X
تبلیغات
ORGANIGLAB
SANTIZ

تهیه پارا نیترو استانیلید

عنوان: تهیه  پارا نیترو آنیلین ( NITRO ANILINE ) +
هدف : در این آزمایش انتظار می رود دانشجو با مبحث نیتراسیون ترکیبات آلی بیشتر آشنا شده و  مباحث ارایه شده در درس تئوری را عینا مشاهده نماید.
 
تئوری 

 پارا نیترو استانیلید از طریق هیدرولیز در محیط اسیدی  داستیله می شود و ایجاد پارا نیترو آنیلین می کند. بدین ترتیب گروه استیل که برای محافظت گروه عاملی  آمین بکار رفته بود براحتی خارج می شود .

نیتراته کردن استانیلید و استیلاسیون:
زمانیکه که نیترات یا سولفات آنیلین در درجه حرارت پایین توسط نیتریک اسید و سولفوریک اسید نیتره گردند، محصول دارای حدود 60% متانیتروآنیلین و 38% پارانیتروآنیلین است، که همراه با آن مقدار کمی  ارتو نیترو آنیلین نیز وجود دارد. بعلت اکسیدشدن مقداری از آنیلین بهره بالا نمی‌باشد.
مسلما نیترو آنیلین محصول اصلی است زیرا که گروه با بار "مثبت" "NH3-" خاصیت کشندگی الکترون قوی دارد. در ضمن این گروه شدیداً باعث غیرفعال شدن جایگاههای ارتو و پارا می‌گردد.مقدار قابل ملاحظه‌ای از پارانیتروآنیلین به وجود می‌آید.
نسبت مشاهده شده برای پارا/متا میزان اثر سوق دهندگی گروه –NH3+ را ارائه می‌دهد. وسعت نیتراسیون پارا با قراردادن گروههای متیل پی در پی روی اتم ازت کاهش می‌یابد، در C6H5-N(CH3)+3 منجر به ایجاد 89% متا و 11% مشتق پارانیترو می‌گردد.
برای کاهش اکسیداسیون و جلوگیری از اثر سوق دهندگی متا در نمک ایجادی، قبل از نیتراسیون ترکیب، آمین آروماتیک را به مشتق استیل تبدیل می‌نمایند. متعاقباً گروه آمین را توسط هیدرولیز با محلول آلی اسیدباز برمی‌دارند.
بدین ترتیب آنیلین به استانیلید تبدیل شده تحت نیتراسیون معمولی تقریباً تمام آن به پارا نیترواستانیلید تبدیل می‌گردد، که در اثر هیدرولیز آن پارا نیتروآنیلین بدست می‌آید.
از آن‌جایی که فقط مقدار جزئی از ارتو نیترواستانیلید از نیتراسیون حاصل می‌گردد، روش غیرمستقیم در یک سری واکنش‌ها برای ایجاد ارتو بعنوان محصول اصلی بکار گرفته می‌شود. انیلین به اسید سولفانیلیکی تبدیل می‌شود که در آن موقعیت پارا توسط گروه So3H مسدود شده است. نیتراسیون اسیدسولفانیلیک تولید -4 آمینو -3 نیتروبنزن سولفونیک اسید می‌نماید، هیدرولیز ترکیب اخیر که توسط جوشاندن آن با اسیدسولفوریک 60% صورت می‌گیرد، حذف گروه So3H را باعث شده و ارتو نیترو آنیلین را با حالات خصوصی بالا در اختیار می‌گذارد.
هر 3 نیتروآنیلین بازهای بی‌نهایت ضعیفی می‌باشند، اما از نظر قدرت اسیدی با یکدیگر تفاوت قابل ملاحظه‌ای دارند:
 ارتو > پارا > متا
مخلوط نیتروآنیلین‌ها را می‌توان از حل نمودن آنها در اسیدآبی قوی و سپس رسوب‌گیری پی‌در پی، ایزومرهای ارتو، متا و پارا که توسط خنثی‌سازی آنها با آمونیاک رقیق انجام می‌شود، جدا نمود.
مواد لازم: پارانیترو استانیلید، اسید سولفوریک غلیظ،سدیم هیدروکسید 10%، اتانول
وسایل لازم: ارلن مایر در چند سایز مختلف، کاغذ صافی، حمام آب و یخ، هم زن شیشه¬ای، قیف، ترازوی دیجیتالی، شیشه ساعت، قیف بوخنر،استوانه مدرج
روش کار :
مرحله 1: 10 گرم پارا نیترو استانیلید + 25 میلی لیتر آب + 30 میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ را در یک بالن رفلاکس به مدت 20 دقیقه رفلاکس کنید.
مرحله 2: وقتی واکنش کامل شد ( چند قطره محلول را با 3 برابر حجمش توسط آب رقیق کنید اگر شفاف
بود واکنش کامل است) حدود 50 میلی لیتر آب اضافه کنید.
مرحله 3 : مخلوط واکنش را در یک بشر بزرگ بریزید و 100 گرم یخ خرد شده به آن اضافه کنید سپس
با آمونیاک غلیظ و سود 10 درصد محیط را قلیایی کنید.
مرحله 4 : رسوب نارنجی متمایل به زرد را صاف کنید و با الکل 50 درصد و یا آب کریستالیزه کنید .

