Post on 10-Feb-2018
CHEMIA ORGANICZNA
II
instrukcje i wymagania do wicze laboratoryjnych
Biaystok 2014
ahPole tekstoweBiaystok 2017
2
wiczenie 1
REAKCJA DIELS ALDERA
SYNTEZA BEZWODNIKA KWASU 4-CYKLOHEKSENO-CIS-
1,2-DIKARBOKSYLOWEGO Z 1,3-BUTADIENU I
BEZWODNIKA MALEINOWEGO
+ SO2
+ O
O
O
O
H
H
O
O
S
O
O
Odczynniki: Aparatura:
3-sulfolen Naczynka wagowe 2 szt.
Bezwodnik maleinowy opatka metalowa
Ksylen Strzykawki z ig 3 szt.
Eter naftowy Lejek
Toluen Lejek ze spiekiem
Kolba ssawkowa 100 mL
Zlewka 100 mL
Termometr
W probwce umieszcza si kamyki wrzenne1, 170 mg 3-sulfolenu, 90 mg bezwodnika
maleinowego oraz 0,2 mL suchego ksylenu. Mieszanin reakcyjn ogrzewa si przez 20 min
na ani powietrznej o temperaturze 200C.2 Po ochodzeniu roztworu do temperatury
pokojowej dodaje si 1 mL toluenu, a nastpnie powoli wkrapla eter naftowy a do uzyskania
bardzo lekkiego zmtnienia (potrzebna ilo eteru naftowego ok. 0,5 - 0,7 mL).3 Uzyskany
mtny roztwr podgrzewa si do sklarowania i natychmiast chodzi w ani lodowej.4
Powstay osad odscza si na lejku ze spiekiem i przemywa si jeden raz 0,5 mL zimnym
eterem naftowym5 (nie uywa nadmiaru eteru naftowego przy przemywaniu. Dlaczego?).
3
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur topnienia 2. Wydajno syntezy 3. Omwienie widm: IR, 1H NMR oraz 13C NMR 4. Tabel:
Odczynnik Masa molowa
[g/mol]
Ilo
odczynnika
Temperatura
wrzenia
Ilo
ekwiwalentw
(eq)
3-sulfonen 118.15 170 mg
bezwodnik maleinowy 98.06 90 mg
ksylen 0.2 mL
Pytania: 1. W jakim celu dodaje si kamyk wrzenny? 2. Dlaczego ogrzewamy mieszanin na ani o temp. 200C? 3. W jakim celu dodaje si eter naftowy? 4. Dlaczego roztwr po dodaniu eteru naftowego podgrzewa si, a nastpnie chodzi w
ani lodowej?
5. Dlaczego wykorzystuje si do przemycia zimny eter naftowy?
4
5
6
7
8
wiczenie 2
KWAS p-AMINOBENZOESOWY
NO2
COOH
FeSO4, NH3
NH2
COOH
Odczynniki: Aparatura:
Kwas p-nitrobenzoesowy 2,5 g Zlewka 250 mL
Amoniak 25 % 25 mL Zlewka 100 mL
Siarczan(VI) elaza(II) 30 g Wkraplacz 25 mL
Kwas octowy lodowaty 2,5 mL Lejek Bchnera
Kolba ssawkowa 500 mL
Cylinder miarowy 100 mL, 10 mL
Lejek
W zlewce o pojemnoci 250 mL rozpuszcza si, ogrzewajc w paszczu grzejnym,
30 g siarczanu elaza w 60 mL wody1,4. Do wrzcego roztworu wkrapla si, energicznie
mieszajc, 2,5 g kwasu p-nitrobenzoesowego rozpuszczonego w 10 mL 25% amoniaku
i 8 mL wody (lekkie ogrzewanie przyspiesza rozpuszczanie). Do roztworu zabarwionego na
kolor brunatny wkrapla si powoli amoniak do odczynu lekko alkalicznego (okoo 15 mL).
Gorcy roztwr sczy si na lejku Bchnera3, a osad przemywa si ma iloci gorcej wody.
Przescz z niewielk iloci wgla aktywnego2 odparowuje si do poowy objtoci, sczy
i ponownie z gorcego przesczu wytrca si kwas p-aminobenzoesowy wkraplajc
2,5 mL lodowatego kwasu octowego. Po ozibieniu produkt odscza si i przemywa
niewielk iloci zimnej wody. Otrzymany produkt suszy si na powietrzu.
T.t 186-187oC.
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur topnienia 2. Wydajno syntezy 3. Omwienie widm: IR, 1H NMR oraz 13C NMR
Pytania:
1. Dlaczego reakcj przeprowadzamy w zlewce i jak rol odgrywa woda? 2. W jakim celu dodajemy wgla aktywnego? 3. Opisz proces sczenia. 4. Jak rol odgrywa FeSO4?
Reakcj naley przeprowadza pod wycigiem!
9
10
11
12
13
wiczenie 3
CYKLOHEKSEN
OH
H3PO4
Odczynniki: Aparatura:
Cykloheksanol 20 mL Kolba okrgodenna 3-szyjna 100 mL
Kwas ortofosforowy stony 25 mL Chodnica Liebiga
Chlorek sodu Kolumna Vigreux
10 % roztwr wglanu sodu Cylinder miarowy 50 mL
Siarczan sodu bezwodny Termometr 2 szt.
