Физические свойства. a-Бромнафталин – желтоватая жидкость с характерным запахом; нерастворим в воде; смешивается со спиртом

a -Бромнафталин – желтоватая жидкость с характерным запахом; нерастворим в воде; смешивается со спиртом, эфиром, бензином:

Молярная масса 207,07; Т_пл = 6,1°С; Т_кип = 281,2°С; = 1,4883; = 1,6600.

Применяется в качестве теплоносителя в сушильных шкафах, определения показателя преломления минералов, а также для синтеза
a -нафтоловой кислоты и других целей.

Отличительная реакция галогенпроизводных

a -Бромнафталин дает реакцию Бейльштейна на галогены (см. стр. 14).

Контрольные вопросы и задания

1. Написать уравнения реакций: а) брома с нафталином (суммарное), б) брома с водой, протонизации бромноватистой кислоты более сильной кислотой и распада образовавшегося оксониевого соединения, в) между получившимися катионом и нафталином [1–11, 37].

2. Какие продукты получатся, если нагревание вести выше 50°С или ввести избыток брома? Написать уравнения реакции образования
2-бромнафталина, 1,4- и 1,5-дибромнафталина.

3. Как узнать окончание реакции?

4. Какие продукты содержатся в реакционной смеси и как их разделить?

5. Почему в синтезе применяется перегонка с перегретым паром? Что отгоняется с перегретым паром?

6. Перегнать полученный a -бромнафталин под вакуумом, для чего построить графики 1/ Т_абс от lg P и Р от t°С.

Нитрование

5.1. о - и п -Нитрофенолы

Сведения о веществах, принимающих участие в реакции, и вспомогательных материалах, представлены в табл. 6.

Таблица 6. Вещества, принимающие участие в реакции синтеза
о - и п -нитрофенолов, и вспомогательные материалы

Примечание. Перед началом синтеза уточнить концентрации имеющихся
в лаборатории реактивов.

Посуда и приборы

Для синтеза о- и п-нитрофенолов, шт.:

Прибор для синтеза о - и п -нитрофенолов показан на рис. 12. В нижней части штатива закрепляют кольцо, помещают водяную баню с мелкораскрошенным льдом. Трехгорлую колбу соединяют с обратным холодильником с пропущенной внутри него стеклянной мешалкой. Осторожно, чтобы не пробить дно реакционной колбы стеклянной мешалкой! Установку снабжают термометрами (для контроля температуры в реакционной колбе и бане) и капельной воронкой. Стеклянную мешалку соединяют с приводом механической мешалки и центрируют ее положение относительно холодильника. Во избежание слома верхней части холодильника при работающей механической мешалке, необходимо вставить кусочек резиновой трубки между стеклянной мешалкой и верхним конусом холодильника.

Рис. 12. Прибор для синтеза о - и п -нитрофенолов:

1 – колба трехгорлая; 2 – капельная воронка; 3 – механическая мешалка;
4 – холодильник обратный; 5 – термометры; 6 – баня водяная со льдом;
7 – штатив

Для промывки нитрофенолов, шт.:

Прибор для промывки нитрофенолов с целью удаления азотной кислоты (рис. 13) состоит из делительной воронки, закрепленной на штативе, и расположенной под ней конической колбы.

Рис. 13. Прибор для промывки нитрофенолов:

1 – штатив; 2 – делительная воронка ВД; 3 – коническая колба Кн

Для разделения нитрофенолов методом перегонки с водяным паром, шт.:

Прибор для перегонки с перегретым водяным паром показан на рис. 14.

На штативе закрепляют кольцо на расстоянии 8–10 см от верхнего края газовой горелки. На кольцо помещают парообразователь и закрепляют у горлышка. Заполняют его водопроводной водой до половины (контролируют по уровнемеру) и снабжают предохранительной трубкой.

Реакционную колбу располагают наклонно, снабжая пароподводной и пароотводной трубками. Для предотвращения увеличения объема в реакционной колбе во время синтеза (за счет конденсации поступающего перегретого пара) и уменьшения теплопотерь, ее дополнительно подогревают на колбонагревателе.