خطای آزمایش:
چون در حین افزایش محلول سدیم هیدروکسید مخلوط گرم می شود باید به خوبی همزده شود.
نتیجه گیری:
پارا نیترو استانیلید از طریق هیدرولیز در محیط اسیدی  داستیله می شود و ایجاد پارا نیترو
آنیلین می کند. بدین ترتیب گروه استیل که برای محافظت گروه عاملی  آمین بکار رفته بود
براحتی خارج می شود  .
1-در تهیه P-نیترو آنیلین چرا به جای نیترو دار کردن آنیلین استانیلید نیترو دار و هیدرولیز می شود؟
زیرا در استانیلید گروه  آمینو بین دو گروه پذیرنده الکترون یعنی حلقه بنزن و گروه کربونیل قرار   دارد به همین دلیل خاصیت بازی ندارد و با اسیدها نمک تولید نمی کند.
2-   اگر P-نیترواستانیلید در محلول های اسیدی هیدرولیز می شودچرا هیدرولیز در نیترو دار کردن با مخلوط HNO3  و H2SO4 رخ نمی دهد؟
C6H5-NH(C=O)CH3 استانیلید می باشد که در آن گروه NHCOCH3 بر روی حلقه ی آروماتیکی وجود دارد. حال چنانچه بخواهیم یک گروه دیگر بر روی حلقه قرار دهیم، این گروه می تواند موقعیتهای ارتو، متا و پارا را اشغال نماید. یعنی گروه جدید همسایه ی گروه قبلی باشد (ارتو) و یا یک کربن از آن فاصله داشته باشد(متا) و یا دو کربن فاصله داشته باشد و در دورترین فاصله ی ممکن قرار گیرد (پارا). استانیلید دارای نقطه ذوب 113 تا 115 درجه ی سانتیگراد و نقطه جوش 304 درجه ی سانتیگراد می باشد.
ارتو و پارا نیترواستانیلید بوسیله ی واکنش استانیلید با مخلوطی از نیتریک اسید و سولفوریک اسید بدست می آید. زیرا گروه نخست یعنی NHCOCH3 گروه حجیمی است، فرم پارا که در آن دو گروه فوق و نیترو از هم فاصله ی بیشتری دارند، پایدارتر بوده و قسمت بیشتر محصول را به خود اختصاص می دهد. اما جدا کردن ایزومرهای پارا و ارتو از طریق تقطیر جز به جز ممکن است، زیرا ابن دو ترکیب در نقطه ی جوش متفاوت هستند.
واکنش استانیلید با نیتریک اسید غلیظ سبب تولید پارانیترواستانیلید می شود. برای بالا بردن بازده می توان از نسبت 3 به 1 از سولفوریک اسید و نیتریک اسید استفاده نمود. چون این واکنش گرمازا است، باید افزایش استانیلید به اسید نیتریک غلیظ بسیار آهسته و همراه با سردکردن محیط واکنش صورت گیرد.
دکانتور یا قیف جداکننده ، وسیله ای است که به کمک آن می توان دو فاز آبی و آلی را از هم جدا نمود. این وسیله در قسمت انتها دارای یک شیر است که با باز کردن آن، لایه ی زیرین به راحتی از لایه ی بالایی جدا می شود.

