Phúc trình hóa hữu cơ 2

BÀI PHÚC TRÌNH HĨA HỮU CƠ Nhóm : 10 Nguyễn Thanh Tấn : 2082146 Huỳnh Văn Sang : 2096765 Phan Trọng Thái : 2096769 BÀI 1: THỰC NGHIỆM VỀ HYDROCARBON – PHẢN ỨNG SULFON HÓA: ĐIỀU CHẾ NATRI para – TOLUEN SULFONATE I Mục đích Minh họa số tính chất đặc trưng hydrocarbon phản ứng sulfon hóa toluen với acid sulfuric đậm đặc II Cơ sở lý thuyết - Phản ứng sulfon hóa q trình gắn nhóm sulfon –SO 3H vào phân tử hợp chất hữu tạo sản phẩm acid sulfonic Các tác nhân sulfon thường dùng acid sulfuric, oleum, acid closulfonic,… - Parafin, hydrocacbon thơm sulfon hóa tác nhân khác nhiệt độ khác Hydrocacbon thơm dễ bị sulfon hóa acid sulfuric đậm đặc CH3 C6H5 + HOSO3 CH3 C6H4 SO3H + H2O - Phản ứng sulfon hóa phản ứng thuận nghịch, nên nước hình thành sau phản ứng làm giảm nồng độ acid sulfuric khả sulfon hóa acid tăng khả thủy phân sulfon acid tạo thành Vì thế, sulfon hóa phải dùng acid sulfuric nhiều từ đến lần - Nồng độ tác nhân sulfon hóa nhiệt độ hai yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng Khi tăng nồng độ acid sulfuric, phản ứng sulfon hóa xảy nhanh Khi tăng nhiệt độ, khơng làm tăng nhanh q trình phản ứng mà tăng khả tạo thành sản phẩm phụ như: polisulfo acid, sulfon, sản phẩm oxi hóa ngưng tụ Vì q trình sulfon hóa acid sulfuric đậm đặc, oC, toluen tạo thành acid meta para sulfonic Còn 1700C tạo thành chủ yếu đồng phân para CH3 CH3 + H2SO4 + H2O SO3H Sản phẩm phản ứng lập dạng natri toluene sulfonate CH3 C6H4 SO3H + NaHSO3 CH3 C6H4 SO3Na + CO2 + H2O CH3 C6H4 SO3H + NaCl CH3 C6H4 SO3Na + HCl III Thực hành Tổng hợp para toluen sulfonate natri Cho 5ml H2SO4 đđ vào bình cầu loại 100ml Cẩn thận thêm phần nhỏ toluen hết 5ml, lắc bình, lần cho thêm toluen ( bình nóng làm lạnh vòi nước lạnh) Thêm đá bọt vào bình phản ứng đun hồn lưu nhẹ hỗn hợp bếp cách cát cho lớp toluen biến (khoảng 45 phút - 15 phút Tránh nhiệt độ lên cao làm cho sản phẩm bóc khói ) Ngưng đun, để nguội đem bình ra, đổ hỗn hợp cốc 250ml chứa sẵn 25 ml nước cất Tráng bình cầu nước cất đổ nước tráng vào cốc Thêm vào từ từ tinh thể NaHCO (khoảng 12 - 13g) vào hỗn hợp dùng đũa thủy tinh khấy hết sủi bọt Tiếp tục thêm 5g NaCl vào hỗn hợp, khuấy cho tan hết (nếu khơng tan thêm - 5ml nước lạnh) Thêm tiếp 0,5g than hoạt tính, đun sôi nhẹ khuấy điều hỗn hợp 10 phút Lọc nóng lấy dung dịch Làm lạnh, kết tinh sản phẩn, lọc lấy sản phẩm muối natri toluensulfonate áp suất Sấy khô sản phẩm nhiệt độ 1100C cân sản phẩm 3.75g Kiểm nghiệm sản phẩm Lấy vài hạt tinh thể sản phẩm + giọt H 2SO4 2N lắc đến sản phẩm tan hoàn toàn, thu dung dịch suốt Lấy 10 giọt dd cho vào ống nghiệm + 10 giọt dd KMnO +5giọt dd H2SO4, lắc