Báo cáo thực hành - ANCOL – PHENOL

ĐIỂM Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến ANCOL – PHENOL &&& Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Quang Khuyến Ngày làm thí nghiệm : Lớp : ĐHHO3 Nhóm: 7 Họ tên sinh viên : Nguyễn Manh Hùng MSSV : 0770830 Nhận xét: . NỘI DUNG 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Tính chất hóa học của ancol đơn chức. Phân biệt ancol bậc 1, bậc 2 và bậc 3. Phân biệt ancol đơn chức và đa chức Tính chất hóa học của phenol. Nhận biết phenol. Điều chế phenolphtalein từ phenol. 2. THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM 1. Nhận biết nước có lẫn trong ancol: CuSO 4 trong chén sứ có màu xanh do có ngậm x phân tử H 2 O. Sau khi được đun nóng các phân tử H 2 O được giải phóng cho ta CuSO 4 khan có màu trắng. Dùng ống nghiệm khô cho vào CuSO 4 khan và 2 – 3 ml etanol  CuSO 4 từ màu trắng chuyển sang xanh nhạt. Thí nghiệm trên chứng tỏ etanol tạo hỗn hợp đẳng phí với nước (95,57% rượu) 1 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng SO 2 dư Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Sơ đồ minh họa: CuSO 4 .5H 2 O (xanh) t o -H 2 O CuSO 4 khan (trắng) 95,57% etanol + 4,43% nước CuSO 4 CuSO 4 .xH 2 O (xanh) Tùy vào lượng nước trong etanol ta có sự đổi màu đậm nhạt tương ứng. THÍ NGHIỆM 2. Tính chất của ancol etylic: a. Phản ứng của ancol etylic với natri: Sơ đồ minh họa: C 2 H 5 OH khan + Na hạt nhỏ → C 2 H 5 ONa trắng (khan) + ½ H 2 C 2 H 5 ONa trắng (khan) + H 2 O C 2 H 5 OH trắng (khan) + NaOH Do tính acid của etanol rất yếu nên sử dụng C 2 H 5 OH khan phản ứng mới xảy ra. Hidro sinh ra sau phản ứng bị oxi hóa bởi oxi không khí làm cháy trên đầu ống nghiệm. H 2 + O 2 → H 2 O + Q Muối C 2 H 5 ONa của acid rất yếu, yếu hơn cả acid nước nên C 2 H 5 ONa có phản ứng thủy phân trong nước (phản ứng xảy ra chủ yếu theo chiều thuận – kết luận: hầu như dung dịch etanol không tác dụng với kiềm) theo sơ đồ trên làm biến đổi màu PP, từ không màu chuyển sang màu đỏ tím. Khi hòa tan PP vào dung dịch kiềm loãng sẽ có màu đỏ tím, mất màu khi thêm dư kiềm. Phản ứng: C O CO HO OH 2ROH pH 8,2 - 10 C O CO RO OR 2H 2 O PP OH b. Phản ứng oxi hóa ancol etylic bằng Cu (II) oxit: Dây đồng ban đầu có màu đỏ, sau khi bị đun nóng dây đồng có màu đen. Khi nhúng dây đồng ngay lại trong ống nghiệm chứa ancol etylic  dây đồng trở lại màu đỏ vốn có ban đầu khi chưa bị oxi hóa. Rượu etylic (rượu bậc 1) xúc tác kim loại ở nhiệt độ cao,trong điều kiện thiếu oxi không khí, sẽ xảy ra phản ứng dehydro hóa, hình thành các tạp chất andehyde. CH 3 CH 2 OH Cu 200 - 300 o C CH 3 CHO + H 2 (2.1) Acid fucsinsunfuro: là hỗn hợp muối natri hay muối amoniac của đi và trisunfat rozanilin và pararozanilin. Dung dịch không màu. Được điều chế theo sơ đồ sau: fucsin acid fucsinsunfuro 2 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Fucsin có công thứ cấu tạo là: C H 2 N H 2 N NH 2 Cl Dung dịch fucsin có màu hồng khi cho trong 200ml nước cất và cho bảo hòa khí anhidrrit sunfuro SO 2 sẽ tạo thành acid fucsinsunfuro không màu. C H 2 N H 2 N H N SO 3 H OSOH Khí SO 2 ta có thể