phản ứng sunfo hóa đặc biệt quan trọng vì sự có mặt của nhóm sunfo trong phân tử làm tăng tính tan của chất và dễ dàng sử dụng cho các phản ứng tiếp theo.. Trong thí nghiệm này ta điều c
Trang 1ĐIỀU CHẾ ACID SUNFANILIC
Nhận xét:
NỘI DUNG
1) MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Các acid sunfonic thơm được ứng dụng rộng rãi để tổng hợp phẩm nhuộm và dược phẩm phản ứng sunfo hóa đặc biệt quan trọng vì sự có mặt của nhóm sunfo trong phân tử làm tăng tính tan của chất và dễ dàng sử dụng cho các phản ứng tiếp theo Trong thí nghiệm
này ta điều chế acid sunfanilic bằng phản ứng sunfo hóa.
2) TIẾN HÀNH, GIẢI THÍCH CÁC HIỆN TƯỢNG TRONG THÍ NGHIỆM
Có hai giai đoạn chính xảy ra trong quá trình tiến hành thí nghiệm:
Giai đoạn 1: điều chế acid sunfanilic:
Giai đoạn 2: tinh chế acid sunfanilic: xảy ra từ công đoạn cho sản phẩm thu được vào
cốc (cho acid thô vào cốc và thêm vào 75ml nước) thu sản phẩm acid sunfanilic
Sơ đồ thí nghiệm:
Trang 2Nhỏ anilin bằng phễu nhỏ giọt (đuôi phễu chạm đến mặt chất lỏng để tránh bắn kết tủa anilinsunfat) Theo phản ứng:
NH2
H2SO4
NH2HOSO2OH
Anilin tạo muối sunfat với acid sunfuric và được sunfo hóa ở 180 – 190oC thành acid sun fanilic:
NH2HOSO2OH
H HOSO2OHH2N
H
180-190 o
-2H2O
NH2
SO3H
2
Tác nhân SO3 được tạo ra theo phản ứng:
2H2SO4 SO3 H3O HSO4
Khả năng phản ứng của acid sunfuric tăng vọt khi tăng hàm lượng SO3, vì vậy nếu dùng acid sunfuric bốc khối (dung dịch SO3 trong H2SO4 100%) ở 40oC phản ứng vẫn xảy ra và nhanh hơn khoảng 106 lần sso với sử dụng H2SO4 100%
Trang 3Để biết phản ứng đã kết thúc, ta cho 1 giọt hỗn hợp phản ứng vào 4ml NaOH 10% thấy tan hoàn toàn Nguyên nhân của điều này là proton của nhóm –SO3H rất linh động dưới ảnh hưởng của các hiệu ứng hút điện tử của nhóm –SO2– hay nói cách khác nhóm –SO3H là một nhóm chức có tính acid mạnh
Khi cho thêm NaOH 10% vào acid sunfanilic cần tinh chế:
SO3H
NH2
SO3Na
NH2
Do đó sẽ thu được một dung dịch trong Acid hóa dung dịch này sẽ thu được một sản phẩm không tan trong acid là p-SO3C6H5NH2:
SO 3 H
NH 2
NaCl HCl
SO 3 Na
NH 2
3) TRẢ LỜI CÂU HỎI
3.1 Cơ chế phản ứng ghép cặp sunfo hóa:
Phản ứng sunfo hóa là phản ứng thuận nghịch, cơ chế phản ứng có thể biểu diễn như sau:
S
O O O
H
SO3 HSO4
SO3 H nhanh
SO3H
Giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng tạo phức σ
Khi hợp vòng thơm có chứa nhóm chức như anilin trong thí nghiệm đầu tiên anilin tạo muối sunfat với acid sunfuric và sau đó mới sunfo hóa ở nhiệt độ 180- 190oC thành acid sunfanilic:
NH 3
H2SO4
NH 2 HSO4
-H2O
NHSO 3 H NH3
SO 3
180 o C sunfo hóa Anilin sunfat Acid sunfamic
Acid sunfanilic
Trang 43.2 Cơ cấu sản phẩm phụ:
Nhóm –NH2 gấn với vòng benzen trong anilin là nhóm thế loại 1 nên có khả năng định hướng nhóm thế thứ 2 vào vị trí ortho- và para- Trên lý thuyết khả năng định hướng nhóm thế thứ 2 vào vị trí ortho- và para- thì xác suất tạo sản phẩm thế para- sẽ gấp đôi ortho- Tuy nhiên do ảnh hưởng của hiệu ứng không gian và hiệu ứng nhóm thế có sẵn trong nhân benzen và kể cả kích thước tác nhân thế cũng ảnh hưởng đến tỉ lệ para/ortho Trong thí nghiệm phản ứng sunfo hóa anilin có thể xem phản ứng thế –SO3H vào vị trí ortho là sản phẩm phụ vì tỉ lệ para/ortho tương đối lớn Do kích thước tác nhân thế ái điện tử –SO3H lớn và hiệu ứng +I của nhóm –NH2 mạnh nên cản trở sự tấn công của tác nhân thế ái điện tử vào vị trí ortho- trở nên khó khăn hơn
Sự định hướng nhóm thế thứ hai vào vòng benzen cũng có thể giải thích dưa vào độ bền của phức σ Giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng thế ái điện tử là giai đoạn tạo phức σ mang điện tích dương Nhóm thế thứ 2 đi vào nhân thơm, sẽ định hướng sao cho điện tích dương của phức σ được giải tỏa nhiều nhất, tức phức σ sẽ bền nhất
Phức σ thế vào vị trí ortho:
SO3H
H
NH2
SO3H
H
SO3H
H
3.3 Hiệu suất phản ứng:
Số mol anilin cho vào: nanilin = 1,0753 mol
Khối lượng acid sunfanilic trên lí thuyết: macid sunfanilic = 18,60 g
Khi thực hiện phản ứng cân được: 12g acid sunfanilic
Hiệu suất phản ứng là: H = 64,52 %