Kết quả: dung dịch MnO4 màu tím IV.Kết Số mol toluen: ntoluen = 0,86 x5 = 0,047mol 92 Số mol acid sulfuric: n acidsulfuric = 1,84 x5 = 0,094mol 98 Vậy aicd sulfuric dư Do sản phẩm tính theo số mol toluen Suy ra: Khối lượng sản phẩm (para-toluen sulfunate natri) : m sp = 0,047 x195 = 9,165 g Khối lượng para- toluen sulfonate natri thực tế thu : 3,75g Hiệu suât phản ứng: H = 3,75 x100 = 40,92% 9,165 V Trả lời câu hỏi Cơ chế phản ứng: CH3 CH3 + H2SO4 + SO3H H2O H2SO4 H3O+ CH3 + HSO4- SO3 + SO3H O S + O + HSO4- + O CH3 SO3H SO3- + HSO4- + H2SO4 + CH3 CH3 SO3- SO3H + H3O+ CH3 + H2O CH3 Cơng dụng than hoạt tính NaHCO3 dùng thí nghiệm  Than hoạt tính có công dụng hấp phụ màu, mùi, hấp phụ sản phẩm như: sulfon, polysulfon sản phẩm không mong muốn khác  NaHCO3 trung hoà acid H2SO4 dư, tham gia tạo muối với acid para-toluen sulfonic, tạo thành muối para-toluen sulfonat natri  Ngoài NaHCO3 kết hợp với NaCl cho Na+ tạo hiệu ứng ion chung, làm tăng khả tạo muối Dùng đũa thủy tinh cọ vào thành cốc để tạo mầm kết tinh Trong trình thí nghiệm cần phải lọc nóng dung dịch vì: + Lọc nóng để loại bỏ tạp chất + Lọc nóng để tránh sản phẩm kết tinh nhiệt độ thường, hiệu suât phản ứng thấp BÀI : THỰC HIỆN VỀ CHỨC RƯỢU – PHẢN ỨNG ESTER HÓA : ĐIỀU CHẾ ESTE ACETATE ISOAMYL I Mục đích Khảo sát phản ứng este hóa rượu acid qua việc sử dụng dụng cụ hóa hữu II Nguyên tắc Este, chất có nhóm chức -COO- , đa số hợp phần hương liệu hoa este focmiate etyl có mùi rượu rum, este acetate isoamil có mùi chuối chín, este butyrate có mùi nho… Este tổng hợp phản ứng acid cacboxylic rượu với diện acid sulfuric đậm đặc, hidro Clorua, acid p- toluen sulfomic nhựa trao đổi ion Trong điều kiện phòng thí nghiệm, ta thực phản ứng ester hóa với acid sulfuric đậm đặc Phản ứng ester hóa phản ứng cân có số cân K C = nhiệt độ phòng H2SO4 C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 Axetate etyl + H2O Khi phản ứng đạt cân bằng, có khoảng 2/3 acid rượu phản ứng tạo thành ester nước Để tăng hiệu suất phản ứng, dịch chuyển trạng thái cân bằng cách tăng nồng độ rượu (hay acid) loại ester (hay nước) khỏi môi trường phản ứng (thường loại chất có nhiệt độ sơi thấp hơn) Ở nhiệt độ thường, tác dụng acid rượu xảy chậm nhóm carbonyl acid hoạt động Tuy nhiên, phản ứng xúc tiến mạnh có xúc tác ion hydro, phân ly acid vô acid sulfuric Thường ta sử dụng lượng acid (thường khoảng 5-10% so với lượng rượu), riêng acid phần dùng làm xúc tác, phần hấp thu nước Tuy nhiên, dùng nhiều acid làm giảm hiệu suất phản ứng acid tương tác với rượu ROH + H+ R + O H H Điều dẫn tới tạo thành ete olefin từ rượu Ngồi ra, phản ứng ester hóa chịu ảnh hưởng lớn hiệu ứng không gian Khi tăng thể tích gốc hydrocacbon acid rượu, tốc độ phản ứng ester hóa giảm Phản ứng cho hiệu suất tốt với rượu bậc nhất, rượu bậc đạt 40%, rượu bậc đạt 3% III.Thực hành 1.