điề chế theo phương trình: NaHSO 3 + HCl → NaCl + SO 2 ↑ + H 2 O Hợp chất này dần dần lại tác dụng với SO 2 còn dư trong dung dịch loại trừ andehit ra dưới dạng hợp chất bisunfit và lại chuyển về dạng acid fucsinsunfuro. Phản ứng acid fucsinsunfuro rất nhạy và đặc trưng với andehit. Nhìn chung không phản ứng với xeton. Nếu sau phản ứng dung dịch còn màu hồng chứng tỏ fucsin còn dư, do đó phải cho than hoạt tính vào hấp thụ lượng fucsin, sao đó mới lọc lại để thu acid fucsinsunfuro tinh khiết Thực hiện phản ứng chuyển vị khi nhận andehit sản phẩm có cấu tạo quinoit có màu: C H N H N NH 2 OSO OSO C H C H CH 3 OH OH R R Cl Do đó: Nhỏ acid fucsinsunfuro không màu vào hỗn hợp (2.1) không màu dung dịch sẽ hóa hồng. Để nguội hỗn hợp (2.1) mới cho acid fucsinsunfuro vào (không được đun) vì ở nhiệt độ cao acid sẽ mất SO 2 tạo ngược lại fucsin có màu hồng  không phải màu phản ứng. Vì acid fucsinsunfuro rất nhạy với andehyde (CH 3 CHO) nên không được để đầu ống nghiệm chạm vào ống nghiệm. c. Phản ứng oxi hóa ancol etylic bằng kali pemaganat: 3 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Sơ đồ phản ứng: CH 3 CH 2 OH + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 t o 5CH 3 CHO + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O Tiếp tục bị oxi hóa hình thành các acid carboxylic: CH 3 CHO + [O] KMnO 4 H 2 SO 4 , t o CH 3 COOH Dung dịch màu hồng của Mn +7 nhạt màu dần và cuối cùng trở nên không màu Mn +2 , lưu ý là dùng lượng H 2 SO 4 ít. Nếu dung dịch vẫn còn màu hồng thì thêm vào vài giọt tinh thể natri sunfit hoặc natri hidrosunfit để khử hết tác nhân oxi hóa. Do hỗn hợp tạo thành sau phản ứng có tính acid nên khi cho acid fucsinsunfuro vào dung dịch chuyển sang màu vàng  nhận biết sự tạo thành CH 3 COOH từ CH 3 CH 2 OH. THÍ NGHIỆM 3. Phản ứng của etylenglicol và glyxerin với Cu (II) hidroxit: Sơ đồ phản ứng: CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Kết tủa tinh thể màu xanh dương. Không cần lọc thu Cu(OH) 2 vì khi lọc có đôi khi tạo phức Cu +2 . Ống nghiệm 1: cho etylenglicol vào dung dịch có màu xanh tím. CH 2 CH 2 OH OH Cu(OH) 2 H 2 C H 2 C O O CH 2 CH 2 O O Cu 2 2H 2 O Ống nghiệm 2: cho glyxerin vào dung dịch có màu xanh tím, phản ứng nhanh. H 2 C HC OH H 2 C OH OH Cu(OH) 2 H 2 C HC O H 2 C OH O CH 2 CH HO CH 2 O O Cu 2H 2 O 2 Ống nghiệm 3: cho ancol etylic vào phản ứng không xảy ra. Cho vào 3 ống từng giọt dung dịch HCl: Ống nghiệm 1 và 2: khi cho HCl vào không có phản ứng đống thời có sự tách lớp giữa HCl và phức chất. nguyên nhân do phức chất tạo thành trong thí nghiệm tương đối bền. Ống 3: khi cho HCl vào kết tủa Cu(OH) 2 màu xanh dương không tham gia phản ứng lắng dưới đáy ống nghiệm, lớptrên tham gia phản ứng hình thành dung dịch keo giữa etanol có tính bazo và HCl: C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O THÍ NGHIỆM 4. Phản ứng của ancol với thuốc thử Lucas: 4 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Thuốc thử Lucas: là hỗn hợp HCL đậm đặc và ZnCl 2 , có khả năng biến đổi Ancol thành dẫn xuất Clo tương ứng , không tan trong hỗn hợp phản ứng , và tùy