CHEMIA ORGANICZNA II - chemia.biol … ORGANICZNA II instrukcje i wymagania do ćwiczeń laboratoryjnych Białystok 2014. Bia ystok 2017

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?

8

wiczenie 2

KWAS p-AMINOBENZOESOWY

NO2

COOH

FeSO4, NH3

NH2

COOH


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.


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!

13

wiczenie 3

CYKLOHEKSEN

OH

H3PO4


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.


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

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


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.


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.

wiczenie 5

p-BROMONITROBENZEN

Br Br

NO2

HNO3

H2SO4


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


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


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?

wiczenie 6

CHLOREK tert-BUTYLU

OH

HCl

Cl


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.


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?

wiczenie 7a i 7b

BENZALDEHYD - KWAS CYNAMONOWY

-CYNAMONIAN ETYLU/CYNAMONIAN METYLU

CHO

+COOH

COOH

piperydyna

pirydyna

COOH

etanol

H2SO4 st.

COOC2H5

I. Kwas cynamonowy


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)


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

III. (E)-CYNAMONIAN METYLU8

(studenci wykonuj preparat wskazany przez prowadzcego: cynamonian etylu lub

cynamonian metylu)

COOH

MeOH, H+COOCH3


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


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.


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


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


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.


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


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.


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

Documents

CHEMIA ORGANICZNA II - chemia.biol … ORGANICZNA II instrukcje i wymagania do ćwiczeń laboratoryjnych Białystok 2014. Bia ystok 2017