Wkraplacz 25 mL
Rozdzielacz 100 mL
Erlenmajerki
Lejek, zlewka 100 mL
Kolba okrgodenna 50 mL
Montujemy zestaw do destylacji frakcyjnej, odbieralnik umieszczamy w ani
z lodem2. Do kolby 3szyjnej wlewamy 25 mL stonego kwasu ortofosforowego i
ogrzewamy powoli na paszczu grzejnym do temperatury 100C. Nastpnie wkraplamy w
cigu godziny 20 mL cykloheksanolu. Po zakoczeniu wkraplania mieszanin ogrzewamy
jeszcze do temperatury okoo 100C przez 30 min. Temperatura destylatu nie moe
przekroczy 90C1. Destylat wysyci sol, doda 10 % roztwr wglanu sodu3, a destylat
bdzie mia odczyn zasadowy wobec papierka lakmusowego. Roztwr przenie do
rozdzielacza, warstw organiczn przenie do suchej kolby stokowej i osuszy bezwodnym
siarczanem sodu.
Po odsczeniu rodka suszcego produkt poddajemy destylacji frakcyjnej zbierajc
frakcj do temperatury 83C.
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur wrzenia produktu
2. Wydajno reakcji
3. Opis widm IR, 1H NMR, 13C NMR cykloheksenu
4. Opis widm IR, 1H NMR, 13C NMR 2-pentenu
5. Omwi rnic w regio i stereoselektywnoci reakcji eliminacji 2-pentanolu
do 2-pentenu w stosunku do reakcji eliminacji cykloheksanolu do cykloheksenu
Pytania:
1. Dlaczego temperatura destylatu nie powinna przekroczy 90C? 2. Dlaczego odbieralnik jest chodzony w wodzie z lodem? 3. Jaki jest skad destylatu otrzymanego w wyniku pierwszej destylacji? Po co destylat
przemywany jest roztworem wglanu sodu?
Reakcj naley przeprowadza pod wycigiem!
ahPole tekstowe
15
Widmo (IR): pent-2-en
19
Widmo (1H NMR): pent-2-en
ahPole tekstowe
20
Wartoci przesuni
ahPole tekstowe
21
Widmo (13C NMR): pent-2-en
ahPole tekstowe
22
Wartoci przesuni
ahPole tekstowe
23
Widmo (13C NMR): pent-2-en DEPTy
ahPole tekstowe
24
Wartoci przesuni dla widma
ahPole tekstowe
25
wiczenie 4
KWAS ADYPINOWY
OH
HNO3
HOOCCOOH
Odczynniki: Aparatura:
Cykloheksanol 5 g Kolba okrgodenna 3-szyjna 250 mL
Kwas azotowy stony 19 mL Wkraplacz 10 mL
Chodnica zwrotna
Cylinder miarowy 25 mL
Termometr
Zlewka 100 mL
Lejek Bchnera, kolba ssawkowa
Nasadka ktowa
Lejek
W kolbie o pojemnoci 250 mL, zaopatrzonej w chodnic zwrotn i wkraplacz,
ogrzewa si do wrzenia 19 mL st. kwasu azotowego. Po wyczeniu ogrzewania dodaje si
ostronie z wkraplacza 5 g cykloheksanolu z tak szybkoci, aby zawarto kolby lekko
wrzaa1. (Uwaga! Cykloheksanol naley dodawa maymi porcjami, aby unikn
nagromadzenia si wikszej iloci nieprzereagowanego odczynnika). Po zakoczeniu
wkraplania mieszanin ogrzewa si do wrzenia w cigu 15 min2. Po ochodzeniu do okoo
50C przelewa si do zlewki o pojemnoci 100 mL. Po ozibieniu w ani lodowej
wykrystalizowany kwas adypinowy sczy si przez lejek ze spiekiem i przemywa niewielka
iloci zimnej wody3. Po wysuszeniu na powietrzu otrzymuje si biay, krystaliczny produkt
o temp. topnienia 151-152C.
UWAGA: Ze wzgldu na wydzielanie si toksycznych tlenkw azotu, syntez naley
prowadzi pod wycigiem. W czasie wykonywania preparatu naley uywa rkawic
ochronnych4.
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur topnienia zwizku 2. Wydajno syntezy 3. Omwienie widm: IR, 1H NMR, 13C NMR
Pytania:
1. Dlaczego cykloheksanol dodaje si z tak szybkoci, aby zawarto lekko wrzaa? 2. W jakim celu mieszanin reakcyjn ogrzewa si do wrzenia w cigu 15 min po
zakoczeniu wkraplania?
3. Dlaczego otrzymany osad przemywamy niewielk iloci zimnej wody? 4. Bhp- praca ze stonymi kwasami (jakie naley zachowa rodki ostronoci, jak
postpowa w razie wypadku) oraz podczas wydzielania tlenkw azotu.