+ نوشته شده در  شنبه هفتم خرداد 1390ساعت 15:40  توسط ARIA | 

هدف آزمایش

بررسی واکنشهای تهیه صابون با استفاده از چربی‌ها و بررسی خواص چربی‌ها

تئوری آزمایش

از واکنش اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک با گلیسیرین ، تولید گلیسیرید می‌گردد که نوع جامد را چربی و مایع را روغن می‌نامند. فرمول کلی اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک را با RCOOH و گلیسیرین را نیز با فرمول تفسیری 3(C3H5(OH و واکنش آنها با هم ، تولید گلیسرید از اسید چرب می‌کند و گلیسیرین یک واکنش استری شدن است.

چربی‌ها و روغن‌ها در آب ، نامحلول اما در حلال‌هایی مانند بنزن ، نفت سفید ، دی‌سولفید کربن ، تترا کلرید کربن بخوبی حل می‌گردد. چربی‌ها و روغن‌ها در حرارت‌های بالا ساختار آنها در هم ریخته و تولید ذرات کربن نموده که باعث ایجاد رنگ سیاه در مایع روغن یا چربی بکار رفته ، می‌شوند.
صابون‌ها که به دو شکل مایع و جامد تهیه می‌شوند، نمکهای پتاسیم یا سدیم اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک هستند. فرمول کلی صابون مایع R-COOK و صابون جامد R-COONa می‌باشد.

تصویر

مواد و وسایل مورد نیاز

  • رآکتور یا ظرف انجام واکنش (واکنشگاه)
  • منبع حرارت
  • گلیسیرید یا چربی
  • سود

شرح آزمایش

در یک ظرف (اگر مقدار مواد اولیه زیاد باشد، ظرف بزرگ) ، مقداری چربی ریخته و سود جامد و یا مایع را به آن اضافه می‌کنیم. واکنش هیدرولیز قلیایی انجام می‌شود و صابون و گلیسیرین به عنوان محصول جانبی حاصل می‌شود.

نتیجه آزمایش

این واکنش ، همان واکنش صنعتی و طریقه صنعتی تولید صابون جامد است. صابون ، طبق واکنش زیر تولید می‌گردد.(مواد اولیه ، تحت تاثیر حرارت ، هیدرولیز می‌شوند.)


R-COO)3C3H5 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3R-COONa)

واکنش بالا را هیدرولیز قلیایی (صابون شدن) نامند که درنتیجه ، تولید گلیسیرین و صابون می‌شود.
+ نوشته شده در  شنبه هفتم خرداد 1390ساعت 15:26  توسط ARIA | 

مواد لازم: آب، سديم هيدروكسيد ، اتانول، استون ، بنزالدهيد.

وسايل لازم: ارلن ماير،استوانه مدرج، بشر ،قیف بوخنر ،كاغذ صافي.

تئوری:

در تراکم آلدولی که بطور خود بخودی اتفاق می افتد حذف گروه هیدروکسی از موقعیت بتا (حذف آب) و ایجاد ترکیب کربونیل غیر اشباعی آلفا و بتا میباشد. 

اضافه شدن خودبه خود دو مولکول الدهید و یا کتون یکسان ساده ترین شکل از واکنش تراکم الدولی بوده و یک باند جدید کربن-کربن تشکیل می شود که کربن کربونیل از یک مولکول را به موقیعت الفا از مولکول دیگر متصل مینماید.

                                                                                                                                                                                                                                                               

برای انکه واکنش از این طریق انجام شود لازم است که مولکول یک عامل کربونیل فعال و یک یا بیشتر از هیدروزن های فعال را در موقعیت الفا داشته باشد.

                                                                                                                                                          

یک الدهید اروماتیک در موقعیت الفا اتم هیدروزن ندارد اما در واکنش تراکمی الدول با یک الدهید و یا کتون دیگر که دارای گروه متیلن فعال می باشد میتواند شرکت نماید  

                                                                                                                                          

معمولا مخلوط اریل الدول خودبه خود اب از دست داده و ایجاد الدهید و یا یک کتون غیر اشباع الفا یا بتا را مینمایداین قبیل ترکیبات در اثر رزونانس پایدار می گردند و بنام واکنش تراکمی معروف میباشند                                     

