UJ - Collegium Medicum, KChO, Pracownia chemii organicznej S. Fluorowcowanie. Symbol Nazwa otrzymywanego preparatu strona

Transkrypt

1 UJ - Collegium Medicum, KCh, Pracownia chemii organicznej S Symbol Nazwa otrzymywanego preparatu strona część teoretyczna 2 F1 2,4,6-tribromoanilina 4 F2 2,4,6-tribromofenol 5 F3 omek etylu 6 F4 Chlorek tert-butylu 7 1

2 UJ - Collegium Medicum, KCh, Pracownia chemii organicznej S Wprowadzenie fluorowca do cząsteczki związku organicznego nazywamy reakcją fluorowcowania ( halogenowania). Reaktywność fluorowców można zestawić następująco: F > > > I Rozróżnia się następujące metody fluorowcowania (Tabela 1): Tabela 1. Typ związku Alkany H 2n2 X 2 Zapis reakcji H 2n1 X HX Mechanizm reakcji Substytucja rodnikowa - reaktywność X F>>>I - reaktywność H 3 o >2 o >1 o Alkeny H 2n X 2 H 2n X 2 Addycja H 2n HX H 2n1 X - należy pamiętać o regule Markownikowa Alkadieny (sprzężony układ wiązań podwójnych) Alkiny H 2 C CH 2 H (lub 2 ) H 2n-2 X 2 H 2n-2 X 4 H 3 C CH 2 CH 3 Addycja 1,2 lub 1,4 Addycja H 2n-2 HX H 2n-1 X HX H 2n X 2 - należy pamiętać o regule Markownikowa Areny np. 2 Fe 3 (lub inny kwas Lewisa) Substytucja - przy podstawionych pochodnych arenów należy pamiętać o wpływie skierowującym podstawników Alkohole R _ P 3 * R _ Substytucja nukleofilowa - * środkami halogenującymi mogą być: P 3, P 5. S 2, H, w przypadku alkoholi 2 o i 3 o może być st. H 2

3 w innych klasach związków organicznych: 1. Związki z grupą karbonylową (aldehydy i ketony) podstawieniu ulegają atomy wodoru związane z atomem węgla α. np. H 3 C CH 3 2 H H 3 C CH 2 C H 3 2 H 2. Kwasy organiczne fluorowcowanie w obecności fosforu; powstanie α halogenokarboksylowych kwasów C H 3 2 P otrzymywanie chlorków kwasowych P 3 (P 5 lub S 2 ) R R 3. Reakcje rozkładu aromatycznych soli diazoniowych I H 2 N N 2 - KI aq, t NaN 2, H ok. 0 o C NaBF 4 aq N 2 BF 4 - Cu 2 2, H, t Cu 2 2,H, t F t,śr. bezw. 3

4 UJ - Collegium Medicum, KCh, Pracownia chemii organicznej S 2,4,6-tribromoanilina [wg IUPC - 2,4,6-tribromoanilina] F1 NH2 NH2 3 2 dczynniki do reakcji Anilina 0,5 cm 3 Kwas chlorowodorowy stężony 36% 0,5 cm 3 Etanol 75% czyszczanie Roztwór wody bromowej Dla otrzymanego produktu po dokładnym wysuszeniu należy zmierzyć temperaturę topnienia. 1. om jest związkiem silnie żrącym a jego pary trujące. 2. Podczas pracy z bromem należy używać okularów i rękawiczek, a wszelkie prace wykonywać pod digestorium. Do erlenmajerki o pojemności 250 cm 3 zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne wlewa się 10 cm 3 wody destylowanej, 0,5 cm 3 aniliny i 0,5 cm 3 kwasu chlorowodorowego. Zawartość kolby miesza się do całkowitego rozpuszczenia aniliny. Następnie montuje się wkraplacz o pojemności 100 cm 3 tak aby jego nóżka była wewnątrz erlenmajerki. Do wkraplacza wlewa się roztwór wody bromowej, otwór erlenmajerki zatyka się watą i rozpoczyna się wkraplanie z jednoczesnym mieszaniem zawartości (szybkość wkraplania: następną kroplę wody bromowej dodawać po odbarwieniu poprzedniej kropli). W trakcie wkraplania wytrąca się biały osad 2,4,6-tribromoaniliny. Wkraplanie prowadzi się tak długo, aż roztwór przybierze żółte zabarwienie. W razie potrzeby do wkraplacza należy dolewać następne porcje wody bromowej. Gdy roztwór przybierze żółte zabarwienie (ciągle mieszając), należy odczekać ok. 10 minut w celu sprawdzenia czy roztwór się nie odbarwi. Jeżeli nastąpi całkowite odbarwienie roztworu, należy wznowić wkraplanie. Po zakończeniu reakcji zawartość erlenmajerki sączy się przez lejek Büchnera, a osad przemywa dokładnie wodą (czynności należy wykonywać pod digestorium), wymywając nadmiar bromu. trzymany produkt krystalizuję się z 75% etanolu. Po krystalizacji powstały związek suszy się na powietrzu. 4

