Thực hành hoá học hữu cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT C TỰ NHIÊN THỰ Ữ Ƣ ì ƣơ g, 08/2019 Ơ TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT HO HO HỌC T NHI N I N OẠN ƢU HU NH VẠN ONG C PHẠM TH H NG DU N TH C H NH H HỌC HỮU CƠ ì Dƣơ g, 08/2019 hương I I I I I I 1 1.2 I 2: I 3 P p s I 3: I I 5 33 P 6 s I : I P P 10 P 13 P 14 I : 18 18 18 19 I : I 20 i II I 22 I 22 22 22 23 24 25 I : HYDROCARBON 25 25 26 P ứ P ứ 27 27 rmanganat 27 P ứ 28 P ứ 29 P ứ P ứ ứ 29 30 I : 31 31 31 33 32 P ứ 33 I 4: ANCOL – PHENOL 34 34 34 P ứ P ứ s 36 36 ii P ứ d 37 37 I : ANDEHIT – CETON 39 39 P ứ P ứ P ứ P ứ P ứ P ứ s s 39 ehit 40 41 and 41 s 42 –dinitrophen I 6: AXIT CARBO 6.1 Tính axit c I – 43 I BOXYLIC 44 boxylic 44 P ứ 44 P ứ 45 s P ứ P ứ P ứ 46 etyl acetat 47 a 47 48 I : I 49 49 50 50 51 52 I : CARBOHIDRAT P ứ ứ P ứ P ứ 54 rat 54 s 55 s 56 58 I : AMINOAXIT – PROTEIN 59 iii P ứ 59 P ứ 59 9.3 P ứ 60 60 ứ P 60 ứ 62 B THÍ NGHI NG LỚN 63 I 63 I CƠ 63 LÝ THUY T 1.1 Kali pemanganat KMnO 63 1.2 Kali dicromat K2Cr2O7 64 II TỔNG HỢP AXIT BENZOIC 65 65 P nứ 65 65 65 2.5 Câu h i I 68 N NG TH NHÓM HYDROXY BẰNG HALOGEN 68 LÝ 68 P ứ 69 P ứ 71 P ứ 73 I CƠ II TỔNG HỢP ETYLBROMUA 74 74 P 2.3 Hóa ch nứ 74 74 ng c 74 77 I 78 Ơ 78 iv s 78 s 79 Ổ ỢP 80 80 P ứ 2.3 Hóa ch 80 ng c 81 81 82 I I I 83 Ơ 83 83 ứ P ứ P ứ 84 s 84 85 ỢP β –NAPHTOL DA CAM Ổ 85 85 P ứ 2.3 Hóa ch 86 ng c 86 86 88 I 89 Ơ 89 89 P ứ 90 ứ Ổ 2.1 2.2 P ỢP s 90 P 91 ứ 91 nứ 91 2.3 91 2.4 Ti 91 v 94 I BÀI : 94 Ơ 94 94 94 94 95 P Ổ ứ –NH2 95 ỢP 96 2.1 2.2 P 96 nứ 96 2.3 97 97 99 I I 100 vi Chương I KỸ THUẬT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC HỮU CƠ BÀI 1: NỘI QUY VÀ QUY TẮC LÀM VIỆC TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM HĨA HỌC HỮU CƠ 1.1 Nội quy phịng thí nghiệm hóa học hữu a) Phải nghiên cứu kỹ thí nghiệm tiến hành trước đến PTN - Đọc tài liệu hướng dẫn tham khảo tài liệu để nắm vững mục đích, yêu cầu, cách tiến hành thí nghiệm - Các thí nghiệm có chất độc hại phải dự kiến trước cách sử dụng phòng chống b) Khi tiến hành thí nghiệm - Phải cẩn thận thao tác tránh gây tai nạn, gây độc hại cho thân người xung quanh - Tuân thủ theo dẫn tài liệu hướng dẫn thực hành cán phụ trách PTN - Không tự ý làm thí nghiệm ngồi nội dung học - Không gây ồn ào, cười đùa ăn uống lúc tiến hành thí nghiệm - Khi có tai nạn xảy phải báo nhanh chóng với giảng viên, cán phụ trách PTN c) Phải giữ gìn hóa chất, dụng cụ khơng hư hỏng - Mỗi sinh viên phải có ý thức giữ gìn dụng cụ, tiết kiệm hóa chất q trình thực hành - Lấy hóa chất lượng ghi tài liệu, hóa chất dùng dụng cụ riêng - Sau lấy hóa chất xong phải để lọ vào vị trí cũ - Khơng