Oranż β-naftolu; C 16 H 10 N 2 Na 2 O 4 S, M = 372,32 g/mol; proszek lub

Transkrypt

1 Laboratorium Chemii rganicznej, Synteza oranżu β-naftolu, 1-5 Synteza oranżu β-naftolu Wydział Chemii UMCS w Lublinie 1. Właściwości fizyczne i chemiczne oranżu β-naftolu S 3 a ranż β-naftolu; C a 2 4 S, M = 372,32 g/mol; proszek lub krystaliczna substancja stała barwy pomarańczowej. Przedstawiciel barwników diazowych (zawierających w swojej cząsteczce grupę chromoforową = ) otrzymywanych w reakcji sprzęgania. a 2. Wykonanie ćwiczenia 2.1. dczynniki Kwas sulfanilowy C 6 4 ( 2 ) = 5,2 g (0,03 mola) Bezwodny węglan sodu a 2 C 3 = 1,8 g 7,0 g Stężony kwas solny Cl = 8,4 ml (10 g) β-naftol C 10 7 = 4,3 g (0,03 mola) Wodorotlenek sodu a = 1,3 g Azotan(III) sodu a 2 = 2,1 g Chlorek sodu acl = 10 g 2.2. Sprzęt Zlewki (50 ml, 250 ml, 1000 ml) Kolba stożkowa (50 ml) Cylinder miarowy (100 ml) Bagietka Palnik gazowy, wąż gumowy, siatka i trójnóg Łaźnia lodowa Wkraplacz (100 ml) Termometr Zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem 2.3. Metoda syntezy (równania reakcji) Przygotowanie zawiesiny kwasu sulfanilowego: a 2 C C 2 R.1 S 3 a 2 3 S 3 a Cl acl S - 3 R.2-1-

2 Laboratorium Chemii rganicznej, Synteza oranżu β-naftolu, R.3 S - 3 Mechanizm diazowania: 1. Wytworzenie kwasu azotowego(iii): a 2 Cl 2 acl R.4 2. Wytworzenie kationu nitrozoniowego: 2 R.5 3. Atak pary elektronowej atomu azotu aminy aromatycznej na kation nitrozoniowy: 2 R.6 4. Zerwanie wiązania - i odejście protonu (kationu wodorowego). dbudowanie niewiążącej pary elektronowej na atomie azotu: R.7 5. Protonowanie atomu tlenu: R.8-2-

3 Laboratorium Chemii rganicznej, Synteza oranżu β-naftolu, Przeniesienie elektronów π na atom tlenu i odbudowanie niewiążącej pary elektronowej: R.9 7. Zerwanie wiązania - i odejście protonu (kationu wodorowego). Utworzenie wiązania podwójnego między atomami azotu: R Protonowanie atomu tlenu: R Zerwanie wiązania - i odejście cząsteczki wody (jako grupy odchodzącej). Powstanie kationu diazoniowego: 2 R.12 R.13-3-

4 , Laboratorium Chemii rganicznej, Synteza oranżu β-naftolu, 1-5 Mechanizm sprzęgania: Reakcja sprzęgania przebiega według mechanizmu aromatycznej substytucji elektrofilowej: a 2 S 3 a R.14 a a 2.4. Wydajność teoretyczna procesu Wydajność syntezy oranżu β-naftolu jest często zawyżona przez obecność w krystalicznym barwniku znacznej ilości chlorku sodu użytego do wysolenia 2.5. Schemat syntezy a 2 2 (B) (6) kwas sulfanilowy a 2 C 3 2 (A) roztwor kwasu solnego ' (7) wkroplic, (8) gaz po ochlodzeniu (A ) (A ) wytracenie zawiesiny kwasu sulfanilowego, (1) Skrócony schemat syntezy: A Cl A B A A C A C (2) (3) β 2-naftol a a 2 C 3 2 (C ) (4) acl (5) diazowanie (9) dodac cienkim strumieniem (C ) po ochlodzeniu. oranz β-naftolu wysolenie barwnika sprzeganie, (10) (13) do pompki wodnej gaz (12) (11) -4-

5 Laboratorium Chemii rganicznej, Synteza oranżu β-naftolu, Sposób wykonania W zlewce (A) o poj. 250 ml przygotowano roztwór 1,8 g bezwodnego węglanu sodu w 50 ml wody, a następnie dodano 5,2 g kwasu sulfanilowego (R.1); zawartość zlewki ogrzano do całkowitego rozpuszczenia osadu (1), po czym schłodzono w łaźni lodowej (2). Do oziębionego roztworu powoli dodawano (mieszając zawartość zlewki bagietką) przygotowany wcześniej rozcieńczony (1:1 v/v) roztwór kwasu solnego (2.7.1.). Temperaturę wytrąconej (R.2, R.3) drobnokrystalicznej zawiesiny kwasu sulfanilowego (3) utrzymywano poniżej 5ºC (A ). W zlewce o poj ml sporządzono roztwór 4,3 g β-naftolu, 1,3 g wodorotlenku sodu i 7 g węglanu sodu w 70 ml wody (4). Zlewkę umieszczono w łaźni lodowej (5) w celu schłodzenia jej zawartości do temperatury poniżej 5ºC (C). W zlewce o poj. 50 ml (B) rozpuszczono 2,1 g azotanu(iii) sodu w 10 ml wody (6), po czym zawartość zlewki schłodzono w łaźni lodowej (7) do temperatury poniżej 5ºC (R.4, R.5). trzymany roztwór wkroplono powoli do ochłodzonej mieszaniny kwasu sulfanilowego (8). Temperatura przebiegającej reakcji (R.6-R.13) diazowania (9) nie powinna przekraczać 5ºC (A ). Zawartość zlewki o poj. 250 ml (A ) dodano, wlewając ją cienkim strumieniem, do roztworu (C) w zlewce o poj ml. trzymaną mieszaninę (C ) umieszczono w łaźni lodowej (10). Temperatura reakcji sprzęgania (R.14) nie powinna przekraczać 5-7ºC. Po upływie 1 godziny mieszaninę w zlewce (C ) ogrzano do rozpuszczenia wydzielonego osadu i wysolono barwnik przez dodanie 10 g chlorku sodu (11). Zawartość zlewki ogrzano ponownie do uzyskania klarownego roztworu, po czym mieszaninę pozostawiono w temperaturze pokojowej na czas 12 godzin, a następnie wydzielony osad barwnika odsączono (12) pod zmniejszonym ciśnieniem (2.7.2, 2.8.1), przeniesiono na szalkę Petriego (13), wysuszono i zważono. bliczono wydajność syntezy Uwagi Przed rozpoczęciem pracy każdy student zobowiązany jest do zapoznania się z informacjami zawartymi w kartach charakterystyk substancji, z którymi będzie miał styczność w trakcie wykonywania preparatu Stężony kwas solny jest silnie żrący i wywołuje oparzenia skóry. Jego pary są silnie drażniące, dlatego należy unikać ich wdychania wszystkie czynności wykonywać pod włączonym wyciągiem Ze względu na niebezpieczeństwo pęknięcia kolby ssawkowej, sączenie pod zmniejszonym ciśnieniem wykonywać obowiązkowo w okularach ochronnych 2.8. Gromadzenie i utylizacja odpadów poreakcyjnych Przesącz po wysoleniu barwnika zawierający śladowe ilości tej substancji po rozcieńczeniu wodą odprowadzić do sieci kanalizacyjnej Wersja z dnia