К. Солнышкова органиқалық Химия

Реакция аяқталғаннан кейін, этилацетаттан, судан және реакцияға қатыспаған бастапқы заттардан тұратын қабылдауыштың ішіндегісіне көк лакмус қағазының қызаруы тоқталғанша (сода ерітіндісін абайлап қосу керек, себебі бөлінген көмірқышқыл газынан көбіктену пайда болады) концентрлген көмірқышқылды натрийдің ерітіндісін (сірке қышқылын жою үшін) бөлетін құйғыға апарып, біртіндеп құяды. Содан кейін қабылдағыштың ішіндегісін бөлетін құйғыға апарып, астыңғы қабатын бөліп тастайды; эфирлі қабатына спирт қоспаларын жою үшін (спирт хлорлы кальциймен бірге этилацетатта ерімейтін сольват CaCl₂*2C₂H₅OH береді) хлорлы кальцийдің қаныққан ерітіндісін қосады (8 г CaCl₂ + 8 мл H₂O).

Этилацетатты бөліп тастап, оны сусыз күкіртқышқылды натриймен құрғатады. Құрғатудан кейін этилацетатты дефлегматордың көмегімен 75-78 ⁰С қайнайтын фракцияны жинап, сулы моншада айдайды.

Ескерту. Синтезді өткізген кезде жеңілұшқыш заттармен жұмыс істегенде барлық қауіпсіздік шараларын сақтау керек.

2. Изомайқышқылының метилді эфирін алудың 3 әдісін атаңыздар.

3. Бастапқы зат ретінде ацетиленді ғана қолданып сірке -этил эфирін қалай алуға болады?

4. Этилацетаттың келесі заттармен реакциялар теңдеулерін жазыңыздар: а) КОН сулы ерітіндісі, ә) аммиактың сулы ерітіндісі, б) пропанол-1, в) этилмагнийбромид. Алынған қосылыстарды атаңыздар.

5. Тек қана бейорганикалық реагенттерді қолданып, пропиленнен пропионды қышқылдың изопропилді эфирін алу реакцияларының теңдеулерін жазыңыздар.

8 Лабораториялық жұмыс. Сірке-изоамил эфирінің синтезі
Жұмыстың мақсаты: Этерификациялау реакциясымен изоамилацетатты тепе-теңдікті ығыстыру үшін судың азеотропты айдауды қолданып, синтездеу.

Теориялық бөлім. Изоамилацетат – жеміс иісі бар түссіз сұйықтық; 100 мл суда 0,25 г ериді; спиртпен, эфирмен, хлороформмен араластырылады. Молекулалық массасы – 130,18 г/моль. Қайнау температурасы – 142 ⁰С. Балқу температурасы – 78,5 ⁰С. Тығыздығы – 0,8719 г/см³. Целлюлозаның еріткіші ретінде, сонымен бірге тамақ өнеркәсібінде алмұрт эссенциясы деген атпен қолданылады. Аналитикалық химияда еріткіш ретінде қолданылады.

Негізгі реакция:
O H₂SO₄ O

CH₃ – C + HO – CH₂ – CH₂ – CH – CH₃ CH₃ – C + H₂O

CH₃

Шаюдан кейін эфирді сусыз натрий (магний) сульфатымен құрғатады және Вюрц колбасынан айдайды. Негізгі фракция температура 138-140 ⁰С айдалады. Изоамилацетаттың массасын анықтау қажет.

Тиісті қайта есептесуден реакцияны жүргізу үшін 80 %-тік сірке қышқылын пайдалануға болады.

1 – электроплита; 2 – реактор; 3 – кері тоңазатқыш;4 – штатив

1) сіркеизоамил эфирімен абайлап жұмыс істеу керек, себебі ол жеңіл жанады (тұтану температурасы 36 ⁰С);

2) сіркеамил эфирі организмге нашақорлық әсер етеді, көздің, мұрынның және тыныс жолдарының кілегей қабықтарын тітіркендіреді, сондықтан колба қақпанмен және қайтымды тоңазытқышпен герметикалық жалғанған болуы керек, шаюды және құрғатуды шыны шлиф-тығынмен жабылған бөлетін воронкада жүргізу керек;

3) алынған эфирді айдауға арналған құрал да герметикалық болуы керек.

2. Келесі заттардың: а) фталий қышқылының диэтил эфирі мен б) терефталий қышқылының диэтил эфирін алу реакцияларын жазыңыздар.