27
28
29
wiczenie 5
p-BROMONITROBENZEN
Br Br
NO2
HNO3
H2SO4
Odczynniki: Aparatura:
Bromobenzen 4 g Kolba okrgodenna 3-szyjna 100 mL
Kwas azotowy stony 5 mL Chodnica zwrotna
Kwas siarkowy stony 5 mL Wkraplacz 10 mL
Etanol Termometr
Zlewki: 250 mL i 100 mL
Cylinder miarowy 100 mL
Lejek Bchnera
Kolba ssawkowa
Lejek
Nasadka ktowa
Strzykawka i iga
Kolba okrgodenna 100 mL szlif 19
W kolbie trjszyjnej o pojemnoci 100 mL zaopatrzonej w chodnice zwrotn,
wkraplacz oraz termometr umieszcza si 5 mL st. kwasu azotowego i mieszajc ostronie
dodaje 5 mL st. kwasu siarkowego1. Po ochodzeniu mieszaniny do temp. pokojowej,
wkrapla si 2,7 mL bromobenzenu w cigu 15 min, rcznie mieszajc zawarto kolby.
Podczas dodawania bromobenzenu temperatura wzrasta samorzutnie do ok. 60C. Jeeli
temperatura jest zbyt wysoka, naley kolb chodzi wod. Po zakoczeniu etapu
egzotermicznego mieszanin ogrzewa si w cigu 30 min na wrzcej ani wodnej, po czym
pozostawia do ostygnicia. Nastpnie intensywnie mieszajc bagietk, zawarto kolby
wylewa si do zlewki o poj. 250 mL zawierajcej 70 mL zimnej wody.
Otrzymany osad odscza si na lejku Bchnera, starannie odciska i przemywa
kilkakrotnie zimn wod. Surowy produkt krystalizuje si z etanolu4. Po odsczeniu osadu i
przemyciu za pomoc zimnego etanolu, otrzymuje si czysty p-bromonitrobenzen2
o tt. 124-126C. ug pokrystaliczny zawiera mieszanin izomerw: o- i p-bromonitrobenzen3.
UWAGA: Ze wzgldu na wydzielanie si toksycznych tlenkw
azotu, nitrowanie naley prowadzi pod wycigiem5.
31
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur topnienia zwizku 2. Wydajno syntezy 3. Omwienie widm: IR, 1H NMR, 13C NMR
Pytania:
1. W jakim celu dodawany jest H2SO4? Dlaczego powinien to by kwas stony? 2. Jakie produkty powstaj w tej reakcji? 3. W jaki sposb rozdzieli powstae izomery? 4. W jaki sposb przeprowadzi krystalizacj? 5. Dlaczego powinno wykonywa t syntez pod wycigiem?
34
35
wiczenie 6
CHLOREK tert-BUTYLU
OH
HCl
Cl
Odczynniki: Aparatura:
tert-butanol 12,5 g Rozdzielacz 100 mL
Kwas solny stony 42,5 mL Cylinder miarowy 50 mL
5 % roztwr NaHCO3 10 mL Erlenmajerki 3 x 100 mL
Siarczan sodu bezw. Lejek, te klipy
Kolba Claisena-Vigreux 50 mL
Chodnica
Kolbki gruszkowe 2 szt.
Termometr
W rozdzielaczu3 o pojemnoci 100 mL umieszcza si 12,5 g tert-butanolu i 42,5 mL st.
kwasu solnego4. Mieszanin wytrzsa si co pewien czas w cigu 20 min5.
Po kadym wytrzsaniu wyjmuje si korek z rozdzielacza w celu wyrwnania cinienia6.
Nastpnie pozostawia si na kilka minut, a do wyranego rozdzielenia si warstw7. Doln
warstw kwasow spuszcza si i odrzuca, a grn przemywa 10 mL 5% roztworu
wodorowglanu sodu8, nastpnie 10 mL wody i suszy nad bezw. Na2SO4 9. Nastpnie
preparat sczy si przez sczek karbowany10 do kolby o pojemnoci 50 mL i destyluje11
zbierajc frakcje o temp. 48-51C.
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur wrzenia zwizku 2. Wydajno syntezy 3. Omwienie widm: IR, 1H NMR, 13C NMR
Pytania: 1. Okrel molowo 36% HCl o gstoci d=1,18g/cm3. 2. W jaki sposb sporzdzi 100 mL 5% roztworu NaHCO3? 3. Jaka jest rnica midzy rozdzielaczem a wkraplaczem? 4. W jaki sposb naley pobiera (przelewa) roztwory stonych kwasw? 5. Czemu suy wytrzsanie mieszaniny kwasu i tert-butanolu? 6. W jaki sposb mona usuwa powstajc w czasie ekstrakcji emulsj? 7. W jaki sposb mona rozrni warstw wodn od organicznej? 8. Czemu suy przemywanie mieszaniny poreakcyjnej 5% NaHCO3 a nastpnie wod? 9. Jakie znasz sposoby (rodki) suce do suszenia cieczy? 10. Kiedy sczenie prowadzimy przez sczek karbowany a kiedy przez lejek ze spiekiem? 11. Z jakich elementw skada si zestaw do destylacji frakcyjnej?