để hóa chất dây bắn vào người khác - Hóa chất nơi đổ ngồi phải xử lý cách dọn - Rót hóa chất thải vào bình chứa dung mơi thải d) Đối với thí nghiệm chất độc phải ý - Lấy thật lượng hóa chất theo hướng dẫn - Điều chế vừa đủ dùng dừng thí nghiệm - Thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo an tồn, khơng để rị rỉ khí độc ngồi - Khi cần thiết phải thực tủ hút - Hủy chất độc hại sau thực xong thí nghiệm e) Tham gia đầy đủ có hiệu cao buổi thí nghiệm - Vắng thực hành phải xin phép thực hành bù - Không tự ý bỏ sớm f) Cuối buổi thí nghiệm - Làm nộp tường trình - Rửa dụng cụ - Xếp lại hóa chất gọn gàng, nơi quy định - Dọn vệ sinh - Kiểm tra tắt thiết bị điện nước trước rời PTN 1.2 Chuẩn bị thí nghiệm, làm đề cương tường trình thí nghiệm Trước làm thí nghiệm, sinh viên cần phải chuẩn bị trước đề cương thí nghiệm, đọc vấn đề lý thuyết liên quan đến thí nghiệm tìm hiểu tính chất chất ban đầu, sản phẩm để hiểu rõ cách làm việc, chuẩn bị tường trình theo mẫu quy định, bổ sung thêm tượng quan sát thực tế, kỹ thí nghiệm, kinh nghiệm để thí nghiệm thành cơng MẪU 1: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM LƯỢNG NHỎ Tên thí nghiệm:……… Tên thí nghiệm … Mục đích thí nghiệm … Cách tiến hành thí nghiệm … Hiện tượng … Giải thích viết phương trình … Chú ý … Đánh giá giáo viên: MẪU 2: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI TỔNG HỢP HỮU CƠ Bài số:……… Tên tổng hợp:……… Mục đích thí nghiệm Phản ứng Phản ứng phụ Tính chất, khối lượng chất ban đầu chất cuối + N N NH2 + NaNO2 + 2HCl 0-5oC + 2H2O + 2NaCl SO3 SO3Na Diazoni OH ONa + NaOH + N N + H2O NaO HO + NaO3S N N SO3 2.3 Hóa chất dụng cụ Hóa chất Axit sunfanilic β – Naphtol NaNO2 NaOH 2N NaOH 5% HCl đậm đặc NaCl Số lượng gam 1,4 gam gam mL 16 mL 2,5 mL gam Dụng cụ Cốc 250 mL Cốc 100 mL Ống đong 50 mL Phễu lọc hút chân không Hệ thống lọc áp suất Thau nhựa Giấy lọc Nhiệt kế 100oC Số lượng 1 1 1 2.4 Tiến hành thí nghiệm 2.4.1 Sơ đồ thí nghiệm 86 gam axit sunfanilic mL dd NaOH N gam NaNO2 10 mL H2O Phản ứng 2,5 mL HCl đặc Làm lạnh 1/3V dd NaNO2 2/3V dd NaNO2 0-5oC phút Phản ứng 16 mL dd NaOH 5% 1,4 gam -naptol Tinh thể diazoni Phản ứng gam NaCl Khuấ y 30 phút Làm lạnh 60 phút Lọc, rửa Kế t tinh lại Cân tính hiệu suất SẢN PHẨM 2.4.2 Tiến hành thí nghiệm  Hịa tan gam axit sunfanilic mL dung dịch NaOH 2N cốc 100 mL  Hòa tan gam NaNO2 10 mL nước cốc nhỏ, xong đổ 2/3 thể tích lượng dung dịch NaNO2 vào cốc lớn 100 mL 87  Làm lạnh hỗn hợp đến gần 0–50C cách ngâm cốc vào hỗn hợp nước đá– muối  Thêm từ từ vào 1,5 mL HCl đặc giữ nhiệt độ 0–50C Khuấy đều, đợi khoảng phút thêm từ từ 1mL HCl đặc  Sau thêm tiếp từ từ 1/3 thể tích NaNO2 cịn lại