Получение n-бензохинона окислением гидрохинона

Цель:получить n-бензохинон окислением гидрохинона

 

Реактивы:гидрохинон – 4 г; дихромат натрия – 14 г; серная кислота (ρ = 1,84 г/см3) – 5 г (2,7 мл); бензол – 40 мл; хлорид кальция (безводный).

 

Посуда и оборудование:колба коническая вместимостью 250 мл; колба круглодонная вместимостью 100 мл; делительная воронка; термометр; баня водяная; холодильник водяной; колба Вюрца.

Теоретические основы

Окисление ароматических углеводородов до хинонов (за исключением бензола) легко осуществляется хромовой кислотой, пероксидом водорода.

Бензохинон в лабораторной практике получают окислением гидрохинона дихроматом калия в кислой среде или азотной кислотой.

Хиноны (бензохинон, антрахинон, фенантрахинон) сами обладают свойствами окислителей, превращаясь в соответствующие гидрохиноны.

Выделение продуктов реакции определяется их агрегатным состоянием: жидкие вещества экстрагируют из реакционной массы подходящим растворителем, твёрдые выделяют фильтрованием.

 

Экспериментальная часть

Порядок выполнения работы.

В конической колбе в 100 мл воды при 50°С растворяют 4 г гидрохинона, добавляют по каплям 2,7 мл концентриро-ванной серной кислоты, охлаждают смесь и при температуре не выше 20°С приливают раствор 14 г дихромата натрия в 7 мл воды. Сначала образуется темно-зелёный осадок хингидрона – комплексного эквимолекулярного соединения n-бензохинона и гидрохинона; по мере добавления дихромата натрия цвет осадка переходит в желтовато-зелёный. Затем смесь охлаждают до 10°C; осадок n-бензохинона отфильтровывают и промывают небольшим количеством холодной воды.

Выход 3,1 г (80 % от теоретического). n-бензохинон (n-хинон) – кристаллическое вещество золотисто-жёлтого цвета с характерным едким запахом; мало растворим в холодной воде, хорошо – в горячей воде, спирте, эфире, бензоле, возгоняется, летуч на воздухе, tпл = 115,7°С, =1,3180.

ИК-спектр приведен на рисунке 3.

 

Рисунок 3. ИК-cпектр n-бензохинона

Хроматография: пластинки «Силуфол», система гексан – этил-ацетат (17:1), растворитель – ацетон. Rf = 0,22.

Контрольные вопросы:

1. Зарисуйте механизм окисления ароматических углеводородов до хинонов?

2. Объясните сампроизвольное превращение хинонов в соответствующие гидрохиноны?

3. Когда и кем был открыта n-бензохинона?

4. Опишите физико-химические свойства n-бензохинона?

5. Какие методы получения n-бензохинона вы знаете?

6. В какие реакции вступает n-бензохинона?

7. Какие сферы применения n-бензохинона вы знаете?

Лабораторная работа №11

Синтез бензанилида

Цель:получение бензанилида

Реактивы:анилин – 7 мл; бензойная кислота – 6,7 г; 5%-ная соляная кислота – 50 мл; 5%-ный р-р NaOH – 60 мл; этанол; активированный уголь.

Посуда и оборудование:колба круглодонная вместимостью 50 мл; насадка Вюрца; термометр; холодильник Либиха; аллонж; колбонагреватель; фарфоровая чашка; фарфоровые пестик и ступка; стакан вместимостью 100 мл; воронка Бюхнера.

Теоретические основы

Реакции, в результате которых образуются соединения с новой связью между двумя атомами углерода, не связанными непосредственно друг с другом в исходном состоянии, называются конденсацией.

Реакции конденсации делятся на внутримолекулярные и межмолекулярные. В зависимости от того, какие неорганические или органические простые вещества выделяются в процессе конденсации, эти реакции классифицируют следующим образом:

а) реакции с выделением водорода, кислорода, азота, галогена;

б) реакции с выделением воды;

в) реакции с выделением галогеноводорода;

г) реакции, сопровождающиеся образованием в качестве побочных продуктов метилового спирта, этилового спирта и других наиболее просто построенных органических соединений.

В качестве конденсирующих водоотнимающих средств используют серную и соляную кислоты, фосфорный ангидрид, ацетаты натрия и калия, хлорид олова (IV), хлорид цинка, гидроксид натрия.

Среди средств, способствующих отщеплению галогеноводорода, применяют хлориды алюминия, цинка и железа, иногда – металлические алюминий и цинк, карбонаты и ацетаты натрия и калия, оксиды цинка, марганца, олова и железа.

Для элиминирования атомов галогена пригодны металлический натрий, его амальгама, медь, серебро, цинк и другие металлы. Аммиак можно отнять, используя серную и соляную кислоты. Kонденсация с потерей водорода может быть достигнута применением в качестве окислителей дихромата, гипохлорита и пероксида натрия, диоксида свинца, персульфата аммония.

Экспериментальная часть

С6H5COOH + C6H5NH2 ↔ C6H5CONHC6H5

 

Порядок выполнения работы

Собирают прибор для простой перегонки. В круглодонную колбу вместимостью 50 мл помещают 7 мл анилина, 6,7 г бензойной кислоты и нагревают смесь на колбонагревателе при 180-190°С, пока не перестанут отгоняться анилин и вода. Затем температуру бани поднимают до 225°С и поддерживают её до прекращения отгонки, после чего колбонагреватель удаляют. В остывшую до 40-50°С колбу добавляют ещё 2 мл анилина. Смесь снова нагревают, как было указано выше. По окончании реакции ещё горячую реакционную смесь выливают в фарфоровую чашку.

Затвердевшую после охлаждения массу растирают в фарфоровой ступке, переносят в стакан вместимостью 100 мл и обрабатывают 50 мл 5%-ной соляной кислоты для удаления не вступившего в реакцию анилина. Раствор декантируют и операцию повторяют. Осадок последовательно промывают аналогичным образом водой 3 раза по 20 мл, 5%-ным раствором NaOH 2 раза по 30 мл для удаления непрореагировавшей бензойной кислоты и несколько раз водой до нейтральной реакции по универсальной индикаторной бумаге.

Промытый бензанилид отфильтровывают на воронке Бюхнера, сушат и очищают перекристаллизацией из изопропанола с добавлением активированного угля.

Бензанилид – бесцветные кристаллы, tпл = 163°С; растворим в этаноле, бензоле, диэтиловом эфире, практически нерастворим в воде.

 

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое конденсация?

2. Зарисуйте механизм реакции поликонденсации?

3. Когда и кем был открыт бензанилида?

4. Опишите физико-химические свойства бензанилида?

5. Какие методы получения бензанилида вы знаете?

6. В какие реакции вступает бензанилида?

7. Какие сферы применения бензанилида вы знаете?

 

Лабораторная работа №12