39
40
wiczenie 7a i 7b
BENZALDEHYD - KWAS CYNAMONOWY
-CYNAMONIAN ETYLU/CYNAMONIAN METYLU
CHO
+COOH
COOH
piperydyna
pirydyna
COOH
etanol
H2SO4 st.
COOC2H5
I. Kwas cynamonowy
Odczynniki: Aparatura:
Benzaldehyd 5,3 g Kolba okrgodenna 100 mL
Kwas malonowy 6,25 g Strzykawka i iga 2 szt.
piperydyna 0,25 mL Chodnica zwrotna
Pirydyna 10 mL Zlewka 250 mL
Kwas solny stony 15 mL Cylinder miarowy 50 mL
Lejek Bchnera
Kolba ssawkowa
W kolbie okrgodennej jednoszyjnej o pojemnoci 100 mL umieszcza si
5,3 g benzaldehydu, 6,25 g kwasu malonowego3 i dodaje 10 mL pirydyny i 0,25 mL
piperydyny1,2 (mieszanina lekko ogrzewa si). Po podczeniu chodnicy zwrotnej5 kolb
ogrzewa si na wrzcej ani wodnej4, a do zaprzestania wydzielania si pcherzykw gazu
(ok. 2,5 h). Nastpnie zawarto kolby wylewa si cienkim strumieniem intensywnie
mieszajc bagietk do zlewki o poj. 250 mL, w ktrej przygotowano wczeniej
25 g potuczonego lodu i 15 mL st. kwasu solnego6. Zestalony produkt odscza si8 i suszy
w suszarce w temp. 110C. Okoo 0,5 g surowego wilgotnego produktu naley
przekrystalizowa z wody11,12 i oznaczy temperatur topnienia9,13.
UWAGA: Ze wzgldu na przykry zapach pirydyny, syntez
naley prowadzi pod wycigiem.
W sprawozdaniu (cznie z opisem syntezy cynamonianu etylu) naley poda:
1. Temperatur topnienia kwasu 2. Wydajno reakcji (teoretyczn i praktyczn) 3. Omwienie widm IR, 1H NMR i 13C NMR
II. Cynamonian etylu
(studenci wykonuj preparat wskazany przez prowadzcego: cynamonian etylu lub
cynamonian metylu)
Odczynniki: Aparatura:
Kwas cynamonowy Kolba okrgodenna 250 mL
Etanol bezw. 25 mL Cylinder miarowy 50 mL
Toluen bezw. 30 mL Zlewka 250 mL
Kwas siarkowy stony 5 mL Rozdzielacz 100 mL
Eter dietylowy Erlenmajerki 3 x 100 mL
5 % roztwr NaHCO3 Lejek
Siarczan sodu bezwodny Kolba Claisena-Vigreux 25 ml
Chodnica Liebiga
Kolba owalna 10 ml
Termometr
Kapilara, ty cznik
W kolbie o pojemnoci 250 mL umieszcza si suchy kwas cynamonowy,
25 mL etanolu, 30 mL toluenu i 5 mL st. kwasu siarkowego3. Nastpnie montuje si zestaw
do destylacji azeotropowej4 (z nasadk Deana-Starka) i ogrzewa si, a do momentu
zaprzestania gromadzenia si wody w nasadce (ok.10-15 h)5. Po ochodzeniu do temperatury
pokojowej6, nadmiar etanolu i toluenu odparowuje si na wyparce prniowej7, a pozostao
wylewa na 25 g, drobno potuczonego lodu. Mieszanin ekstrahuje si dwukrotnie eterem
etylowym (2 x 25 mL), przemywa kolejno wod, 5% roztworem NaHCO3 i wod8.
Po osuszeniu nad bezw. Na2SO49 i odsczeniu rodka suszcego10, eter odparowuje si
na wyparce, a pozostay surowy produkt destyluje si pod prni11,12.
W sprawozdaniu (cznie z opisem syntezy kwasu cynamonowego) naley poda:
1. Temperatur wrzenia estru 2. Wydajnoci teoretyczne i praktyczne dla obu etapw oraz praktyczn dla caej
syntezy13
3. Omwienie widm IR, 1H NMR i 13C NMR
ahPole tekstowe
47
Pytania:
7a
1. Jakie s rnice we waciwociach pirydyny i piperydyny? 2. Jaka rol peni w wiczeniu piperydyna? 3. Ile ekwiwalentw kwasu malonowego uyto do reakcji, jak wyznaczamy stosunek
reagentw w ekwiwalentach?
4. Jakie s rodzaje ani grzewczych? 5. Dlaczego mieszanin reakcyjn ogrzewamy pod chodnica zwrotn? 6. Jakie s podstawowe zasady BHP dotyczce pobierania i przelewania stonych
kwasw?
7. Pcherzyki jakiego gazu wydzielaj si z mieszaniny reakcyjnej i w wyniku jakiego procesu?
8. W jaki sposb naley odsczy uzyskany w eksperymencie osad? 9. W jaki sposb oznaczamy temperatur topnienia osadw, w jakim zakresie podajemy
uzyskan temperatur?