Điều chế Cho hỗn gồm 15ml rượu isomaylic 10ml acid acetic vào bình cầu dung tích 100ml Sau đó, them từ từ giọt đến hết 1ml acid sulfuric đậm đặc, them vào đá bọt Gắn bình cầu vào hệ thống hồn lưu đun sơi nhẹ bếp đun cách cát 45 phút Sau để nguội đem xuống, sản phẩm thu gồm acetate etyl thô lẫn acid, rượu nước Tinh chế sản phẩm Cho hỗn hợp vào bình chiết, them từ từ dd NaHCO bão hòa đến hết bọt khí, vừa cho vừa lắc, đến dd tách thành lớp rõ rệt Lấy ester vào bình tam giác 50ml, thêm vào 1g Na2SO4 khan, lắc nhẹ để yên, thu sản phẩm ống Pasteur Kiểm nghiệm sản phẩm a Lý tính : sản phẩm có mùi dầu chuối b Hóa tính Ống nghiệm : vài giọt ester + vài hạt tinh thể NH2OH.HCl + trung hòa 1ml NaOH 10% Đun sôi  làm lạnh + thêm từ từ dd HCl loãng + thêm vài giọt FeCl3  Dung dịch có màu đỏ  Nhận biết phản ứng hố học lọ có chứa ester số lọ nhãn: - Cho vài giọt dung dịch lọ vào ống nghiệm tương ứng - Thêm vài hạt tinh thể NH2OH.HCl trung hoà 1ml dung dịch NaOH 10% - Đun sôi 1-2 phút - Làm lạnh, thêm từ từ dung dịch HCl giấy quỳ hoá đỏ - Thêm vài giọt dung dịch FeCl3 - Kết : dung dịch lọ thứ có màu đỏ - Vậy: lọ thứ có chứa ester IV Kết Khối lượng rượu isomaylic : m = D x V = 0.809 x 15 = 12,135g Khối lượng lý thuyết ester acetate isoamyl 88g rượu isomaylic → 130g ester acetate isoamyl 12,135g rượu isomaylic → x = 12,135 x130 = 17,9 g 88 Khối lương thực tế thu được: 6,56g Hiệu suất phản ứng: 6,56 = 36,65% 9,067 H= V Trả lời câu hỏi 1.Cơ chế phản ứng ester hóa : H2SO4 (CH3)2CH(CH2)2 + CH3COOH O C OH OH OH H+ H3C CH3COO(CH2)2CH(CH3)2 H3C C OH H2C OH C O CH2 H3C CH3 H3C C OH O H CH3 CH2CH2CH(CH3)3 OH -H2O -H CH Giải thích: CH C H2 OH O H3C H3C H3C C H3C C OH2 O O CH2CH2CH(CH3)3 CH2CH2CH(CH3)3 Trong phản ứng ester hóa ta thấy tỉ lệ 1:1 nguyên nhân phản ứng thuận nghịch , nên phải cho lượng dư tác chất để phản ứng dịch chuyển sang chiều tạo sản phẩm Ở ta chọn lượng dư acid acetic giá thành thấp rượu isoamylic hiệu suất phản ứng cao hơn, lượng acid dư dễ bị trung hòa NaHCO3 bão hòa dùng thí nghiệm để trung hòa lượng acid dư, tạo mơi trường trung tính Có thể dùng H2O để thay NaHCO3 BÀI 3: THỰC NGHIỆM VỀ CHỨC PHENOL – PHẢN ỨNG ESTER HÓA : ĐIỀU CHẾ ASPIRIN I Mục đích Ba hợp chất hữu sử dụng rộng rãi làm thuốc giảm đau acid axetyl salylic(aspirin), phenaxetin( para - etoxi axetanilid), paracetamol( para hidroxi axetanilid) Paracetamol chất thông dụng nhất, sở nhiều dược phẩm tiếng đăng kí nhãn hiệu (như