Опыт 3. Нитрование ароматических углеводородов

Реактивы: бензол, этиловый спирт, толуол, нитробензол, концентрированные кислоты (азотная, серная), нитрат аммония, хлорид кальция, четыреххлористый углерод.

Оборудование: круглодонная колба на 25 мл, силуфоловая пластинка.

а) Нитрование бензола (тяга!). В маленькой колбе смешивают 4 мл концентрированной серной кислоты (1,84) с 3 мл концентрированной азотной кислоты (1,4). К полученной смеси приливают по каплям 3 мл бензола, сильно встряхивая содержимое колбы (температура не должна подниматься выше 40°С), охлаждая в случае необходимости водой. Закрыв колбу пробкой с воздушным холодильником, нагревают ее 15 мин на водяной бане до 60°С, часто встряхивая. Затем реакционную смесь охлаждают и выливают в стакан с 20 мл ледяной воды, при этом образуются два слоя. Водный слой сливают, а выпавшее на дне масло (нитробензол) еще дважды промывают водой. После отделения от воды сырой нитробензол переливают в сухую пробирку, добавляют 2-3 кусочка прокаленного СаСl₂ и нагревают на водяной бане, пока нитробензол не станет прозрачным. Перегоняют нитробензол из маленькой колбы Вюрца или пробирки с нисходящей трубкой при 207-211°С.

(Перегонять нитробензол досуха нельзя! Возможен взрыв!)

Напишите уравнение нитрования бензола. Какова роль серной кислоты при нитровании ароматических соединений? Объясните механизм нитрования ароматических соединений.

б) Нитрование нитробензола. В маленькой колбе смешивают 1,5 мл концентрированной серной кислоты с 1 мл концентрированной азотной кислоты (1,5). Затем добавляют 1 мл нитробензола при встряхивании. Колбу закрывают пробкой с воздушным холодильником и нагревают на кипящей водяной бане 15-20 мин, часто встряхивая. Затем колбу охлаждают и выливают продукты реакции в стакан с 20 мл холодной воды. На дне стакана оседает тяжелое масло. Воду декантируют, а масло промывают два раза водой. Динитробензол застывает в виде маслянистой лепешки. Его отсасывают на воронке с гвоздиком и перекристаллизовывают из горячего спирта. При охлаждении выпадает почти бесцветный м-динитробензол (темп. пл. 90°С). Напишите уравнение реакции нитрования нитробензола. Почему нитробензол нитруют смесью дымящей азотной кислоты с концентрированной серной.

Опыт 4. Сульфирование ароматических углеводородов

Реактивы: бензол, толуол, ксилол, серная кислота (конц).

Оборудование: стаканы химические на 50 мл.

В пробирку помещают по 1 мл каждого из углеводородов и добавляют по 4 мл концентрированной серной кислоты. Пробирки закрывают пробками с вертикально вставленными трубками и нагревают на кипящей водяной бане, часто встряхивая смесь. В некоторых из них наблюдается постепенное растворение углеводородов (отметьте различие во времени растворения углеводородов). Когда растворение закончится, то пробирки охлаждают, и вещества из них выливают в стаканы, содержащие по 20 мл воды.

Отметьте вид получившейся смеси. Выделяется ли исходный углеводород или продукт реакции? Сделайте вывод о легкости сульфирования различных углеводородов. Объясните механизм реакции.

Опыт 5. Алкилирование бензола

Реактивы: бензол (обезвоженный), хлороформ (обезвоженный), безводный хлорид алюминия.

Оборудование: пробка с обратным воздушным холодильником.

В пробирку наливают 1 мл бензола, добавляют 0,5 г хлорида алюминия, а затем при встряхивании к смеси добавляют 1 мл хлороформа (тяга!). Пробирку закрывают пробкой с обратным воздушным холодильником (трубкой) и слегка нагревают. При этом начинается энергичная реакция с выделением хлороводорода. Смесь окрашивается в красно-бурый цвет. Выпадает масло. Напишите уравнение алкилирования бензола. Объясните механизм реакции. Какова роль хлорида алюминия при алкилировании?

Лабораторная работа №8

Галогенопроизводные алифатических углеводородов