10. W jaki sposb mona suszy ciaa stae? 11. W jaki sposb moemy wykona krystalizacj kwasy cynamonowego z wody? 12. Jakie cechy powinien mie rozpuszczalnik stosowany do krystalizacji? 13. Jak powinna si zmieni temperatura topnienia kwasu cynamonowego
po krystalizacji, o czym to wiadczy?
7b
1. W jaki sposb uzyskuje si bezwodny etanol (metanol)? 2. W jaki sposb uzyskuje si bezwodny toluen? 3. Co mwi zasady BHP odnonie pobierania i przechowywania stonych kwasw
i zasad?
4. Z jakich elementw zbudowany jest zestaw do destylacji azeotropowej? 5. W jaki sposb dochodzi do odwodnienia mieszaniny reakcyjnej ogrzewanej
w zestawie do destylacji azeotropowej?
6. W jaki sposb mona ochodzi mieszanin reakcyjn? 7. Jakie s metody zagszczania mieszanin zawierajcych rozpuszczalniki organiczne? 8. Czemu suy kolejne przemywanie warstwy eterowej wod i kwanym wglanem
sodu?
9. Jakie rodki suszce stosuje si do suszenia cieczy? 10. W jaki sposb naley odsczy rodek suszcy? 11. Z jakich elementw zbudowany jest zestaw do destylacji pod zmniejszonym
cinieniem?
12. Jakich zasad BHP naley przestrzega podczas pracy pod zmniejszonym cinieniem? 13. W jaki sposb wyliczamy cakowita wydajno cynamonianu etylu wychodzc
z benzaldehydu?
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe
III. (E)-CYNAMONIAN METYLU8
(studenci wykonuj preparat wskazany przez prowadzcego: cynamonian etylu lub
cynamonian metylu)
COOH
MeOH, H+COOCH3
Odczynniki: Aparatura:
Kwas cynamonowy 1,5 g Kolba okrgodenna 250 mL i 100 mL
Metanol 23 mL Cylinder miarowy
Kwas siarkowy stony 0,5 mL Rozdzielacz 250 mL
Eter dietylowy Erlenmajerki 3 x 100 mL
5 % roztwr NaHCO3 w 15%
roztworze NaCl
Lejek
Kolba stokowa 500 mL
Siarczan sodu bezwodny Chodnica zwrotna
Chlorek sodu Lejek Bchnera
Kolba ssawkowa
W kolbie okrgodennej o pojemnoci 100 mL zaopatrzonej w chodnic zwrotn
umieszcza si kwas cynamonowy, metanol oraz stony kwas siarkowy1,2 i ogrzewa
w temperaturze wrzenia przez 1,5-2 godz. Po ochodzeniu przenosi si do rozdzielacza,
dodaje 5% roztwr wodorowglanu sodu w 15% roztworze chlorku sodu3 i wytrzsa do
zakoczenia wydzielania dwutlenku wgla4 (Uwaga! Ze wzgldu na intensywnie
wydzielajcy si gaz naley czsto odpowietrza). Kolb reakcyjn przepukuje si eterem
dietylowym5 (x 2) i czy z ciecz w rozdzielaczu. Wytrzsa si energicznie i odstawia do
rozdzielenia warstw. Po oddzieleniu warstwy eterowej, do warstwy wodnej dodaje si staego
chlorku sodu6 i ponownie ekstrahuje eterem dietylowym (x 2). Poczone ekstrakty eterowe
suszy si nad bezwodnym siarczanem sodu7. Po odsczeniu rodka suszcego, eter usuwa si
na wyparce obrotowej. Produkt krystalizuje si z mieszaniny metanol-woda; t.t. 36-38 C.
W sprawozdaniu (cznie z opisem syntezy kwasu cynamonowego) naley poda:
1. Wydajnoci teoretyczne i praktyczne dla obu etapw oraz praktyczn dla caej syntezy
2. Omwienie widm IR, 1H NMR i 13C NMR
Pytania:
7c
1. Co mwi zasady bhp odnonie pobierania i przechowywania stonych kwasw i zasad?
2. W jakim celu dodaje si stony kwas siarkowy? 3. W jakim celu dodaje si 5% roztwr wodorowglanu sodu w 15% roztworze chlorku
sodu?
4. Dlaczego wydziela si CO2? 5. Czemu suy przemywanie warstwy wodnej eterem dietylowym? 6. W jakim celu dodaje si chlorek sodu? 7. Jakie rodki suszce stosuje si do suszenia cieczy? 8. Co oznacz symbol E w nazwie zwizku?
