – карбоновая кислота – сложный эфир. Это определяет не только активность
атома водорода в α-положении, но и способность группы к нуклеофильному замещению.
На реакции оказывают влияние нуклеофильность замещающей группы и пространственные факторы, например, в реак-
циях переэтерификации.
Важнейшим методом получения сложных эфиров является реакция этерификации – взаимодействие карбоновых кислот
со спиртами. Реакция протекает при каталитическом воздействии серной кислоты.
Наиболее легко вступают в реакцию первичные спирты и более сильные карбоновые кислоты. Реакция этерификации
обратима, поэтому для увеличения выхода продукта необходимо постоянно удалять из реакционной колбы продукты реак-
ции – сложный эфир и воду.
Методика выполнения работы
1. Синтез этилацетата.
В колбу налейте 5 см
3
этилового спирта и 5 см
3
концентрированной серной кислоты, а затем соберите установку для
синтеза.
Собранную установку покажите преподавателю или лаборанту и с их разрешения начинайте синтез.
В капельную воронку налейте смесь спирта и уксусной кислоты.
Колбу со смесью спирта и серной кислоты нагрейте на песчаной бане до температуры 140…150 °С и начинайте прили-
вать из капельной воронки смесь этилового спирта и уксусной кислоты с такой же скоростью, с какой отгоняются продукты
реакции. После окончания реакции (прекращение поступления отгона в приемник) содержимое приемника перелейте в дели-
тельную воронку, добавьте в нее концентрированный раствор соды для нейтрализации отогнанной, не вступившей в реак-
цию, уксусной кислоты. Промывку считают законченной, если не выделяются пузырьки углекислого газа.
Эфирный слой отделите и промойте от остатков спирта насыщенным раствором хлорида кальция, объем которого берут в
два раза меньше объема образовавшегося эфира.
Эфирный (верхний) слой перенесите в сухую коническую колбу с притертой пробкой и добавьте к нему 5…10 г безвод-
ного сульфата натрия (хлорида кальция) для удаления воды.
Соберите установку для перегонки этилацетата и отберите фракцию с температурой кипения 75…78 °С. Замерьте объ-
ем, вычислите массу полученного этилацетата и рассчитайте выход по отношению к теоретическому.
2. Качественная реакция на сложные эфиры.
К 1 см
3
пробы добавьте 2 см
3
раствора хлоргидрата гидроксиламина и 1 см
3
раствора гидроксида натрия. Смесь нагрей-
те до кипения и подкислите соляной кислотой до слабокислой реакции.
Добавьте к смеси несколько капель раствора хлорида железа (III).
При наличии сложного эфира наблюдается окрашивание раствора в темно-красный или фиолетовый цвет.
Примечание. Аналогично реагируют галогенангидриды кислот.
Установки для синтеза и перегонки демонтируйте, всю посуду помойте и сдайте рабочее место лаборанту, о чем дела-
ется отметка в журнале для лабораторных работ.
Контрольные вопросы
1. Какие меры техники безопасности следует соблюдать при получении этилацетата?
2. Сформулируйте правила образования названий карбоновых кислот и их производных по рациональной номенклату-
ре и номенклатуре ИЮПАК. Приведите примеры.
3. Укажите особенности строения молекул: а) муравьиной кислоты; б) уксусной кислоты; в) этилацетата; г) хлорангид-
рида уксусной кислоты; д) уксусного ангидрида; е) амида уксусной кислоты.
4. Напишите уравнения реакции получения всеми возможными способами: а) уксусной кислоты; б) этилацетата.
5. Охарактеризуйте химические свойства карбоновых кислот (на примере уксусной кислоты). Приведите уравнения реак-
ций, укажите условия:
а) образования солей, б) образования производных (ангидридов, галогенангидридов, сложных эфиров, амидов, нитрилов); в)
замещения атома водорода в α-положении к функциональной группе; г) декарбоксилирования.

Страницы