5 UJ - Collegium Medicum, KCh, Pracownia chemii organicznej S 2,4,6-tribromofenol [wg IUPC - 2,4,6-tribromofenol]] F2 3 2 Fenol Roztwór wody bromowej dczynniki do reakcji 0,5 g Etanol 50% czyszczanie Dla otrzymanego produktu po dokładnym wysuszeniu należy zmierzyć temperaturę topnienia. 3. om jest związkiem silnie żrącym a jego pary trujące. 4. Podczas pracy z bromem należy używać okularów i rękawiczek, a wszelkie prace wykonywać pod digestorium. Pod digestorium do erlenmajerki o pojemności 250 cm 3 umieszczonej na mieszadle magnetycznym wsypuje się 0,5 g fenolu i wlewa 25 cm 3 wody. Roztwór miesza się do całkowitego rozpuszczenia fenolu. Następnie montuje się wkraplacz o pojemności 100 cm 3 tak aby jego nóżka była wewnątrz erlenmajerki i wlewa się do wewnątrz roztwór wody bromowej. twór erlenmajerki zatyka się watą i rozpoczyna się wkraplanie wody bromowej z jednoczesnym mieszaniem zawartości erlenmajerki (szybkość wkraplania: następną kroplę wody bromowej dodawać po odbarwieniu poprzedniej kropli). W trakcie wkraplania wytrąca się biały osad 2,4,6-tribromofenolu. Wkraplanie prowadzi się tak długo, aż roztwór przybierze żółte zabarwienie. W razie potrzeby do wkraplacza należy dolewać następne porcje wody bromowej. Gdy roztwór przybierze żółte zabarwienie, należy odczekać ok. 10 minut w celu sprawdzenia czy roztwór się nie odbarwi. Jeżeli nastąpi całkowite odbarwienie roztworu, należy wznowić wkraplanie. Po zakończeniu reakcji zawartość erlenmajerki sączy się przez lejek Büchnera, a osad przemywa dokładnie wodą (czynności należy wykonywać pod digestorium), wymywając nadmiar bromu. trzymany produkt krystalizuję się z 50% etanolu. Po krystalizacji powstały związek suszy się na powietrzu. 5