57
wiczenie 8
PENTAACETYLO - D-GLUKOZA
H
HH
OH
HO
H
HOH2C
HO
H
OH
O
H
H
H
AcO
H
AcOH2C
AcO
H
OAc
O
OAc
octan sodu
bezwodnik octowy
Odczynniki: Aparatura:
Glukoza bezwodna1 6 g Modzierz z tuczkiem
Octan sodu bezw. stopiony 4 g Kolba okrgodenna 100 mL
Bezwodnik octowy 27, 5 mL Chodnica zwrotna
Etanol Zlewka 400 mL i 250 mL
Cylinder miarowy 50 mL i 250 mL
Lejek Bchnera
Kolba ssawkowa
W modzierzu porcelanowym rozciera si dokadnie 6 g bezw. glukozy4 i 4 g wieo
stopionego (w modzierzu) bezw. octanu sodu2. Nastpnie mieszanin przenosi si do kolby
kulistej jednoszyjnej o pojemnoci 100 mL, dodaje 27,5 mL bezwodnika octowego3 i ogrzewa
na wrzcej ani wodnej5 pod chodnic zwrotn przez 2,5 h (zawarto kolby naley
wstrzsa co kilka minut). Po rozpuszczeniu si osadu6 otrzymany roztwr wylewa si
cienkim strumieniem, intensywnie mieszajc bagietk, do zlewki o pojemnoci 400 mL
zawierajcej 250 mL wody. Zestalony produkt naley rozgnie i pozostawi na okres 1h.
Nastpnie osad naley odsczy na lejku sitowym, przenie do modzierza i rozetrze z 50
mL wody7. Otrzyman zawiesin pozostawi naley na okres 1h, odsczy na lejku sitowym8
i przemy dwukrotnie zimn wod9. Surowy produkt krystalizuje si z etanolu10.
Wykona chromatografi cienkowarstwow (TLC) w ukadzie: chloroform octan
etylu 3:112-15.
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur topnienia zwizku16 2. Wydajno reakcji 3. Omwienie widm IR, 1H NMR i 13C NMR
58
Pytania:
1. W jakiej formie glukoza wystpuje w roztworze wodnym? 2. Czemu suy stapianie octanu sodu i jak je wykonujemy? 3. Zasady BHP podczas pracy z substancjami dranicymi i nieprzyjemnym zapachu. 4. Dlaczego glukozy nie naley miesza z gorcym octanem sodu w nagrzanym
naczyniu?
5. Jakie s typy ani grzejnych? 6. O czym wiadczy rozpuszczenie si osadu? 7. Czemu suy rozgniatanie i nastpne rozcieranie uzyskanego produktu? 8. Kiedy stosujemy sczenie przez sczek karbowany, a kiedy przez lejek sitowy? 9. Dlaczego do przemywania uzyskanego osadu stosuje si zimn wod? 10. W jaki sposb naley wykona krystalizacj z metanolu (zestaw, bhp)? 11. Jakie s metody suszenia osadw? 12. W jaki sposb wykonujemy chromatogramy TLC? 13. Jak dobieramy ukad chromatograficzny do TLC? 14. Co to jest szereg eluotropowy rozpuszczalnikw organicznych? 15. Do czego suy chromatografia TLC? 16. W jaki sposb okrelamy temperatur topnienia cia staych, o czym wiadczy
uzyskanie po kolejnej krystalizacji niezmienionej temperatury topnienia zwizku?
wiczenie 9
BENZOFENON OKSYM BENZOFENONU
O N
OH
NH2OH
Odczynniki: Aparatura:
Benzofenon 2,5 g Kolba okrgodenna 100 mL
Chlorowodorek hydroksyloaminy 1,5 g Chodnica zwrotna
Wodorotlenek sodu 2,8 g Zlewka 100 mL
Kwas solny stony 7,5 mL Lejek Bchnera
Etanol Kolba ssawkowa
Cylinder miarowy 10 mL
Lejek
W kolbie kulistej o pojemnoci 100 mL umieszcza si 2,5 g benzofenonu,
1,5 g chlorowodorku hydroksyloaminy, 5 mL etanolu i 1 mL wody, a nastpnie mieszajc
wrzuca si porcjami 2,8 g granulowanego wodorotlenku sodu1. Zawarto kolby miesza si
rcznie przez kilka minut, a nastpnie czy si z chodnic zwrotn i ogrzewa do wrzenia
przez 5 min. Po ochodzeniu do temperatury pokojowej dodaje si roztwr 7,5 mL st.
kwasu solnego2 w 50 mL wody. Wydzielony osad odscza si na lejku sitowym, przemywa
wod, dokadnie odciska i krystalizuje z etanolu3,4.
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur topnienia zwizku 2. Wydajno syntezy 3. Omwienie widm IR, 1H NMR i 13C NMR
Pytania:
1. W jakim celu dodawany jest wodorotlenek sodu? 2. Jak rol peni dodawany kwas? 3. W jaki sposb jest wyodrbniony produkt z mieszaniny reakcyjnej? 4. W jaki sposb jest oczyszczany produkt?
wiczenie 10
BENZYLIDENOAZYNA
CHO
+ NH2NH2*H2SO4NH3
CH N
C
HN
Odczynniki: Aparatura:
Siarczan hydrazyny 1,7 g Zlewka 150 mL
Amoniak 25 % 1,6 mL Cylinder miarowy 50 mL
Benzaldehyd 3,2 g Wkraplacz 25 mL
Etanol Element mieszajcy
Mieszado
Lejek Bchnera, kolba ssawkowa
Kolba okrgodenna 100 mL
Chodnica zwrotna
Strzykawki i igy x 2 szt.