Рис. 14. Прибор для перегонки с водяным паром:

1 – парообразователь; 2 – трубка предохранительная; 3 – тройник; 4 – зажим винтовой; 5 – трубка пароподводная; 6 – колба перегонная (круглодонная длинногорлая); 7 – перегоняемое вещество и вода; 8 – колбонагреватель;
9 – трубка пароотводная; 10 – холодильник; 11 – аллонж; 12 – приемник;
13 – штативы; 14 – горелка

Соединяют пароотводную трубку с длинным водяным нисходящим холодильником Либиха, присоединяют аллонж. Воду в холодильник подают противотоком. В качестве приемника используют колбу Эрленмейера.

Посуда и приборы

Для отделения кристаллов о-нитрофенола, шт.:

Прибор для отделения кристаллов о -нитрофенола (рис. 15) состоит из воронки Бюхнера, колбы Бунзена и водоструйного насоса, соединенных при помощи вакуумной трубки. Для выравнивания давления в колбе Бунзена после отделения кристаллов предусмотрен трехходовой кран.

Рис. 15. Прибор для отделения кристаллов:

1 – колба Бунзена; 2 – воронка Бюхнера; 3 – фильтр бумажный; 4 – трубка вакуумная; 5 – трехходовой кран; 6 – насос водоструйный

Методика синтеза

В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром и мешалкой (см. рис. 11) помещают 185 мл азотной кислоты (r = 1,11 г/см³) и при сильном охлаждении на ледяной бане и энергичном перемешивании прибавляют к ней небольшими порциями из капельной воронки раствор 28,2 г фенола в минимальном количестве дистиллированной воды (или уксусной кислоты, или спирта). Раствор готовят следующим образом: к предварительно взвешенному в стакане (100 мл) количеству фенола небольшими порциями при постоянном перемешивании прибавляют дистиллированную воду (или уксусную кислоту, или спирт) до полного его растворения.

Внимание! Во время прикапывания раствора фенола температура реакционной смеси в реакционной колбе не должна превышать 15°С во избежание образования ди- и тринитрофенолов, а также побочных продуктов окисления, снижающих выход основного продукта.

После введения всего количества фенола темноокрашенную смесь выдерживают 2 часа в ледяной воде, все время перемешивая содержимое колбы. Затем смесь выливают в двойной объем дистиллированной воды, используя коническую колбу Эрленмейера объемом 1 л, и выдерживают ее до тех пор, пока маслообразный (частично осмолившийся) продукт реакции не отделится от водного слоя и не осядет на дно колбы. Водный слой сливают методом декантации, а темный маслообразный слой промывают 2–3 раза водой для удаления следов азотной кислоты, используя прибор, представленный на рис. 12.

Для выделения о -нитрофенола маслянистую жидкость перегоняют с водяным паром (см. рис. 13), при этом о -нитрофенол отгоняется в виде желтого, быстро кристаллизующегося продукта, который начинает кристаллизоваться в холодильнике. Во избежание этого следует уменьшить подачу воды в холодильник. Перегонку считают оконченной, если из пробы нескольких миллилитров бесцветного дистиллята (проба на часовом стекле) при охлаждении не выделяется желтый кристаллический осадок.

Выделившиеся кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера (см. рис. 14), сушат на воздухе.

Внимание! о-Нитрофенол нельзя сушить в сушильном шкафу ввиду его большой летучести.

Выход о -нитрофенола – 12 г.

Выделение и очистка п-нитрофенола

Остаток после отделения о -нитрофенола (после перегонки с паром) охлаждают до комнатной температуры, затем помещают в баню со льдом. Выделившиеся кристаллы п -нитрофенола отфильтровывают на воронке Бюхнера (см. рис. 14). Сырой продукт перекристаллизовывают из раствора 2%-ной соляной кислоты кипячением с активированным углем в течение 10–15 мин и последующим фильтрованием через воронку горячего фильтрования. Фильтрат оставляют на 24 часа, после чего выделившиеся бесцветные кристаллы п -нитрофенола отфильтровывают на воронке Бюхнера и сушат между листами фильтровальной бумаги. Упаривание фильтрата в фарфоровой чашке может дать еще небольшое количество
п -нитрофенола.

Выход п -нитрофенола – 8 г.

Поиск по сайту: