tổng hợp hợp chất hóa hữu cơ

Bài 1: Tổng hợp Trefol (Isoamyl salixylat) GV hướng dẫn: Th.S Huỳnh Thị Việt Hà Họ tên: Ngô Mạnh Linh MSSV: 08097421 Lớp: DHHD4 Nhóm: Ngày thực hành: 16 – – 2011 Điểm Lời phê Cơ sở lý thuyết: Phản ứng ester hóa: RCOOH + R’OH ƒ RCOOR’ + H2O Phản ứng ester hóa phản ứng không thuận nghịch Vì bình thường đạt trạng thái cân hiệu suất ester không vượt 66,7% Tuy nhiên người ta chuyển dịch cân theo chiều thuận cách: - Dùng dư chất tham gia phản ứng, có nghĩa tăng nồng độ chất phản ứng Thông thường dùng dư ancol - Giảm nồng độ chất tạo thành phản ứng cách cất loại nước ester khỏi hỗn hợp Đặc biệt người ta dùng xúc tác để thúc đẩy phản ứng axít sunfuric, nhựa trao đổi ion, muối axít kim loại Phản ứng thực hành : Sản phẩm chất lỏng không màu có mùi hoa phong lan, cỏ ba không tan nước, tan tốt ete, cồn Sản phẩm có mùi ổn định, bền hóa học, dùng phổ biến để phối hương cho dầu gội, xà phòng tắm, chất tẩy rửa dạng lỏng Nhiệt độ sôi 276 – 277 oC 760 mmHg Quy trình thí nghiệm: axit salyxilic axit sunfuric (cho từ ống sinh hàn) đá bọt axit sunfuric Bình cầu Đun sôi nhẹ h Để nguội 10 ml nước cất Phễu chiết Bỏ nước 10 ml Na2CO3 Phễu chiết Bỏ dd Quỳ đỏ Quỳ xanh Rửa = nước g MgSO4 đá bọt Erlen (lắc nhẹ) Bình cầu có sinh hàn Đun sôi 30 ph đá bọt Bình chưng cất Claisen Thu phân đoạn có ts = 270 – 280 oC Cân tính hiệu suất giọt Lọ kín tối màu 0,5 ml dung dịch Fe3+ 10 ml cồn 96o Màu nâu Nhận xét màu & mùi dd axit salyxilic Sinh hàn hồi lưu Bình cầu Hình 1.1: Hệ thống sinh hàn hồi lưu Nhiệt kế 300oC Sinh hàn bóng nhám 24/29 Ống chữ T Co cổ 24/26 Bình cầu Bếp điện + lưới amiăng Hình 1.2: Hệ thống chưng cất Claisen Hình 1.3: Phễu chiết Lịch trình thí nghiệm: Thời gian h 40 h 40 h 50 h 55 h 58 h 01 h 03 h 05 h 07 h 12 h 14 h 17 h 21 h 23 h 34 h 43 h 10 Nội dung Bắt đầu đun bình cầu Kết thúc đun Dung dịch thu có màu vàng nhạt, mùi chua nhẹ Cho vào phễu chiết chứa sẵn 10 ml nước cất Chiết bỏ phần nước Cho 10 ml dd Na2CO3 (lần 1) Thấy có sủi trắng đục phân lớp Trên dd sản phẩm, dd trắng đục Thử quỳ  đỏ Cho 10 ml dd Na2CO3 (lần 2) thử quỳ  đỏ Cho 10 ml dd Na2CO3 (lần 3) Sủi trắng hơn, dd suốt dần Thử quỳ  đỏ Cho 10 ml dd Na2CO3 (lần 4) Dd suốt thử quỳ  đỏ Cho 10 ml dd Na2CO3 (lần 5) thử quỳ  hồng nhạt Cho 10 ml dd Na2CO3 (lần 6) thử quỳ  không đổi màu Cho 10 ml dd Na2CO3 (lần 7) thử quỳ  xanh nhạt Cho vào Erlen có sẵn mg MgSO4 khan Gạn sản phẩm vào bình cầu Bắt đầu đun sôi Có tượng sôi Hết thực hành Tắt bếp, để bình cầu kín Báo cáo kết thí nghiệm: Dung dịch cuối có màu vàng nâu mùi chua nhẹ Chưa tinh chế sản phẩm cuối nên tính hiệu suất đánh giá cảm quan Trả lời câu hỏi rút từ thực hành: 1) Vai trò axit sunfuric phản ứng? Axit sunfuric có tác dụng xúc tác phản ứng este hóa, nồng độ cao lại làm giảm khả phản ứng, xảy trình tạo