W zlewce o pojemnoci 150 mL umieszcza si 1,7 g siarczanu hydrazyny, 20 mL
wody i 1,6 mL stonego wodnego roztworu amoniaku1 i miesza si bagietk do cakowitego
rozpuszczenia. Do tego roztworu wkrapla si w cigu 0,5 - 1 h 3,2 g aldehydu benzoesowego,
po czym miesza si jeszcze w cigu 2 h. Powstay osad odscza si na lejku Bchnera,
przemywa kilkakrotnie wod. Produkt oczyszcza si przez krystalizacj z etanolu.
Po wysuszeniu na powietrzu otrzymuje si t, krystaliczn benzylidenoazyn
o temp. top. 92C.
W sprawozdaniu naley poda:
1. Temperatur topnienia zwizku 2. Wydajno syntezy 3. Omwienie widm IR, 1H NMR, 13C NMR
Pytania:
1. W jakim celu dodawany jest stony amoniak?
Zagadnienia obowizujce do zaliczenia wicze:
wiczenie 1
Synteza bezwodnika kwasu 4-cykloheksenu-cis-1,2-dikarboksylowego z 1,3-
butadienu i bezwodnika maleinowego
SO
O+ SO2
+ O
O
O
O
H
H
O
O
Zagadnienia:
1. Przebieg stereochemiczny cykloaddycji 1,4-butadienu do bezwodnika kwasu maleinoego oraz addycji bromu do kwasu fumarowego (okrelenie konfiguracji cis-
trans, Z/E, R/S oraz egzo i endo).
2. Reakcje addycji: a) do wizania C=C
wolnorodnikowa (halogenowodoru, np. CHCl3, chlorowca, np. Br2)
elektrofilowa (np. Br2, B2H5, KMnO4, HOBr, H2SO4, karbeny :CR2)
nukleofilowa (warunki reakcji) b) cykloaddycja przykady addycji [2+2] i [2+4].
3. Budowa i nazwy zwizkw cyklicznych (ukady 3-6 atomowe): a) karbocyklicznych b) heterocyklicznych (zawierajcych atom azotu, tlenu, siarki) c) podstawowych ukadw karbocyklicznych i heterocyklicznych
dwupiercieniowych.
4. Podstawowe pojcia stosowane w nomenklaturze chemicznej (wyjanienie poj na przykadach): enancjomery, diastereoizomery, struktura mezo, racemat.
5. reakcje stereoselektywne wyjanij, czy reakcja Dielsa Aldera moe by: a) stereoselektywna b) enancjoselektywna c) diastereoselektywna wytumacz.
ahPole tekstoweWYMAGANIA DO WEJCIWEK
ahPole tekstowei maleinowego
ahPole tekstowei maleinowego
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe
74
wiczenie 2
Kwas p-aminobenzoesowy
NO2
COOH
FeSO4, NH3
NH2
COOH
Zagadnienia:
1. Mechanizm redukcji nitrozwizkw do amin. 2. Najwaniejsze metody redukcji w syntezie organicznej (redukcja katalityczna,
redukcja wodorem in statu nascendi, redukcja sodem w alkoholu, redukcja
kompleksowymi wodorkami metali).
wiczenie 3
Cykloheksen
OH
H3PO4
Zagadnienia:
1. Mechanizm reakcji eliminacji. 2. Stereochemia reakcji eliminacji: jednoczsteczkowej, dwuczsteczkowej oraz
wewntrzczsteczkowej.
3. Eliminacja chlorowcowodorw i wody: regua Zajcewa i Hoffmana. 4. Czynniki wpywajce na kierunek reakcji eliminacji. 5. Zasady destylacji prostej i frakcyjnej.
ahPole tekstoweredukcja izopropanolanem sodu,
ahPole tekstowe:LiAlH4, NaBH4, porwnanie tych dwch reduktorw)
ahPole tekstowemetalami w alkoholu, amoniaku
ahPole tekstoweredukcja
ahPole tekstoweE1 i E2
ahPole tekstowe, reakcja Czugajewa
ahPole tekstowe5. Przebieg stereochemiczny eliminacji bromowodoru z halogenopochodnych
ahPole tekstowe(cis i trans eliminacja)
75
wiczenie 4
Kwas adypinowy
OH
HNO3
HOOCCOOH
Zagadnienia:
1. Utlenianie alkoholi, aldehydw, ketonw, alkilobenzanw i alkenw. 2. Najwaniejsze utleniacze w syntezie organicznej (np. KMnO4, K2Cr2O7, HNO3, Ag2O,
ozon).
wiczenie 5
p-Bromonitrobenzen
Br Br
NO2
HNO3
H2SO4
Zagadnienia:
1. Najwaniejsze reakcje podstawienia elektrofilowego zwizkw aromatycznych. 2. Oglny mechanizm podstawienia elektrofilowego. 3. Czynniki nitrujce. 4. Efekt kierujcy podstawnikw. 5. Reakcje i mechanizm tworzenia soli diazoniowych, reakcje soli diazoniowych.
ahPole tekstowe3. Reakcje stereoselektywne (utlenianie wizania podwjnego C=C cis i trans, przedstawienie przebiegu stereoselektywnego reakcji utleniania za pomoc OsO4, KMnO4,oraz nadkwasw organicznych)4. Reakcja Bayera-Villigera.
ahPole tekstowe, nadjodanem sodu)
ahPole tekstowe3. Umiejtno uzasadnienia kierunku podstawienia w zwizkach aromatycznych w oparciu o struktury rezonansowe4. Efekt kierujcy podstawnikw.