theo hàm lượng , có thể làm vẩn đục dung dịch hoặc có hiện tượng tách lớp : Ống 1 chứa phenol: có hiện tượng phân lớp, không phản ứng. Ống 2 chứa etanol: dung dịch vẩn trong suốt. Rượu bậc một hoàn toàn ko phản ứng ở nhiệt độ phòng. Ống 3 chứa isopropanol: dung dịch bị vẩn đục. Rượu bậc 2 phản ứng sau khoảng 5 phút H 3 C C H OH CH 3 HCl ZnCl H 3 C C H Cl CH 3 H 2 O Ống 4 chứa tert-butanol: có hiện tượng tách lớp. Rượu bậc 3 phản ứng ngay tức khắc H 3 C C OH CH 3 HCl ZnCl H 3 C C Cl CH 3 H 2 O CH 3 CH 3 Phản ứng giữa rượu và HCL trong thuốc thử Lucas xảy ra theo cơ chế S N 1 (subsitution , nucleophilic , 1 osder ) do sự tác động của ZnCl 2 là một Acid Lewis mạnh 2HCl + ZnCl 2 <--> 2H + + [ZnCl2] 2- R–OH + H + <--> R - OH 2+ <--> R + + H 2 ) Như vậy tốc độ phản ứng của rượu bậc 3 > 2 > 1 . Mặt khác rượu phải tan được trong nước, nếu không sẽ có sự tách lớp ngay từ đầu . Do đó phương pháp này chỉ dùng cho các rượu có ko quá 6 nguyên tử Cacbon. THÍ NGHIỆM 5. Một số tính chất của phenol a) Phản ứng của phenol với natri hidroxit: Lắc đều ống nghiệm ta thấy phenol có khả năng tan trong nước nhờ khả năng hình thành các liên kết hidrogen với nước, tuy vậy nhưng khả năng tan này xảy ra không hoàn toàn, nhưng khi ở 70 o C thì tan vô hạn  dung dịch phenol vẩn đục. Sơ đồ phản ứng: C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O Phenol có tính acid vì có hiệu ứng cộng hưởng xảy ra trong phân tử. Vì vậy, khác với rượu, phenol còn có thể tác dụng với bazơ mạnh  dung dịch trong lại. Chia làm ra 2 ống nghiệm: Ống 1: Cho từ từ dung dịch HCl lắc nhẹ dung dịch vẩn đục lại, do sự tạo thành Phenol lại. Đây là phản ứng điều chế phenol trong phòng thí nghiệm C 6 H 5 ONa + HCl → C 6 H 5 OH + NaCl 5 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Ống 2: Tính axit của phenol rất yếu K a =10 -9,75 nên không làm đổi màu quỳ tím. Vì vậy, muối phenolat bị axit cacbonic tác dụng tạo lại phenol. Khi dẫn khí CO 2 vào dung dịch  đục. C 6 H 5 ONa + CO 2 + H 2 O→ C 6 H 5 OH + NaHCO 3 Điều chế khí CO 2 : CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 b) Phản ứng của phenol với dung dịch FeCl 3 Ống nghiệm 1 chứa phenol: thêm vài giọt FeCl 3 loãng vào dung dịch phenol trong nước sẽ có màu tím (phức xanh tím). OH Fe 3+ Fe(C 6 H 5 O) 6 3- 6 6H + Ống nghiệm 2 chứa hidroquinon: thêm vài giọt FeCl 3 loãng vào dung dịch hidroquinon trong nước sẽ đượcc kết tủa quinhydron hình kim màu xanh lá cây. Ống nghiệm 3 chứa 2-naphtol: khi thêm vài giọt dung dịch FeCl 3 vào dung dịch 2-naphtol trong nước nóng sẽ xuất hiện màu xanh lá cây nhạt, sau một thời gian có kết tủa bông trắng. Các phức tạo thành trong 3 ống nghiệm trên đều kém bền trong cả hai môi trường acid và kiềm, do đó khi cho phức phản ứng với H + hay OH - kể cả rượu thì màu các phức đều bị mất. Do đó khi cho ancol etylic, HCl, NaOH vào các ống nghiệm đều mất màu  tùy vào độ mạnh yếu của acid hay kiềm mà khả năng mất màu nhanh hay chậm. c) Phản ứng brom hóa phenol: Sơ đồ phản ứng: OH 3Br 2 2 OH Br Br Br 2 Xảy ra phản ứng thế ái điện tử vào nhân thơm với một lượng Brom không dư tạo kết tủa