panadol, solpadeie, colrex, calpol, efferalgan,… ) coi thuốc an toàn hiệu II Cơ sở lý thuyết Este, chất có nhóm chức -COO- , đa số hợp phần hương liệu hoa este focmiate etyl có mùi rượu rum, este isoamil có mùi chuối chín, este butyrate có mùi nho,… Este sản phẩm phản ứng este hoá acid cacboxylic rượu loại phản ứng thuận nghịch đòi hỏi thời gian lâu đạt cân Do cần thêm chất xúc tácnhư: acid sulfuric đậm đặc, hydro Clorua, acid para toluen sulfomic nhựa trao đổI ion Aspirin ( acid acetyl salysiclic ) đựơc sử dụng rộng rải loại thuốc giảm đau este tạo thành từ phản ứng xảy acid acetic acid salisylic Phân tử acid salisylic chứa hai nhóm chức có nhóm chức phenol nhóm chức acid cacboxylic Vì tạo thành este với vai trò acol phản ứng acid acetic tạo thành acetyl salisylic Tuy nhiên, aspirin thường chế cách dùng anhyric acetic hoạt động thay acid acetic COOH OH H+ + CH3 C O O Acid salysilic COOH OCOCH3 C CH3 + CH3COOH O Anhydric acetic Acid acetyl salisilic acid acetic (Aspirin) III Thực hành Điều chế Acid acetil salisilic Cân xác 2g acid salisilic dạng rắn cho vào bình tam giác 125ml sấy khô Thêm tiếp 4ml anhyric acetic 5giọt acid sulfuric đđ, dùng đũa thuỷ tinh khuấy nhẹ hỗn hợp bình tam giác, đun cách thuỷ khoảng 30 phút (tính từ thời điểm sơi) Lấy hỗn hợp thêm từ từ 10ml nước lạnh vào hỗn hợp Chuyển hỗn hợp sang cốc thủy tinh 100ml Làm lạnh (10 – 15 phút) để kết tinh sản phẩm dung dịch làm nguội Lọc sản phẩm áp suất kém, thu tinh thể aspirin thô Kết tinh sản phẩm: aspirin thu lẫn nhiều tạp chất cần phải hoà tan 0,5g aspirin 20ml nước cất cốc 100ml đun cách thủy đến aspirin hồ tan hết ngưng đun, để nguội Đem dung dịch làm lạnh chậu nước đá thu tinh thể Lọc áp suất đem cân sản phẩm Kiểm nghiệm sản phẩm Lấy ống nghiệm loại 10ml - Ống 1: cho vào vài tinh thể acid salisilic - Ống 2: cho vào vài tinh thể aspirin thương mại - Ống 3: cho aspirin vừa điều chế Lần lượt cho 1ml rượu etylic vài giọt FeCl3 10% vào ống lắc kỹ Màu thu được: - Ống 1: dung dịch màu tím - Ống 2: dung dịch màu vàng nâu - Ống 3: dung dịch màu nâu đen Nhận xét : Ở hai ống nghiệm chứa aspirin vừa điều chế aspirin thương mại có sai khác độ đậm màu aspirin thương mại có số thành phần hoá học bổ sung aspirin điều chế có lẫn tạp chất IV Kết Nhiệt độ nóng chảy aspirin: 135oC Khối lượng aspirin tính theo lý thuyết: 0,5g Khối lượng aspirin thực tế thu được: 0,35g Hiệu suất phản ứng: H = V Trả lời câu hỏi 1.Cơ chế phản ứng 0,35 = 70% 0,5 COOH OH COOH OCOCH3 + CH3 C O O Acid salysilic C CH3 + CH3COOH O Anhydric acetic Acid acetyl salysilic cid acetic (Aspirin) H+ CH3 C O O C CH3 CH3 C + O C O H O O CH3 - OH CH3 C +C OH H + + CH3 C O O COOH