76
wiczenie 6
Chlorek tert-butylu
OH
HCl
Cl
Zagadnienia:
1. Oglny mechanizm podstawienia nukleofilowego (SN1 i SN2) 2. Czynniki nukleofilowe. 3. Przestrzenne aspekty podstawienia nukleofilowego. 4. Karbokationy- trwao, czynniki stabilizujce.
wiczenie 7a i 7b
Kwas cynamonowy. Cynamonian etylu/Cynamonian metylu
CHO
+COOH
COOH
piperydyna
pirydyna
COOH
etanol
H2SO4 st.
COOC2H5
Zagadnienia:
1. Podstawowe typy kondensacji (aldolowa, Claisena, Perkina, Knoevenagela) 2. Mechanizm kondensacji Knoevenagela. 3. Izomeria cis-trans (Z/E) 4. Mechanizm reakcji estryfikacji. 5. Transestryfikacja. 6. Azeotropia. Destylacja azeotropowa. 7. Podstawowe zasady destylacji prniowej.
ahPole tekstowe5. Czynniki decydujce o tym, wedug jakiego mechanizmu bdzie przebiegao podstawienia(SN1 czy SN2): rozpuszczalnik, rzdowo, nukleofilowo6. Grupy opuszczajce.
ahPole tekstowemetylu
ahPole tekstowem
ahPole tekstowe
ahPole tekstoweCH3
ahPole tekstowecznie z mechanizmami, porwnanie mechanizmu kondensacji aldolowej w rodowisku kwanym i zasadowym
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe2.
77
wiczenie 8
Pentaacetylo D glukoza
H
HH
OH
HO
H
HOH2C
HO
H
OH
O
H
H
H
AcO
H
AcOH2C
AcO
H
OAc
O
OAc
octan sodu
bezwodnik octowy
Zagadnienia:
1. Oglna budowa cukrw. Grupy funkcyjne. 2. Asymetryczny atom wgla. Enancjomery. 3. Konfiguracja wzgldna i bezwzgldna. 4. Acetale. Anomeria. 5. Mechanizm estryfikacji.
wiczenie 9 i 10
Oksym benzofenonu
C
O
NH2OHC
N
OH
Benzylidenoazyna
CHO
+ NH2NH2*H2SO4NH3
CH N
C
HN
Zagadnienia:
1. Addycja nukleofilowa do grupy karbonylowej (tworzenie acetali, oksymw, hydrazonw, zasad Schiffa, reakcje ze zwizkami Grignarda).
2. Podstawowe typy przegrupowa (pinakolinowe, allilowe, Beckmanna, benzydynowe). 3. Mechanizm przegrupowania Beckmanna (przegrupowanie oksymu cykloheksanonu
do kaprolaktamu).
ahPole tekstowe2. Wzr glukozy i umiejtno przedstawienia go na wzorze Fishera, krzesekowym, Hawortha
ahPole tekstoweEnancjomery.
ahPole tekstoweMechanizm tworzenia acetali.
ahPole tekstoweenamin, azyn,
ahPole tekstowei ich mechanizmy
ahPole tekstowe
ahPole tekstowe)
78
Zalecana literatura:
1. A.I. Vogel, Preparatyka organiczna, WNT Warszawa 1984 i 2006
2. P. Mastalerz, Podrcznik chemii organicznej, wyd. 1986 i 1997
3. R.T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna. Tom 1 i 2, Warszawa 1985 i1998
4. J. March, Chemia organiczna; Reakcje, mechanizmy, budowa. Warszawa 1975
5. Wydanie zbiorowe pod red. J. Wrbla, Preparatyka i elementy syntezy organicznej,
Warszawa 1983
6. Wydanie zbiorowe, Preparatyka organiczna, tumaczenie zbiorowe pod red.
B. Bochwica, PWN
7. M. Mkosza, Synteza organiczna, Warszawa 1976
8. P. Tomasik, Mechanizmy reakcji organicznych, Warszawa 1998
9. J. McMurry, Chemia organiczna, t. 1-5, PWN Warszawa 2005
10. J. McMurry, Organic chemistry, Brooks/Cole 2000
11. J. Clayden et. all, Organic chemistry, Oxford NY 2000
12. J. March, Advanced organic chemistry, Wiley 2001
13. R. M. Silverstein i in., Spektroskopowe metody identyfikacji zwizkw organicznych,
PWN Warszawa 2007
14. J. Skarewski, Wprowadzenie do syntezy organicznej, PWN d 1999
15. praca zbiorowa pod red. P. Kowalskiego, Laboratorium chemii organicznej, techniki
pracy i przepisy bhp, WNT Warszawa 2004