cho vừa đủ tới thử với giấy KI tẩm hồ tinh bột có màu xanh Tinh thể muối diazoni  Hòa tan 1,4 gam β–naphtol vào 16 mL NaOH 5% cốc 250 mL khác làm lạnh vừa khuấy vừa rót hỗn hợp vào dung dịch Tiếp tục khuấy 30 phút  Thêm gam NaCl khuấy đều, ngâm cốc chậu đá thêm  Lọc kết tủa phễu lọc áp suất kém, rửa vài mL nước lạnh, ép khô sấy ngồi khơng khí  Có thể kết tinh lại nước–etanol: o Hịa tan sản phẩm thơ với lượng nước sơi o Lọc nóng để dung dịch lọc nguội dần đến 70–80oC o Cho thêm 10 mL etanol làm lạnh hỗn hợp o Sản phẩm tách dạng tinh thể óng ánh β–naphtol da cam tinh thể màu vàng da cam sáng, tan tốt nước, phẩm nhuộn len, lụa, da, gỗ giấy cơng nghiệp  Cân tính hiệu suất 2.5 Câu hỏi Vì phải hịa tan axit sunfanilic β–naphtol vào dung dịch NaOH ? Tại phải làm lạnh hỗn hợp phản ứng diazo hóa nhiệt độ 0–5oC? Để thử NaNO2 dư phải dùng giấy KI/hồ tinh bột Hãy nêu tượng để nhận biết, viết phương trình phản ứng Vì phải thực phản ứng ghép pH = 8,5–9,0 ? Hãy nêu cách tinh chế β–naphtol da cam 88 BÀI : PHẢN ỨNG THỦY PHÂN DẦU THỰC VẬT I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Khái niệm Dầu thực vật hay dầu mỡ glycerit axit béo no hay không no mạch chứa từ đến 21 nguyên tử carbon Công thức chung sau: Các axit béo dầu mỡ chủng loại không nhiều lắm, chủ yếu chất sau: - Axit caproic C6 CH3(CH2)4COOH -Axit caprilic C8 CH3(CH2)6COOH - Axit capric C10 CH3(CH2)8COOH - Axit lauric C12 CH3(CH2)10COOH - Axit myristic C14 CH3(CH2)12COOH - Axit panmitic C16 CH3(CH2)14COOH - Axit stearic C18 CH3(CH2)16COOH - Axit oleic có nối đơi C18 CH3(CH2)7CH=CH-(CH2)7COOH - Axit linoleic có hai nối đơi C18 CH3(CH2)4CH=CH-CH=CH-(CH2)7COOH - Axit ricinoleic C18 có hai liên kết đơi nhóm hydroxy (OH) Những liên kết đơi bị oxy hóa tác dụng ánh sáng, nhiệt độ,… thành sản phẩm phân hủy andehit, axit có mạch carbon ngắn thường có mùi khó chịu Dầu dừa: Ép từ cùi dừa (coco nucifera) loại mọc nhiều ven biển Thái Bình Dương, Châu Phi nước ta Dầu dừa có tỷ trọng 0,86–0,90 15oC, số xà phịng 250–260, số iod 8–9, chất khơng xà phịng hóa 0,1–0,3%, chất khơng xà phịng hóa 0,1–0,3% Thành phần axit béo dầu dừa sau: 89 Caproic 0,5% Panmitic 0,2% Lauric 48,0% Caprilic 8,0% Oleic 6,0% Myristic 17,0% Capric 7,0% Linoleic 2,3% Stearic 2,0% Panmitic 9,0% Dầu lạc (dầu đậu phộng) lấy từ nhân lạc (Arachis hypogaea) có tỷ trọng 15oC 0,92, số xà phòng 185–193, số iod 83–95 Thành phần axit béo dầu lạc sau: Oleic 60,6% Panmitic 6,3% Gadoleic 3,3% Linoleic 21,6% Stearic 4,9,0% Lignoseric 2,6% Chất không xà phịng hóa 0,1–1,0% 1.2 Phản ứng thủy phân Phản ứng thủy phân dầu thực vật hay gọi phản ứng xà phịng hóa phản ứng thuận nghịch Đây phản ứng thủy phân liên