ionoxoni ancol, mà ion oxoni khả kết hợp với nguyên tử C nhóm carboxyl 2) Tại phải rửa dd sản phẩm với dd Na2CO3 đạt độ kiềm nhẹ thử quỳ ? Để trung hòa hết lượng axit sunfuric lại dd sản phẩm, không cho xúc tác cho phản ứng tạo sản phẩm phụ bước tinh chế sau 3) Tại phải cho MgSO4 khan vào dung dịch sản phẩm? MgSO4 khan có tính háo nước nên cho vào để hút nước (sinh trong phản ứng ester hóa) có lẫn sản phẩm 4) Tại đun sôi lại phải thêm vài viên đá bọt vào ? Khi đun sôi dung dịch chất phản ứng, ta thêm vài viên đá bọt vào hỗn hợp dung dịch, thành phần đá bọt oxit nhôm oxit silic, nên có tác dụng phân tán nhiệt làm dung dịch sôi nhiệt độ ổn định 5) Làm để nhận biết axit salixylic lẫn sản phẩm ? Lấy giọt sản phẩm isoamyl salixylat cho vào dung dịch Fe3+ loãng Nếu có kết tủa màu nâu xuất chứng tỏ dd sản phẩm isoamyl salixylat lẫn vết axit salixylic Do xảy phản ứng sau: Phản ứng đòi hỏi môi trường phải thật trung tính Nếu axit quá, màu kết tủa khó xuất Nếu kiềm luôn có kết tủa sắt (III) hidroxit màu nâu làm khó nhận màu Bài 3: Tổng hợp Isoamyl Acetat GV hướng dẫn: Th.S Huỳnh Thị Việt Hà Họ tên: Ngô Mạnh Linh MSSV: 08097421 Lớp: DHHD4 Nhóm: Ngày thực hành: 23– – 2011 Điểm Lời phê Cơ sở lý thuyết: Phản ứng tổng hợp: Sản phẩm chất lỏng không màu có mùi, vị trái chuối, tan nước, tan axeton, chloroform, tan vô hạn ete, etanol, etyl axetat, ancol isoamylic Sản phẩm có mùi ổn định, bền hóa học, thường dùng thực phẩm dược phẩm Quy trình thí nghiệm: 30 ml ancol isoamylic viên đá bọt 40 ml axit axetic Bình cầu + sinh hàn hồi lưu 2,5 ml axit sunfuric đđ Đun sôi 1,5 h Để nguội Lắc 50 ml nước lạnh Phễu chiết 10 ml Na2CO3 10% Phễu chiết Quỳ đỏ phút Bỏ dd Quỳ xanh Rửa = 40 ml nước g MgSO4 khan đá bọt Bỏ nước Erlen (lắc nhẹ) Bình chưng cất Claisen 10 ml dd NaCl bão hòa Thu phân đoạn có ts = 138 – 141 oC Làm lạnh Cân tính hiệu suất 0,5 ml 10 ml cồn 96o Nhận xét màu & mùi Sinh hàn hồi lưu Bình Wutz Bếp điện + lưới amiăng Hình 3.1: Hệ thống sinh hàn hồi lưu 10 Lọ kín tối màu Lịch trình thí nghiệm: Thời gian h 40 12 h 10 12 h 31 13 h 55 14 h 21 Nội dung Bắt đầu đun hệ thống chiết Soxhlet Lấy dd có màu vàng nhạt Tiến hành chưng cất thường dd bình cầu màu đỏ đậm  ngừng đun Thu hồi 125 ml ete dầu hỏa Sản phẩm có phân lớp Dưới lỏng – đỏ đậm Không tiến hành thí nghiệm dụng cụ sắc ký cột Báo cáo kết thí nghiệm: Chưa tinh chế sản phẩm cuối nên tính hiệu suất đánh giá cảm quan Trả lời câu hỏi rút từ thực hành: 1) Tại phải dùng dung môi ete dầu hỏa? Bởi bixin chuỗi hydrocacbon dài có tính phân cực yếu mà ete dầu hỏa chất không phân cực nên ete dầu hỏa dung môi tốt để hòa tan bixin 2) Vai trò hệ thống chiết Soxhlet? Trong trình chưng cất dung môi ete – dầu hỏa từ bình cầu bên liên tục bay hơi, bay lên gặp lạnh ống sinh hàn, dung môi ngưng tụ trở lại rơi xuống lại