O CH3 CH3 C OH OH O COOH O- O COOH + CH3 C + OH2 O So sánh số mol anhydric acetic acid salycilic: Khối lượng anhydric acetic: m = d.V = 1,08 = 4,32g Số mol anhydric acetic : n= 4,32 = 0,042mol 102 Số mol aicd salycilic: n= = 0,0145mol 138 Vậy: số mol anhydric acetic ∼ số mol aicd salycilic O C O CH3 Giải thích: Vì phản ứng thuận nghịch nên dùng lượng thừa tác chất, phản ứng dịch chuyển theo chiều tạo sản phẩm Ở ta chọn lượng thừa anhydric acetic anhdric acetic có nhóm CH3COO- - bazơ trung tính nên dễ bị tách với sản phẩm BÀI 4: THỰC NGHIỆM VỀ CHỨC CARBONYL – PHẢN ỨNG ALDOL HÓA : ĐIỀU CHẾ DIBENZALACETON I Mục đích - Phản ứng cộng hợp từ carbanion hợp chất carbonyl có Hα - Thực phản ứng aldol hóa qua việc điều chế Dibenzalaceton II Thực hành Điều chế Dibenzalaceton - Lần lượt cho 5ml dung dịch NaOH 10%, 3ml etanol, giọt aceton vào bình tam giác loại 50ml Lắc nhẹ hỗn hợp – phút, thêm giọt hết 1,5ml benzaldehit lắc kỹ - Đậy kín bình tam giác tiếp tục lằc xuất chất dầu màu vàng ( khoảng 15 phút) - Ngâm lạnh bình tam giác chậu nước đá Chất dầu màu vàng kết tinh, rút hết dung dịch ống hút Pastuer Sau lấy bình tam giác khỏi chậu, để yên hỗn hợp nhiệt độ thường (25 - 30oC) thời gian, thu lấy tinh thể rửa tinh thể với 4ml nước lạnh - Tiếp tục rửa tinh thể với 3ml etanol ngâm lạnh Lọc áp suất để thu lấy tinh thể - Kết tinh lại sản phẩm: Cho khoảng - 10ml etanol tinh thể vừa thu vào cốc thủy tinh 100ml Đem hỗn hợp đun cách thủy cốc thủy tinh 500ml có chứa sẵn nước nóng sơi nhẹ Lấy hỗn hợp khỏi cốc làm lạnh chậu nước đá để sản phẩm kết tinh Lọc áp suất thu sản phẩm tinh khiết Dibenzalaceton ( 3-Pentanone, 1,5-diphenyl) Benzandehit III Kết Nhiệt độ nóng chảy Dibenzaceton vào khoảng 178o – 180oC Số mol aceton: n = 5/20(0,791):58 = 0,0034 Số mol benzaldehid: n’ = 1,044/106 = 0,00985  Số mol Dibenzaceton tạo = 0,0034  M Dibenzaceton theo lý thuyết = 0,0034 234 = 0,798 gam Khối lượng Dibenzanceton thu là: 0,255g Hiệu suất phản ứng aldol hóa: H = 0,255/0,798 = 31,95% IV Trả lời câu hỏi Cơ chế phản ứng aldol hóa: H O C O O H2 C - CH2 C C OH H H+ O H C O CH -H2O CH2 O OH CH2 O Hai phản ứng phụ xảy q trình aldol hóa O H2 C O H - CH2 O 3C HH C O CH3 HOH O OH O C H2 O CH2 -H2O H C H2 C OH + -OH Tác dụng việc rửa tinh thể với etanol ngâm lạnh: etamol ngâm lạnh khơng làm hồ tan tinh thể, khơng làm sản phẩm, có tác dụng rửa trơi tạp chất không cần thiêt Ta phải kết tinh lại etanol nóng etanol nóng góp phần làm tinh thể tan nhanh BÀI 5: THỰC NGHIỆM VỀ CHỨC AMIN – ĐIỀU CHẾ PARACETAMOL I.Giới thiệu Ba hợp chất hữu sử dụng rộng rãi làm thuốc giảm đau acid axetyl salylic (aspirin), phenaxetin (para - etoxi