kết este Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào cấu tạo axit ancol tạo thành, este axit mạch ngắn dễ phân hủy axit mạch dài Phản ứng thủy phân este thực môi trường axit môi trường kiềm 1.3 Cơ chế phản ứng thủy phân este Trong môi trường axit dùng chất vô H2SO4, HCl tốc độ chậm môi trường kiềm      H2 O             + H      R'OH     Trong môi trường kiềm dùng KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2: O R C O OR' + OH R O C O O R' H R C O + R'OH 90 II TỔNG HỢP XÀ PHÒNG 2.1 Mục tiêu phản ứng Tổng hợp xà phịng phản ứng thủy phân chất béo mơi trường kiềm (phản ứng xà phịng hóa) 2.2 Phương trình phản ứng 2.3 Hóa chất dụng cụ Hóa chất Số lượng Dụng cụ Số lượng Dầu dừa hay dầu đậu phộng 25 gam Cốc 250 mL Dung dịch NaOH 25% 10 mL Phễu Buchner Dung dịch NaCl bão hịa 100 mL Bình nón 250 mL Bếp cách thủy Sinh hàn khơng khí 2.4 Tiến hành thí nghiệm 2.4.1 Sơ đồ thí nghiệm * Sơ đồ thí nghiệm 1: 91 2.4.2 Tiến hành thí nghiệm Cách 1:  Cho 15 gam dầu ăn vào bình cầu 250 mL, thêm 25 mL ancol etylic C2H5OH  Lắp sinh hàn khơng khí đun cách thủy đến hỗn hợp tan  Thêm vào 100 mL dung dịch NaOH 25% đun sôi 30 phút dung dịch đồng thể  Đổ toàn hỗn hợp vào 100 mL dung dịch NaCl bão hịa nóng Để nguội, muối natri axit béo (xà phịng) khó tan dung dịch muối ăn bão hòa kết tủa, glicerol tan nước  Lọc lấy xà phòng phễu buchner, thu lấy xà phịng làm khơ ngồi khơng khí 92  Nếu xà phòng sền sệt, cho vào bát sứ, đun cách thủy cho bớt nước Vừa đun vừa khuấy khối dẻo quánh  Đóng bánh để nguội, xà phịng đóng rắn lại  Đánh giá sơ chất lượng sản phẩm, trạng thái, màu sắc mùi * Sơ đồ thí nghiệm 2: 2.4.2 Tiến hành thí nghiệm Cách 2:  Cho 25 gam dầu dừa vào cốc 500 mL, sau đổ từ từ 50 mL dung dịch NaOH 10% vào dầu dừa  Đun cách thủy khuấy 1giờ 30 phút 93  Sau phản ứng kết thúc, cho vào hỗn hợp phản ứng 200 mL dung dịch NaCl bão hòa (70 g NaCl/200 mL nước đun nhẹ cho tan hết)  Khuấy đều, làm nguội, xà phòng tách lớp  Sau lọc chân khơng qua phễu buchner thu lấy sản phẩm 2.5 Câu hỏi RCO- chất béo thường gốc axit ? Phản ứng thủy phân este xúc tác bazơ phản ứng thuận nghịch hay phản ứng chiều Giải thích ? Vì cho thêm dung dịch bão hịa NaCl q trình tổng hợp xà phịng ? BÀI : PHẢN ỨNG ACETYL HĨA AMIN THƠM I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Khái niệm Phản ứng acyl hóa q trình thay ngun tử H nhóm chức (–OH, –NH2, hydrocarbon thơm,…) nhóm acyl ( ) Nếu R = –CH3, ta có phản ứng acetyl hóa Amin thơm acetyl hóa tác nhân acetyl hóa khác như: acetyl clorua CH3COCl, anhydrit acetic (CH3CO)2O hay axit acetic CH3COOH 1.2 Acetyl hóa acetyl clorua Amin bậc bậc phản ứng mãnh liệt với acetyl clorua tạo thành