Báo cáo thực hành - ĐIỀU CHẾ β - NAPTYL AXETAT

ĐIỄM Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến ĐIỀU CHẾ β - NAPTYL AXETAT Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Quang Khuyến Ngày làm thí nghiệm : 29/03/2009 Lớp : ĐHHO3 Nhóm: 7 Họ tên sinh viên : Nguyễn Mạnh Hùng MSSV : 0770830 Nhận xét: NỘI DUNG 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Điều chế β - naphtyl axetat bằng phương pháp este hóa 2. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT 1) Phản ứng este hóa Este được điều chế trực tiếp từ carboxylic acid bằng phản ứng với rượu khi có mặt xúc tác acid mạnh như H 2 SO 4 hoặc khí HCl khan. Đây là phản ứng thuận nghịch, hình thành este kèm theo sản phẩm phụ là nước. Cũng có thể sử dụng acid chloride hoặc anhydride thay cho carboxylic acid để điều chế este, phản ứng xảy ra theo một chiều và không cần phải sử dụng xúc tác acid. Dẫn xuất acid chlride có khả năng tham gia phản ứng este hóa tốt nhất. 1 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến R C O OH R' OH R C O O R' H 2 O R C O Cl R' OH R C O O R' HCl R C O R C O O R' OH R C O O R' RCOOH Đối với các phân tử có vòng thơm tồn tại hiệu ứng hút điện tử rất mạnh của nhân thơm chính vì vậy không thể tham gia trực tiếp phản ứng este hóa như rượu với acid carboxylic. Mà phải tạo thành muối với một kiềm trước khi tham gia phản ứng este hóa. Ar –OH + NaOH → Ar–ONa + H 2 O 2) Cơ chế phản ứng Cơ chế phản ứng este hóa giữa Anhydrit axetic và β - naphtolat có thể được tóm tắt như sau: trước hết nhóm carbonyl của anhydrit được proton hóa, hình thành cation trung gian. Tiếp theo là giai đoạn tấn công của nguyên tử oxygen trên phân tử β - naphtolat vào cation này, kèm theo giai đoạn proton hóa và tạo thành CH 3 COONa. Cuối cùng là giai đoạn tách proton tái sinh xúc tác, hình thành sản phẩm este. H 3 C C O H 3 C C O O ONa H 3 C C O H 3 C C O O H 3 C C ONa O O C O CH 3 Na O C O H 3 C O C O H 3 C ONa C O H 3 C O C O CH 3 2 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến 3. TIẾN HÀNH, GIẢI THÍCH CÁC HIỆN TƯỢNG: TRONG THÍ NGHIỆM Có ba giai đoạn chính xảy ra trong quá trình tiến hành thí nghiệm: Giai đoạn 1: chuyển naphtol sang dạng naphtolat Thao tác: 5g β - naphtol + 25ml NaOH Phản ứng hóa học: NaOH H 2 O OH ONa +C -C Trong phân tử do có chứa 2 nhân thơm, nên hiệu ứng hút điện tử về phía nhân là rất mạnh nên tính acid của β - naphtol mạnh hơn ancol và nước chính vì vậy β - naphtol không thể tham gia phản ứng este hóa trực tiếp với acid cacboxylic mà phải tạo thành muối β - naphtolat trước Do tính chất trên ta giải thích được sự tạo thành β - naphtolat trong phản ứng giữa β - naphtol và NaOH Giai đoạn 2: este hóa bằng anhydrit axetic Thao tác: Sản phẩm phản ứng (1) + 6g anhydrit axetic + 200g đá vụn cho vào thao nhựa bên ngoài bình cầu  lắp ống sinh hàn không khí, lắc bình cầu trong 30 phút  β - naphtyl axetat tách ra khỏi dung dịch dưới dạng tinh thể không màu  lọc thu sản phẩm. Phản ứng hóa học: (CH 3 CO) 2 O CH 3 COONa ONa OCOCH 3 Anhydrit axetic được điều chế như sau: H 3 C C O OH H 3 C C O OH H 3 C C O H 3 C C O O H 2 O P 2 O 5 t o 3 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng (1) (2) Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Do vậy, ta có thể sử dụng anhydrit axetic để thay cho carboxylic acid hay người ta còn có thể dùng acid clohride thay cho carboxylic. Phản ứng diển ra 1 chiều và không cần phải sử dụng chất xúc tác. Do tính acid mạnh hơn các carboxylic acid Đá vụn dùng để làm lạnh phản ứng, tạo điều kiện cho tinh thể tách ra nhanh hơn. Mặt khác do tính toán trên lí thuyết thì anhydrit axetic dư 0,066 mol so với lượng anhydrit axetic cần dùng trong phản ứng (2) nên xảy ra phản ứng giữa hai dung dịch dư NaOH trong PƯ (1) và anhydrit axetic theo phương trình phản ứng sau: (CH 3 CO) 2 O + 2NaOH → 2CH 3 COONa + H 2 O Sản phẩm thu được có màu trắng đục, ta nhận xét rằng có một hàm lượng tạp chất trong β - naphtyl axetat. Do đó phát sinh ra việc tinh chế lại sản phẩm ở giai đoạn 3. Giai đoạn 3: tinh chế sản phẩm bằng cách kết tinh lại trong ancol loãng hoặc xăng có nhiệt độ sôi 60 – 80 o C. Hòa tan sản phẩm thu được ở cuối giai đoạn 2 vào CH 3 OH có nhiệt độ sôi là 65 o , đun nóng trên bếp điện vài phút. Sau đó làm lạnh hay kết tinh lại dung dịch khoảng 90 phút  sấy sản phẩm trong tủ sấy khoảng 20 phút ở 40 – 50 o C  thu sản phẩm cuối cùng là β - naphtyl axetat tinh khiết. 4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Ta có: n anhyldrit axetic = 0,1 mol và n β -naphtol = 0,034 mol Do đó anhyldrit axetic bị dư trong phản ứng với β - naphtolat Cho ta n lt β -naphtyl axetat = 0,034 mol  m lt β -naphtyl axetat = 6,426g Thu được: 5,5g β - naphtyl axetat sau thí nghiệm Hiệu suất phản ứng: H = (5,5:6,426).100=85,6(%). 4 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng . trong phản ứng với β - naphtolat Cho ta n lt β -naphtyl axetat = 0,034 mol  m lt β -naphtyl axetat = 6,426g Thu được: 5,5g β - naphtyl axetat sau thí nghiệm. ĐIỄM Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến ĐIỀU CHẾ β - NAPTYL AXETAT Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Quang