Звіт з лабораторної роботи «Синтез ацетаніліду»
Виконав: Івлєв Євген, гр 232.
Заміщення активного атома водню, наприклад, спиртах, амінах, фенолах та інших органічних сполуках на ацильную групу, RC(O) (кислотний залишок карбонової кислоти) називається реакцією ацилювання.
Ацилюючими агентами є карбонові кислоти та їх функціональні похідні. Найчастіше в реакції ацилювання використовують ангідриди та галогенангідриди кислот, рідко складні ефіри, а також кетени. Наприклад, ацилювання спиртів записується наступною реакцією:
Реакція ацилювання має велике значення у синтезі органічних сполук. Ацилювання спиртів отримують складні ефіри, ацилювання амінів призводить до утворення алкіл(арил)амідів карбонових кислот, що часто використовується для захисту аміногрупи в багатостадійних синтезах. Реакція ацилювання успішно застосовується для встановлення числа гідроксильних груп у багатоатомних спиртах, вуглеводах та інших гідроксиловмісних сполуках.
Одним із прикладів реакції ацилювання є отримання складних ефірів карбонових кислот взаємодією кислоти зі спиртом (реакція етерифікації).
Процес можна прискорити, додаючи сильні кислоти (сірчану, безводну HCl, сульфокислоти). Швидкість етерифікації карбонової кислоти зростає зі зростанням кислотності, тобто. зі зростанням позитивного заряду на карбонільному атомі вуглецю,
Тому такі сильні кислоти, як мурашина, щавлева реагують зі спиртами досить швидко і без каталізатора.
Сильно впливають процес етерифікації просторові чинники. Зі зростанням обсягу алкільних груп, пов'язаних з карбоксильною групою і спиртовим гідроксилом, швидкість етерифікації падає. Тому розгалужені аліфатичні та ароматичні карбонові кислоти вступають у реакцію повільно.та дають невеликі виходи ефіру. Реакція прямої етерифікації дає добрі результати (
60%) для первинних спиртів та низькомолекулярних кислот. Найчастіше вона застосовується для одержання ефірів оцтової кислоти та метилового чи етилового спирту. Побічні спирти дають близько 40% виходу ефіру. Ефіри третинних спиртів отримують лише з дуже низькими виходами, так як мінеральні кислоти, що використовуються як каталізатор, дегідратують третинні спирти в олефіни.
Реакція прямої етерифікації – оборотна реакція. Якщо взяти кислоту і спирт у еквімолярному співвідношенні, то на початку реакції, згідно із законом діючих мас, швидкість прямої реакції вища за швидкість зворотної реакції. У міру накопичення ефіру швидкість зворотної реакції зростає, а швидкість прямої зменшується і настає момент динамічної рівноваги, при якому кількість молекул ефіру, що утворюється, і води і кількість молекул спирту і кислоти, що виходять в одиницю часу рівні.
Рівновагу можна зрушити вправо, використовуючи 5-10 кратний надлишок дешевшого вихідного речовини (їм зазвичай є спирт) або постійно видаляючи з реакційної суміші продукти реакції-воду або складний ефір (при синтезі складних ефірів низькокиплячих відганяють ефір, при отриманні висококиплячих ефірів видаляють воду) .
Гетеролітичний процес етерифікації можна подати наступною загальною схемою. Допускається, що неподілена електронна пара карбонільного кисню карбонової кислоти приймає протон мінеральної кислоти. При цьому утворюється катіон карбонію.
Потім на вакантну p-орбіталь атома вуглецю в карбокатіоні зміщується неподілена електронна пара атома кисню гідроксильної групи спирту. Комплекс, що утворюється, елімінує протон, даючи складний ефір і воду.
На практиці частіше якацилюючих агентів використовують ангідриди та хлорангідриди карбонових кислот. У разі ангідридів кислот каталізатором реакції є мінеральна кислота у кількостях.
При використанні хлорангідридів карбонових кислот в реакції ацилювання каталізатор практично не потрібний, а хлористий водень, що виділяється, або віддмухують, або зв'язують органічним аміном.
Ароматичні хлорангідриди значно менш реакційноздатні, ніж аліфатичні. Тому реакцію ацилювання спиртів, амінів або фенолів хлорангідридами ароматичних кислот часто проводять за методикою Шоттен-Баумана: дією хлорангідриду в 10% розчині лугу. Наприклад:
Для ацилування амінів частіше використовують ангідриди карбонових кислот. Так дією ангідриду оцтової кислоти на анілін отримують N-феніламід оцтової кислоти (ацетанілід).
Реакцію ацилювання амінів широко використовують у багатостадійних органічних синтезах з метою захисту аміногрупи від різних реагентів, зокрема від окислювача. Слід зазначити, що зняття захисту відбувається кількісно нагріванням водного розчину аміду у присутності кислоти чи лугу.
Анілін………………………………………………9,1 мл (0,10 моль), d = 1,022
Оцтовий ангідрид…………………………………10,2 мл (0,11 моль), d = 1,082
У круглодонну колбу, з коротким форштосом, поміщають 9,1 мл аніліну і 30 мл води. Енергійно перемішуючи суміш, домагаються отримання більш тонкої емульсії. Продовжуючи перемішування через форштосс швидко додають 10,2 мл оцтового ангідриду. Суміш розігрівається і перетворюється на густу пасту. Охолоджують суміш крижаною водою, відфільтровують ацетанілід, що утворився на воронці Бюхнера, промивають на фільтрі холодною водою і перекристалізовують з киплячої води.
Ацетанілідявляє собою блискучий білі пластинки, tпл = 114 0 .Висновок:
Синтезований ацетанілід m = 4,9 г (36,5% аніліну).
1.О.Я. Нейланд «Органічна хімія», М., 1989