sản phẩm acetyl hóa muối amin clohydrat () 2Ar–NH2 + CH3COCl   ArNHCOCH3 + Ar N H3Cl(  ) Nhưng acetyl clorua khó sử dụng tính hút ẩm mạnh dễ dàng phân hủy Thông thường, phương pháp dùng để điều chế dẫn xuất benzo arylsulfo amin thơm 94 1.3 Acetyl hóa anhydrit acetic Acetyl hóa amin bậc anhydrit acetic xảy nhanh chóng với hiệu suất cao cho sản phẩm lần acetyl hóa Nếu đun nóng lấy lượng dư nhiều anhydrit acetic tạo dẫn xuất hai lần acetyl hóa Ar–NHCOCH3 + (CH3CO)2O   Ar–N(COCH3)2 + CH3COOH Amin với nhóm lớn phản ứng chậm với anhydrit acetic, có axit sunfuric đặc làm xúc tác phản ứng xảy nhanh chóng Ví dụ: Khi cho anhydrit acetic tác dụng trực tiếp amin dung mơi, tất chất bẩn amin diện sản phẩm Để tránh điều đó, amin hòa tan nước chứa lượng axit clohydric, thêm vào đượng lượng anhydrit acetic, sau thêm natri acetat để trung hòa axit clohydric hỗn hợp khuấy Amin tự vừa phóng thích acetyl hóa 1.4 Acetyl hóa axit acetic Đây thuộc loại phản ứng thuận nghịch     Cân chuyển sang chiều thuận cách chưng cất loại nước dùng dư hai tác chất 1.5 Phản ứng acetyl hóa dùng để bảo vệ nhóm amino –NH2 95 Ví dụ 1: Khi nitro hóa anilin hỗn hợp axit nitric axit sunfuric, phần anilin bị phá hủy oxy hóa axit nitric Để có hiệu suất cao hơn, anilin acetyl hóa thành acetanilid Nitro hóa acetanilid cho p–nitroacetanilid, thủy phân p– nitroacetanilid cho p–nitroanilin Phản ứng acetyl hóa dùng để giảm hoạt nhóm amin (–NH2), muốn có sản phẩm lần Ví dụ 2: Brom hóa trực tiếp anilin cho 2,4,6–tribromoanilin, muốn có sản phẩm lần anilin acetyl hóa cho acetanilid, brom hóa acetanilid cho p– bromoacetanilid sau thủy phân p–bromoacetanilid cho p–bromoanilin II TỔNG HỢP ACETANILID 2.1 Mục đích thí nghiệm 96 Tổng hợp acetanilid dựa phản ứng acetyl hóa anilin sử dụng tác nhân acetyl hóa anhydrit acetic 2.2 Phương trình phản ứng Anhydrit acetic chất lỏng khơng màu, d20 = 1,081 g/mL, t so =139oC, mùi giống axit acetic, tan chậm nước axit acetic Acetanilid: chất rắn kết tinh vẩy trắng, độ tan nước 0oC (0,53 g/100g nước) 100oC (5,0g/100g nước), t onc =114oC 2.3.Hóa chất dụng cụ Hóa chất Số lượng Dụng cụ Số lượng Anilin 6,7 mL Pipet 10 mL 02 HCl đặc 6,1 mL Becher 500 mL 02 Anhydrit acetic 8,5 mL Becher 100 mL 01 Than hoạt tính gam Thiết bị lọc chân không 01 Natri acetat 11 gam Phễu thủy tinh 01 Nước đá 100 gam Phễu buchner 01 Ống đong 250 mL 01 Giấy lọc 04 Nước cất 2.4 Tiến hành thí nghiệm 2.4.1 Sơ đồ thí nghiệm 97 2.4.2 Tiến hành thí nghiệm  Dùng ống đong 250 mL lấy 150 mL nước cho vào becher 500 mL  Dùng pipet lấy 6,1 mL HCl đặc cho vào becher có chứa nước (cẩn thận cho thật chậm HCl vào nước) 98  Tiếp tục dùng pipet khác lấy 6,7 mL