soxhlet, làm thể tích dung môi chiết soxhlet tăng lên Khi lượng dung môi soxhlet vượt qua mức ống cong ống dẫn dung môi cũ soxhlet ( chứa bixin tách ) chảy bình cầu Vì bixin có nhiệt độ bay cao nên lại bình cầu, ete – dầu hỏa lại bay tuần hoàn trở lại liên tục để tiếp tục tách bixin từ hạt điều 3) Tại phải tiến hành đun cách thủy? Quá trình chưng cất phải tiến hành đun cách thủy dung môi ete – dầu hỏa dễ bay dễ cháy Nhiệt độ trình đun cách thủy cần khoảng 60 – 70 oC dung môi ete – dầu hỏa bay 18 Bài 12: Tách Cafein từ phế liệu chè GV hướng dẫn: Th.S Huỳnh Thị Việt Hà Họ tên: Ngô Mạnh Linh MSSV: 08097421 Lớp: DHHD4 Nhóm: Ngày thực hành: 25 – – 2011 Điểm Lời phê Cơ sở lý thuyết: Cafein loại ankaloit có công thức hóa học C 8H10N4O2 (1,3,7trimethylpurine-2,6-dione), có nhiều chè, có tác dụng kích thích hệ thần kinh, tăng cường hoạt động bắp, giảm mệt mỏi lợi tiểu Có thể tách lấy cafein từ phế liệu chè Cafein có nhiệt độ nóng chảy Tnc = 234 – 235oC, phổ tử ngoại (trong etanol) có cực đại 220 276 nm Phổ hồng ngoại có pic dao động hóa trị nhóm C=O 1650 – 1700 cm-1 19 Trong tự nhiên ankaloit tồn dạng tự do, thường chúng tồn dạng muối với axit hữu axit tactric Để tách ankaloit thông thường người ta chuyển hóa ankaloit dạng muối dạng bazo tự cách tẩm nguyên liệu với kiềm (như nước vôi trong, dung dịch amoniac ), sau dùng dung môi hữu cloroform để chiết chúng Quy trình thí nghiệm: 28 g trà khô Bình cầu + sinh hàn hồi lưu 250 ml nước vôi Đun sôi 2,5 – h Erlen Lọc nóng Chiết lần 40 – 40 – 40 ml Cloroform Phễu chiết bỏ phần dd lấy phần dd 10 g Na2SO4 khan Erlen Bình chưng cất Claisen + cách thuỷ thu hồi dung môi đun cạn Nước Bình chưng cất lọc than 20 Than hoạt tính làm lạnh = nước đá kết tủa Phễu Bucne làm khô = không khí Cân, tính hiệu suất Xác định Tnc (oC) Sinh hàn hồi lưu Bình cầu Hình 12.1: Hệ thống sinh hàn hồi lưu 21 Ống chữ T Sinh hàn bóng nhám 24/29 Co cổ 24/26 Bình cầu Hình 12.2: Chưng cất đun cách thủy Hình 12.3: Phễu chiết Lịch trình thí nghiệm: Thời gian 13 h 00 15 h 10 15 h 40 15 h 57 16 h 10 Nội dung Cho 28 g trà khô + 250 ml nước vôi vào bình cầu tiến hành đun sôi hồi lưu có ống sinh hàn Lấy dd lọc bã 180 ml Chiết Cloroform (CHCl3) lần lần 40 ml Làm khan dd sản phẩm Na2SO4 Hết thực hành Lưu dd lại để buổi sau làm tiếp 22 Báo cáo kết thí nghiệm: Chưa tinh chế sản phẩm cuối nên tính hiệu suất đánh giá cảm quan Trả lời câu hỏi rút từ thực hành: 1) Tại phải cho nguyên liệu vào nước vôi trong? Vì cafein loại ankaloit tồn dạng muối kết hợp với axit hữu nên muốn tách cafein được, người ta phải chuyển ankaloit dạng muối dạng bazơ tự cách ngâm nguyên liệu vào dung dịch kiềm nước vôi 2) Tại phải chiết cloroform? Cafein loại chất có tính bazơ dễ tác dụng với alkyl halogenua cloroform (CHCl3) Vì cloroform dùng làm dung môi để chiết 