trắng. Đổ tiếp tục Brom vào đến dư kết tủa chuyển sang màu vàng do hình thành 2,4,4,6- tetrabrom hexa-2,5-dien-1-on. 6 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến OH O Br Br Br Br Br 2 THÍ NGHIỆM 6. Phản ứng libemen: Đun nhẹ hỗn hợp phenol và tinh thể NaNO 2  làm nguội và cho H 2 SO 4 vào dung dịch chuyển sang màu đỏ đậm, kết tinh lại và có khối màu nâu bay lên. Sơ đồ phản ứng: C 6 H 5 OH không phản ứng trực tiếp với NaNO 2 2NaNO 2 + H 2 SO 4 → 2HONO + Na 2 SO 4 OH HONO OH NO OH NO Do nhân thơm được tăng hoạt, phản ứng nitro hóa phenol có thể xảy ra trong điều kiện nhẹ nhàng hơn nitro hóa benzen. Phản ứng không cần phải dùng H 2 SO 4 làm chất xúc tác như trường hợp nitro hóa benzen sản phẩm tạo ra sẽ thế vào vị trí ortho và para. Pha loãng dung dịch trong nước màu đỏ nhạt dần  màu đỏ. Và khi trung hòa bằng dung dịch NaOH 1N xuất hiện kết tủa dạng keo. Nhóm –NO trong sản phẩm sẽ định hướng OH - của NaOH sẽ thế vào vị trí ortho và para cho ta thu được sản phẩm. Điều này giải thích sự xuất hiện tinh kết tủa keo trong ống nghiệm. THÍ NGHIỆM 7. Điều chế phenolphtalein và phản ứng của phenolphtalein a. Điều chế phenolptalein: Cho anhidrit phtalic vào 3 ống nghiệm: Ống 1: cho phenol vào và xúc tác H 2 SO 4 đậm đặc  dung dịch chuyển dần sang màu đỏ dưới dạng keo  khi đun nóng và làm lạnh  có màu đỏ đậm Sơ đồ phản ứng: C C O O O C C O O OH H 2 SO 4 OH OH H 2 O Ống 2: cho hidroquinon vào và xúc tác H 2 SO 4 đậm đặc  dung dịch chuyển dần sang màu nâu dưới dạng keo  khi đun nóng và làm lạnh  có màu nâu đậm 7 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Đỏ đậm Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Hidroquinon có công thức cấu tạo tương tự như phenol chỉ hơn 1 nhóm –OH nên quá trình hình thành PP tương tự như sơ đồ phản ứng trên, nhưng lúc này môi trường tạo sản phẩm có sự khác biệt do nhóm –OH dư gây ra nên PP có màu nâu đậm. Ống 3: cho 2-naptol vào và xúc tác H 2 SO 4 đậm đặc  dung dịch chuyển dần sang màu đỏ dưới dạng keo  khi đun nóng và làm lạnh  có màu đen Tương tự 2-naptol dư một vòng benzen so với phenol nên tạo môi trường có độ pH thấp nên PP có màu đen. Nhận xét: PP có khả năng thay đổi màu trong các môi trường khác nhau. b. Phản ứng của phenolphtalein: Ống 1: PP tan trong dung môi nước, nếu được đun nóng lên khoảng 70 o C khả năng tan là vô hạn. Ống 2: PP bị hóa đỏ tím trong NaOH 2N, trong môi trường kiềm yếu PP đổi màu. Khi thêm vào kiềm rắn hay dung dịch kiềm đặc thì màu PP sẽ bị mất. Ống 3: acid hóa dung dịch PP bằng HCl 2N sẽ tạo ra kết tủa trắng. Kết tủa này tan trong ete và nóng chảy trong nồi cách thủy. Ứng dụng: Chỉ thị pH chuyển màu từ không màu sang tím đỏ ở pH từ 8,2 đến 10. Là thành phần trong vài loại hỗn hợp. Dùng trong dược phẩm. 8 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng . tủa chuyển sang màu vàng do hình thành 2,4,4, 6- tetrabrom hexa-2,5-dien-1-on. 6 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang. ZnCl 2 là một Acid Lewis mạnh 2HCl + ZnCl 2 < ;-- > 2H + + [ZnCl2] 2- R–OH + H + < ;-- > R - OH 2+ < ;-- > R + + H 2 ) Như vậy tốc độ phản ứng của