axetanilid), paracetamol (para hidroxi axetanilid) Paracetamol chất thông dụng nhất, sở nhiều dược phẩm tiếng đăng kí nhãn hiệu (như panadol, solpadeie, colrex, calpol, efferalgan,… ) coi thuốc an toàn hiệu II.Thực hành Điều chế paracetamol: Trong bình cầu 100ml, cho 3,1g para - aminophenol, 10ml nước cất lắc nhẹ Thêm từ từ cẩn thận 4ml anhydric axetic vào hỗn hợp lắc bình cầu - lần, bình nóng làm lạnh vòi nước, thêm đá bọt vào bình cầu Đun hồn lưu , đun nóng khoảng 15-20 phút(kể từ hỗn hợp sơi) Lấy hỗn bình cầu khỏi hệ thống hoàn lưu, đỗ hỗn hợp vào cốc thủy tinh 100ml, để nguội, kết tinh sản phẩm nhiệt độ thường Lọc máy lọc lấy tinh thể kết tinh Rửa tinh thể 15ml nước lạnh qua phễu lọc Thu lấy tinh thể paracetamol Sản phẩm cân được: 3.4713g Định tính sản phẩm: Đun nóng 0,1g sản phẩm 1ml HCl phút Thêm 10ml nước làm lạnh, khơng có kết tủa tạo thành Thêm 0,05ml dd K2CrO4 5%, xuất màu tím khơng chuyển qua màu đỏ PP sắc kí bảng mỏng: Hòa tan tinh thể sản phẩm thu vào 1-2ml etanol 960 ống nghiệm Chuẩn bị bảng mỏng silicagel tráng sẳn, dùng viết chì vẽ đường khởi hành đường giới hạn dung môi Dùng ống mao dẫn chấm vào vệt nhỏ dung dịch lên bảng sắc kí, vết để khơ khoảng 1- phút Đặt bảng mỏng vào bình chạy sắc kí có chứa sẵn dung mơi rửa giải (heptan: etylaxetat : etanol = 47: 47: 6) Khi mực dung môi đến đường giới hạn dung môi, dùng kẹp lấy bảng mỏng khỏi bình sấy khơ ( máy sấy tóc) cho khơ bảng mỏng Đưa bảng mỏng vào đèn UV Dưới ánh sáng UV có màu nâu Rf = 1,3 = 0,245 5,3 III.Trả lời câu hỏi 1.Nhiệt độ nóng chảy paracetamol : 169oC 2.Phương trình phản ứng tạo thành sản phẩm OH OH CH3COOH (CH3CO)2O HNCOCH3 NH2 Paracetamol Cơ chế phản ứng: OH O OH H3C O C O H3C N H H C CH3 O O C O OH H O O C CH3 O Khối lượng paracetamol tính theo lý thuyết: 4,26g Khối lượng paracetamol thực tế thu được: 3,4713g Hiệu suất phản ứng: H= 3,4713 x100 = 81,48% 4,26 4.Công thức loại thuốc giảm đau chủ yếu: HO C CH3 C CH3 OH COOH OCOCH3 OCOCH3 Aspirin HNCOCH3 CH3 Paracetamol Phenaxetin ... ester hóa : H2SO4 (CH3)2CH(CH2 )2 + CH3COOH O C OH OH OH H+ H3C CH3COO(CH2)2CH(CH3 )2 H3C C OH H2C OH C O CH2 H3C CH3 H3C C OH O H CH3 CH2CH2CH(CH3)3 OH -H2O -H CH Giải thích: CH C H2 OH O H3C H3C... ester hóa phản ứng cân có số cân K C = nhiệt độ phòng H2SO4 C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 Axetate etyl + H2O Khi phản ứng đạt cân bằng, có khoảng 2/ 3 acid rượu phản ứng tạo thành ester nước Để tăng... Dibenzanceton thu là: 0 ,25 5g Hiệu suất phản ứng aldol hóa: H = 0 ,25 5/0,798 = 31,95% IV Trả lời câu hỏi Cơ chế phản ứng aldol hóa: H O C O O H2 C - CH2 C C OH H H+ O H C O CH -H2O CH2 O OH CH2 O Hai phản