anilin cho vào becher có chứa nước axit  Khuấy anilin tan hồn tồn (nếu dung dịch có màu thêm khoảng gam than hoạt tính vào tiến hành đun khuấy 60–70oC phút)  Hỗn hợp sau đem lọc thiết bị lọc áp suất chân không  Thêm 8,5 mL anhydrit acetic vào nước lọc, khuấy mạnh đổ nhanh dung dịch natri acetat (pha 11 gam natri acetat vào 35 mL nước) vào becher  Khuấy mạnh làm lạnh nước lạnh, sau lọc thiết bị lọc chân khơng thu acetanilid thơ  Acetanilid thơ sau tinh chế theo bước sau: o Đun sôi khoảng 120 mL nước becher 250 mL o Khi nước sôi, cho acetanilid thô vào khuấy o Tiếp tục đun acetanilid tan hết o Để dung dịch nguội tiếp tục khuấy o Sau dung dịch nguội, tiến hành làm lạnh nước đá, sau đem lọc thiết bị lọc chân không, sấy khô thu acetanilid tinh  Cân tính hiệu suất 2.5 Câu hỏi Viết phương trình phản ứng xảy ? Khi anilin có lẫn chất bẩn, tất chất bẩn anilin diện sản phẩm Nêu cách khắc phục ? Cho biết vai trị than hoạt tính ? Cho biết vai trò natri acetat ? Trình bày cách tính hiệu suất phản ứng ? Có thể thay anhydrit acetic tác chất ? Mức độ phản ứng chất so với anhydrit acetic ? Cho biết thành phần hỗn hợp sau phản ứng ? Tại phải khuấy làm lạnh sau thực xong phản ứng ? 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thị Anh Đào, Đặng Văn Liếu Thực hành hóa học hữu NXB Đại học Sư phạm, 2005 [2] Trần Thị Việt Hoa, Phạm Thành Quân, Trần Văn Thạnh Kỹ thuật thực hành tổng hợp hữu NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2012 [4] Thái Dỗn Tĩnh Thực hành hóa học hữu Tập 1, NXB Giáo dục, 1983 [5] Nguyễn Văn Tịng Thực hành hóa học hữu Tập 2, NXB Giáo dục, 1997 [6] Nguyễn Thị Thuận, Nguyễn Minh Thảo, Văn Ngọc Hướng, Nguyễn Thị Huệ, Nguyễn Hữu Định Thực tập hóa học hữu cơ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2001 [7] Nguyễn Lê Tuấn, Hoàng Nữ Thùy Tiên, Nguyễn Thị Việt Nga Giáo trình thực hành hóa học hữu ĐH Quy Nhơn, 2009 [8] Phan Kim Anh, Nguyễn Bình Kha, Hồng Minh Hảo Giáo trình thí nghiệm hóa hữu ĐH Lạc Hồng, 2015 [9] Một số hình ảnh tài liệu lấy từ nguồn internet 100 ... THÍ NGHIỆM HĨA HỌC HỮU CƠ BÀI 1: NỘI QUY VÀ QUY TẮC LÀM VIỆC TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM HĨA HỌC HỮU CƠ 1.1 Nội quy phịng thí nghiệm hóa học hữu a) Phải nghiên cứu kỹ thí nghiệm tiến hành trước đến... ngồi - Khi cần thiết phải thực tủ hút - Hủy chất độc hại sau thực xong thí nghiệm e) Tham gia đầy đủ có hiệu cao buổi thí nghiệm - Vắng thực hành phải xin phép thực hành bù - Không tự ý bỏ sớm... Tuân thủ theo dẫn tài liệu hướng dẫn thực hành cán phụ trách PTN - Khơng tự ý làm thí nghiệm ngồi nội dung học - Không gây ồn ào, cười đùa ăn uống lúc tiến hành thí nghiệm - Khi có tai nạn xảy