3. Келесі күрделі эфирлердің сілтілік гидролиз реакцияларының теңдеулерін жазыңыздар: а) сіркеметилді, ә) май қышқылының бутилді эфирі. Алынған қосылыстарды атаңыздар. Сілтілік гидролиз реакцияларының механизмінің схемасын жазыңыздар.

4. Келесі заттардың а) бензой қышқылы мен бутил спирті, ә) о-толуолды қышқылы мен метил спирті, б) фенилсірке қышқылы мен изопропил спирті қосылыстарының әрекеттесуі кезінде концентрленген күкірт қышқылының қатысуымен өтетін реакциялардың теңдеулерін жазыңыздар. Түзілетін қосылыстарды атаңыздар.

5. Келесі реакциялардың теңдеулерін жазыңыздар: а) қымыздық қышқылы және NaOH ерітіндісі, ә) қымыздық қышқылы мен Са(ОН)₂, б) янтарь қышқылы және КОН ерітіндісі.

9 Лабораториялық жұмыс. Диизопропил эфирінің синтезі
Жұмыстың мақсаты:

• 
  Спирттердің молекулааралық дегидратациясы арқылы жай эфирлерді синтездеу тәсілін меңгеру;
  
• 
  Изопропил спиртінен диизопропил эфирін алу.
  

Изопропил эфирі еріткіш ретінде қолданылады. Физиологиялық әрекеті диэтил эфиріне («наркоз эфирі») ұқсайды, бірақ уытты.

изопропилкүкірт қышқылы

диизопропил эфирі

«Қайнауыштарды» колбаға тастап, жылуды қосады. Эфирдің айдалуы басталғанда спирттің екінші порциясы қосады (спирт сұйық қабатының астына өту керек). Қабылдауышты изопропил эфирімен бірге мұзбен суыту керек. Температуралық режимді майлы (немесе глицеринді) моншаның температурасымен реттейді – моншаның температурасы 120-125 ⁰С арасында болу керек; осыдан артығырақ температурада SO₂ бөлінуімен H₂SO₄-тің ыдырауы өтеді.

Жай эфирдің синтезі қабылдағышқа эфирдің тамуы тоқтағанша жүргізіледі. Синтездеудің аяғында, көбік пайда болған кезде реакционды массасының бөлінуінен аман болу үшін жылуды тез алып тастайды. Изопропил спиртінің қоспасын жою үшін изопропил эфир-шикізатты CaCl₂ ерітіндісімен (CaCl₂ спиртпен бірге суда еритін сольват түзеді) «жуады». Бөлетін құйғыда реакция өнімін су қабатынан бөліп алады, содан кейін қыздырылған CaCl₂ (немесе сусыз Na₂SO₄) құрғатылады.

Соңғы тазарту үшін қайнау температурасы 65-68 ⁰С болатын фракцияны таңдап, алынған эфирдің айдауын орындайды.

2. Малон эфирінің көмегімен келесі заттарды: а) май қышқылын, ә) метилизопропилсірке қышқылын алыңыздар. Реакциялар теңдеулерін жазыңыздар және аралық өнімдерді атаңыздар.

3. Келесі заттардың құрылымдық формуласын жазыңыздар: а) метилформиат, ә) этилбутират, б) изоамилацетат, в) изовалериан қышқылының изоамил эфирі, г) пропил-2-хлорбутен-3-оат, ғ) бензиацетат.

4. Толуол мен этил спиртінен шыққанда фенилсірке қышқылының этил эфирін қалай алуға болады?

5. Пропион қышқылының келесі спирттермен реакциялар теңдеулерін жазыңыздар: а) бутанол-1, ә) бутанол-2. алынған қосылыстарды атаңыздар.

10 Лабораториялық жұмыс. Ацетилсалицил қышқылының (аспирин) синтезі
Жұмыстың мақсаты:

• 
  фенолдарды қышқылдардың ангидридтерімен ацилирлеу реакциясымен танысу;
  
• 
  салицил қышқылын (о-карбоксифенол) сірке қышқылымен (сірке ангидриді) ацилирлеуден аспиринді алу.
  

Медицинада қызуды төмендететін және ауруды басатын дәрі ретінде кең қолданыс табады.

+ O +

CH₃COOH

CH₃CO

OH OCOCH₃

салицил қышқылы сірке ангидриді

Небары толық тазалау үшін аспиринді сұйытылған (1:1) сірке қышқылынан, бензолдан немесе хлороформнан қайта кристалдайды.