3) Tại phải kết tinh lại nước than hoạt tính? Than hoạt tính có diện tích bề mặt riêng lớn hấp phụ chọn lọc lượng dung môi cloroform lại có sản phẩm Caffein chất phân cực yếu nên dễ tách khỏi nước làm lạnh 23 Bài 5: Tổng hợp màu Parared GV hướng dẫn: Th.S Huỳnh Thị Việt Hà Họ tên: Ngô Mạnh Linh MSSV: 08097421 Lớp: DHHD4 Nhóm: Ngày thực hành: 30 – – 2011 Điểm Lời phê Cơ sở lý thuyết: Trong tổng hợp chất màu azo, người ta thực phản ứng ghép ion diazoni vào hợp chất thơm Thực chất phản ứng phản ứng electrophin vào nhân thơm Trong phản ứng này, ion diazo gọi cấu tử diazo, hợp chất thơm phenol, amin gọi cấu tử azo, sản phẩm sinh có chứa nhóm –N=N– gọi hợp chất azo Phản ứng tổng hợp Parared sau: β-naphtol p-nitroanilinclorua 24 Quy trình thí nghiệm: 1,5 g p-nitroanilin g β-naphtol 25 ml HCl đđ Bercher (1) 25 g ml NaOH 5% Bercher (3) g NaNO2 25 ml nước khuấy khuấy Bercher (2) làm lạnh  - 5oC làm lạnh  - 5oC Khuấy điều chỉnh pH Khuấy (20 phút) lọc hút as thấp thu sản phẩm + 15 ml Cồn Lịch trình thí nghiệm: Thời gian 14 h 10 14 h 17 14 h 23 14 h 28 14 h 45 15 h 10 15 h 20 15 h 23 Nội dung Cho g β-naphtol + 25 ml NaOH 5%  màu xanh lam (dung dịch 3) Cho g NaNO2 vào ml nước  vàng cam (dung dịch 2) Cho 1,5 g p-nitroanilin + 25 ml HCl đđ  màu cam nhạt Cho dd vào dd Cho dd vào dd 1+2  Quan sát thấy xuất kết tủa màu nâu đỏ Khấy  màu đỏ tươi (đậm) Ngâm cách thủy 45oC, khuấy Lọc sản phẩm áp suất thấp (lần 1) Cho sản phẩm vào 15 ml Cồn 25 15 h 27 15 h 40 16 h 10 Lọc sản phẩm áp suất thấp (lần 2) Đem sản phẩm vào tủ hút làm khô Cân sản phẩm, tính hiệu suất Báo cáo kết thí nghiệm: Sản phẩm có màu đỏ tươi, mùi sáp ngai ngái Khi tay dính vết màu sản phẩm ta rửa cồn etylic Khối lượng parared tổng hợp = 2,8 gam (0.0089 mol) Số mol p-nitroanilin = 0.0109 mol; số mol NaNO = 0.029 mol; số mol β-naphtol = 0.014 mol (HCl dùng dư) Phản ứng theo tỷ lệ 1:1nên hiệu suất tính theo pnitroanilin Hiệu suất phản ứng tổng hợp màu Parared: H= n p- nitroanilin _ phan _ ung n p- nitroanilin _ ban _ dau = 0, 0089 = 81, 65% 0.0109 Trả lời câu hỏi rút từ thực hành: 1) Viết phản ứng theo giai đoạn thí nghiệm? Cho dung dịch (dd NaNO2) vào dung dịch (dd p-nitroanilin + HCl đđ): (1) Phản ứng dung dịch (β-naphtol + NaOH 5%): (2) Cho tiếp dung dịch vào dung dịch 1+2, xảy phản ứng tạo màu parared: (3) parared 26 2) Tại lại phải điều chỉnh pH phản ứng cho ổn định? Ở phản ứng (1), điều chỉnh pH mức 4-5 Ở phản ứng (2) (3), điều chỉnh pH mức 8-9 Vì phản ứng xảy ghép nối vòng bezen nên có nhiều vị trí xảy phản ứng làm sinh sản phẩm phụ Vì cần điều chỉnh pH cách ổn định quanh giá trị xác định để độ chọn lọc sản phẩm mong muốn cao 3) Tại phản ứng diazoni hóa lại diễn nhiệt độ thấp (0 – 5oC)? Vì muối diazoni sinh không bền, dễ phân hủy, trình tăng nhiệt độ tăng Mặt khác, phản ứng diazo hóa phản ứng tỏa nhiệt nên việc trì nhiệt độ thấp cần thiết để thúc đẩy phản ứng xảy thuận lợi 4) Nêu đặc điểm tính chất hợp chất màu Parared? Parared gọi pigment red 1, tổng hợp dạng parared màu đỏ ánh sáng vàng parared dark màu đỏ ánh xanh Parared có nhược điểm độ bền với ánh sáng môi trường thấp dễ tổng hợp giá thành thấp nên sử dụng nhiều thị trường Là chất rắn dạng bột mịn, màu đỏ, nhiệt độ nóng chảy: t nc= 147 - 1500C Được tổng hợp từ p-nitroanilin β-naphtol, công thức cấu tạo: Trong hợp chất parared có nhóm sinh màu nhóm azo –N=N- nhóm nitro – NO2, nhóm trợ sắc nhóm –OH Một số hình ảnh trình làm thí nghiệm: Bài 3: 27 Hình 1: Sản phẩm phản ứng sau đun hồi lưu (15 h 05 ngày 23-9-2011) Hình 2: Cho Na2CO3 lần (15 h 20 ngày 23-9-2011) 28 Hình 3: Cho Na2CO3 lần (15 h 27 ngày 23-9-2011) Hình 4: Cho Na2CO3 lần (15 h 35 ngày 23-9-2011) 29 Bài 11: Hình 5: Sản phẩm sau chiết loại dung môi hệ thống soxhlet (14 h 25 ngày 25-9-2011) Bài 12: Hình 6: Đun sôi (trà khô + nước vôi) có ống sinh hàn hồi lưu (14 h 30 ngày 25-9-2011) 30 Hình 7: Chiết tách caffein dung môi cloroform lần thứ (15 h 50 ngày 25-9-2011) Bài 4: Nhóm Nhóm Hình 8: Làm khô sản phẩm màu Parared (15 h 35 ngày 30-9-2011) 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách: [1] Giáo trình thực hành tổng hợp hữu cơ; Khoa Công Nghệ Hóa Học, trường đại học công nghiệp HCM; 2011; 1, 3, 4, 11, 12 [2] Thực hành tổng hợp hữu hóa dầu; Nguyễn Ánh Nga – khoa Công Nghệ Hóa Học – trường ĐH Công Nghiệp Hồ Chí Minh , 2010 [3] Hóa học hữu cơ; Trần Văn Thạnh – Bộ môn Hữu Cơ – trường ĐH Bách Khoa Hồ Chí Minh; 1998; chương 13, trang 310 – 321; chương 15, trang 353 – 357 Internet: [4] http://en.wikipedia.org/wiki/isoamyl_axetat (ngày truy cập: 25-9-2011) [5] http://en.wikipedia.org/wiki/caffein (ngày truy cập: 25-9-2011) [6] http://en.wikipedia.org/wiki/bixin (ngày truy cập: 25-9-2011) [7] http://en.wikipedia.org/wiki/Para_Red (ngày truy cập: 25-9-2011) [8] http://en.wikipedia.org/wiki/ester (ngày truy cập: 28-9-2011) [9] http://en.wikipedia.org/wiki/chloroform (ngày truy cập: 28-9-2011) Phần mềm: [10] ChemBioDraw Ultra (ChemBio Office 2008 - Cambridge Soft) dùng để vẽ phân tử dụng cụ thí nghiệm 32 ... Ngày thực hành: 30 – – 2011 Điểm Lời phê Cơ sở lý thuyết: Trong tổng hợp chất màu azo, người ta thực phản ứng ghép ion diazoni vào hợp chất thơm Thực chất phản ứng phản ứng electrophin vào nhân... phản ứng này, ion diazo gọi cấu tử diazo, hợp chất thơm phenol, amin gọi cấu tử azo, sản phẩm sinh có chứa nhóm –N=N– gọi hợp chất azo Phản ứng tổng hợp Parared sau: β-naphtol p-nitroanilinclorua... tính chất hợp chất màu Parared? Parared gọi pigment red 1, tổng hợp dạng parared màu đỏ ánh sáng vàng parared dark màu đỏ ánh xanh Parared có nhược điểm độ bền với ánh sáng môi trường thấp dễ tổng