واکنش تراکم الدولی الدهید های اروماتیک در مورد ترکیبات دیگری از قبیل مالونیک استر-اسیدانیدریدها-نیتریلها-نیترو الکانها و ترکیب مشابه که شامل یک گروه متیلن فعال میباشند تغمیم یافته است                                                                     

اسید ها و یا بازها هر دو واکنش تراکم الدول را کاتالیز مینمایند اما به طور کلی کاتالیزورهای بازی ترجیح  داده می شوند.محلول رقیق مائی یا الکل سدیم هیدروکسید-سدیم اتا کسید و امین های نوع دوم کاتالیزوزهای موثری هستند                                                                                                                        

کربانیون حاصل با کربوکاتیون ترکیب شده در نتیجه مبادله پروتون با حلال ایجاد الدول مختلط را می نمایند که در اثر ابگیری یک ترکیب غیر اشباع در موقعیت الفا و بتا به وجود می اید                                            

کینتیک واکنش تراکمی الدول با خصوصیت مواد اولیه و شرایط واکنش تغییر می یابد. مرحله انولی شدن واکنش تراکمی خودبه خود استالدهید تحت شرایط ویزه در مجاورت کاتالیزور محلول مائی سدیم هیدروکسید اهسته(غیر برگشتنی)بوده و مرحله دوم خیلی سریع است.                                                                                                                                                                

 انولی استو فنون در واکنش تراکمی بنزالدهید و استو فنون با کاتالیزور سدیم اتاکسید سریع(برگشتی)است و ترکیب شدن کاربانیونبا بنزالدهید مرحله اهسته می باشد.سرعت واکنش متناسب با غلظت کاربانیون و بنز الدهید است.در مورد کتون ها که خاصیت اسیدی کمتر دارند به علت پایین بودن غلظت کاربانیون در حالت تعادل سرعت واکنش اهسته تر است.با حضور ازدحام فضائی در کاربانیون های دارای استخلاف بر روی گروه متیل ممکن است سرعت کندتر گردد.                                                                                                

واکنش های مختلط تراکم الدولی مواد حد واسط را برای روش های سنتزی در اختیار می گذارند که برای ترکیبات اروماتیک با گروهای مختلف در زنجیرجانبی و همچنین در ساختمانهای حاوی حلقه های اروماتیک متصل به سیستم الیفاتیک مورد استفاده قرار میگیرد                                                                                                                                                                             

در مورد کتون های دارای دو گروه متیلن بعلت امکان یک و یادو واکنش جانشینی واکنش تراکم الدولی پیچیده است برای مثال بنزال استن محصول یک تراکمی بین بنز الدهید و مقدار اضافی استن خواهد بود                

اگر نسبت مولی بنزآلدئید به استون به صورت 2 به 1 باشد دی بنزال استون به جای بنزال استون تشکیل میشود

شرح ازمایش:                                                                                                                          

4 میلی لیتر بتز الدیید استون در یک بشر 250 میلی لیتری خوب مخلوط می کنیم.این محلول را به یک محلول حاوی 2گرم سدیم هیدروکسید که در 10 میلی لیتر اب و10 میلی لیتر اتانول که قبلا اماده کرده ایم اضافه می  کنیم

 و سریع به مدت 15 دقیقه هم میزنیم.                                                                                                

تقریبا ظهور حالت زرد رنگ کدر را مشاهده میکنیم و رسوبی که یه وجود می اید                                       

.محصول زرد رنگ را توسط کاغذ صافی جدا کرده و چند مرتبه با اب می شویم تا مازاد سدیم هیدروکسید از بین برود .سپس کاغذ صافی را در مکانی قرار داده  تا خشک شود و سپس بهره وری محصول واکنش را حساب می کنیم                                                                                                                                        

دی بنزال استون خالص دارای نقطه ذوب 110 درجه می باشد                                                           

 خطای آزمایش:

بعد از اضافه کردن اتانول و قبل از اضافه کردن استون و بنزآلدهید برای جلوگیری از واکنشهای جانبی و کانیزار اجازه دهید تا دمای ظرف به دمای اتاق(آزمایشگاه) برسد.

نتیجه گیری:

در این آزمایش از بنزآلدهید به عنوان الکترون دوست و از استون به عنوان هسته دوست استفاده می شود.