6 UJ - Collegium Medicum, KCh, Pracownia chemii organicznej S omek etylu [wg IUPC - bromoetan] F3 K H 2 S 4 dczynniki do reakcji omek potasu 20 g Etanol 96% 23 cm 3 Kwas siarkowy(vi) stężony 24 cm 3 czyszczanie Na 2 C 3 1% roztwór wodny 10 cm 3 Siarczan(VI) magnezu bezwodny Dla otrzymanego produktu nie mierzy się temperatury wrzenia. 1. Kwas siarkowy stężony jest substancją żrącą, powodującą oparzenia. W kolbie okrągłodennej o pojemności 250 cm 3, zanurzonej w misce wypełnionej wodą z lodem umieszcza się 24 cm 3 stężonego H 2 S 4 i dodaje porcjami 23 cm 3 96% etanolu. Po oziębieniu zawartości do temperatury pokojowej dodaje się do kolby 13 g wody z lodem, a następnie 20 g starannie sproszkowanego K. Po wprowadzeniu całej ilości K do kolby wrzuca się kuleczki wrzenne, a następnie umieszcza się ją w elektrycznym płaszczu grzejnym i łączy z chłodnicą destylacyjną z płaszczem wodnym. twór na termometr zatyka się szczelnie korkiem. Chłodnica zakończona jest przedłużaczem szklanym (fajką). Koniec przedłużacza zanurza się w odbieralniku wypełnionym wodą z lodem. Kolbę ogrzewa się do chwili, kiedy zaczyna destylować bromek etylu, który zbiera się pod warstwą wody z lodem. Reakcję prowadzi się, łagodnie ogrzewając tak długo, aż z chłodnicy przestaną spływać ciężkie, nierozpuszczalne w wodzie krople bromku etylu. Destylat przemywa się w odbieralniku dwa razy wodą z lodem, za każdym razem zlewając warstwę wodną znad warstwy bromku etylu. Następnie zawartość odbieralnika przenosi się do rozdzielacza. Uwaga! Rozdzielacz i odbieralniki muszą być zimne. ddzielony w rozdzielaczu od warstwy wodnej bromek etylu przemywa się ok. 10 cm 3 1% roztworu Na 2 C 3, a następnie znowu niewielką ilością wody z lodem. Po starannym oddzieleniu od wody bromku etylu suszy się go nad MgS 4 w małej, suchej i zimnej erlenmajerce starannie zatkanej korkiem (bromek etylu ma bardzo niską temperaturę wrzenia: 38,5 o C). 6

7 UJ - Collegium Medicum, KCh, Pracownia chemii organicznej S Chlorek tert-butylu () [wg IUPC 2-chloro-2-metylopropan] F4 H dczynniki do reakcji czyszczanie 2-metylopropan-2-ol 10 cm 3 Wodorowęglan sodu 5% 10 cm 3 Kwas chlorowodorowy stężony 36% 50 cm 3 Chlorek wapnia bezwodny Dla otrzymanego produktu należy zmierzyć temperaturę wrzenia. 1. Kwas chlorowodorowy stężony jest substancją żrącą, powodującą oparzenia. W rozdzielaczu o pojemności 250 cm 3 umieszcza się 10 cm 3 2-metylopropan-2-olu i 30 cm 3 stężonego kwasu chlorowodorowego. Mieszaninę wstrząsa się co pewien czas w ciągu 20 min. Po każdym wytrząsaniu należy otworzyć korek w celu wyrównania ciśnienia oraz pozostawić mieszaninę na kilka minut, aż nastąpi wyraźne rozdzielenie warstw. Następnie oddziela się dolną warstwę i do rozdzielacza dodaje się następną porcję 20 cm 3 stężonego kwasu chlorowodorowego. Zawartość rozdzielacza wstrząsa się przez około 10 min. Po zakończeniu wstrząsania warstwę chlorku (górna) oddziela się i przemywa bardzo ostrożnie!* 10 cm 3 5% wodorowęglanu sodu. Następnie po rozdzieleniu warstwę organiczną przemywa się 10 cm 3 wody. Tak otrzymany surowy chlorek tert-butylu przenosi się do kolby stożkowej ze szlifem (25 cm 3 ) i suszy nad bezwodnym chlorkiem wapnia** szczelnie zamykając. suszoną ciecz dekantuje się znad osadu i mierzy temperaturę wrzenia jako kryterium czystości. * w wyniku zobojętnienia kwasu może nastąpić gwałtowne wydzielenie gazów i podwyższenie temperatury ** stały chlorek wapnia wsypuje się do cieczy 7