+ نوشته شده در  شنبه هفتم خرداد 1390ساعت 15:8  توسط ARIA | 

روشهای تهیه آمین‌های آروماتیک

 روش آزمایشگاهی

روش ساده برای سنتز آمین‌های آروماتیک ، احیای ترکیبات نیترو است. معمولا در آزمایشگاه از اسید کلریدریک و فلزاتی چون روی ، قلع ، یا آلومینیم و حتی برای احیای گروههای نیترو استفاده می‌شود.

روش صنعتی
تصویر
ساختمان نوعی پروتئین دارای آمین آروماتیک

در صنعت برای احیای مشتقات نیترو و تبدیل آن به آمین مربوطه از آهن قراضه استفاده می‌شود و مقدار کمی اسید بعنوان کاتالیزور به محیط اضافه می‌گردد. مزایای این روش در این است که گذشته از آمین ، اکسید آهن نیز تولید می‌شود. همچنین می‌توان با اندکی تغییر در شرایط کار به مشتقات آریل هیدروکسید آمین ، آزو بنزن ، دی‌فنیل هیدرازین و N– اکسی دی آزوبنزن نیز رسید که به آن ، سنتز Haber گویند.

استفاده از کاتالیزورها

در حضور کاتالیزورهایی مثل نیکل ، پلاتین یا پالادیم نیز می‌توان ترکیبات نیترودار را هیدروژن‌دار کرد و آمین مربوطه را بدست آورد. با این روش آمین‌های آروماتیک در مقیاس تجاری تهیه می‌شود.

واکنشهای حذف – افزایش

اگر هالیدهای آروماتیک تحت تاثیر آمیدورسدیم در آمونیاک مایع قرار داده شوند، ابتدا واکنش حذف انجام می‌گیرد و ترکیب فعالی به نام بنزاین تولید می‌شود که تحت تاثیر آمیدورسدیم قرار گرفته ، آمین مربوطه را تولید می‌نماید. واکنش مشابه با هالیدهای نفتالین به تشکیل دو نوع آمین منجر می‌شود.

واکنشهای جانشینی هسته‌خواهی

روش دیگر تهیه آمین‌های آروماتیک ، انجام واکنشهای جانشینی هسته‌خواهی است. بعنوان مثال از واکنش آنیلین با نمک آنیلینیوم هیدروکسید کلراید آمین‌های نوع بالاتر سنتز می‌شود.

تهیه نیتروزو آمین

هرگاه آمین‌های آروماتیک نوع اول در حضور محلول سرد و آبکی یک اسید معدنی و نیتریت سدیم قرار گیرد، ترکیب N– نیتروزو آمین تشکیل می‌گردد. آمین‌های آروماتیک نوع دوم نیز تحت شرایط ذکر شده بالا ترکیب N – نیتروزوی مربوطه را تولید می‌کنند. آمین‌های آروماتیک سه استخلاف‌دار مانند N و N– دی متیل آنیلین نیز با اسید نیترو واکنش می‌دهند و در نهایت پارا نیتروزو - N و N – دی متیل آنیلین تولید می‌نماید.


تصویر
ساختمان آنیلین

نمکهای دی آزونیوم

آمین‌های آروماتیک نوع اول و محلول سرد و آبکی اسیدهای معدنی و نیتریت سدیم با هم واکنش می‌دهند. ابتدا ترکیب N– نیتروزو آمین تشکیل می‌شود که در حضور مازاد اسید معدنی به نمک دی آزونیوم تبدیل می‌گردد. نمکهای دی آزونیوم خیلی فعال هستند بطوریکه در دمای حوالی صفر درجه خود بخود شکسته می‌شوند. از این‌رو لازم است که پس از تولید بلافاصله مصرف شوند.

بطور کلی نمکهای دی آزونیوم آمین‌های آروماتیک در دو دسته مهم از واکنشها شرکت می‌کنند. دسته اول ، واکنشهای جانشینی هستند که در جریان این واکنشها
نیتروژن آزاد می‌شود و گروه دیگری بجای آن جانشین می‌گردد. دسته دوم واکنشهای زوج شدن هستند که طی آن ، نمک دی‌آزونیوم از طریق نیتروژن به یک گروه آروماتیک یا هترو آروماتیک متصل می‌شود. هر دو دسته واکنش از نظر سنتزی بسیار با اهمیت هستند.
+ نوشته شده در  شنبه هفتم خرداد 1390ساعت 14:31  توسط ARIA |