2. Қышқыл амидтерінің негіздік қасиеттері әлсіз екенін түсіндіріңіздер.

3. Толуолдан бензамидті алу реакциясының схемасын жазыңыздар.

4. Келесі заттардың қышқылды гидролизін жазыңыздар: а) пропион қышқылының изобутил эфирі, ә) бутилацетат, б) изоамилацетат. Алынған қосылыстарды атаңыздар.

5. Изомай қышқылының хлорангидриді үшін келесі реакциялар теңдеулерін жазыңыздар: а) гидролиз, ә) алкоголиз, б) аммонолиз. Алынған қосылыстарды атаңыздар.

11 Лабораториялық жұмыс. Ацетон синтезі
Жұмыстың мақсаты:

- Альдегидтер мен кетондарды синтездеудің классикалық әдістеріңің бірі – спирттердің тотығуымен танысу;

- Ацетонды изопропил спиртін хромды қоспамен (натрий дихроматы) тотықтырумен алу.

Теориялық бөлім. Ацетон (пропанон-2) – өзіне тән иісі бар түссіз, мөлдір сұйық, сумен барлық қатынаста араласады, органикалық еріткіштерде: этанолда, эфирде, бензолда, хлороформда жақсы ериді. Қайнау температурасы 56,24 ⁰С, тығыздығы (25 ⁰С) 0,7899 г/см³, сыну көрсеткіші (25 ⁰С) 1,3588.

Ацетон көптеген органикалық заттардың (мысалы нитро- және ацетилцелюлоза) еріткіші ретінде кең қолданылады; улылығы төмен болғандықтан тамақ және фармацевтикалық өнеркәсіпте еріткіш ретінде қолданылады; изопрен, кетен және т.б. синтездеу үшін шикізат болып табылады.

→ 3CH₃ – C(O) – CH₃ + Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 9H₂O

СН₃ – С(О) – СН₃

СН₃ – С(О) – СООН
Реактивтер: изопропил спирті (ρ = 0,785 г/см³; 12,6 г; 16 мл; 0,21 моль); екісулы натрий бихроматы (20,9 г; 0,07 моль); күкірт қышқылы (ρ = 1,84 г/см³; 15 мл; 27,6 г; 0,28 моль); хромды қоспа үшін дистильденген су (45 мл; 45 г; 2,5 моль); хлорлы кальций (8 г) хлорлы кальцийді еріту үшін дистильденген су (8 мл).

Ыдыс: үшмойынды колба (100, 200 мл); электр араластырғыш; кері тоңазытқыш; тамшылы құйғы; айдауға арналған колба (100 мл); дефлегматор; Вюрц насадкасы; өлшеуіш цилиндрлері (25 мл); стақандар (50 мл); конусты колба (250 мл).

Эксперименталды бөлім:

1) хромды қоспаны дайындау. 50 мл стақанда 20,8 г натрий бихроматын өлшейді, 250 мл конусты колбаға салып, 45 мл суда ерітеді. 15 мл концентрленген күкірт қышқылын өлшейді және араластырып отырып абайлап натрий бихроматы ерітіндісі бар колбаға құяды (ерітіндінің қыздырылуы жүреді!);

2) қондырғыны жинау. (Сурет 8) Үшмойынды колбаны сулы моншаға қояды; орталық мойынына кері тоңазытқышты орналастырады, оның ішіне араластырғышты өткізеді; қалған мойындарына хромды қоспа үшін тамшылы құйғы және реакционды массаның температурасын өлшеуге арналған термометр (араластырғыш айналғанда термометрге тимеуі керек!);


1 – электроплита; 2 – 3 - мойынды реактор; 3 – сулы монша; 4 – термометр; 5 – кері тоңазытқыш; 6 – тамшылы құйғы; 7 – электрараластырғыш
8-сурет – Ацетон синтезіне арналған қондырғы
3) синтездің орындалуы. Колбаға 16 мл изопропил спиртін құяды, су моншасын 50-60 ⁰С (монша температурасы!) дейін қыздырады және қыздыруды өшіреді. Жұмыс істейтін араластырғышта тамшылы құйғыдан хромды қоспаны секундына 1 тамшы жылдамдықпен мөлшерлеуді бастайды. Реакционды массаның температурасын 70-75 ⁰С интервалында ұстау керек. Тотығу реакциясы экзотермиялық, сондықтан реакционды массаның қыздырылуы байқалады. Егер реакция қарқынды жүрсе, онда тотықтырғыштың мөлшерленуін баяулату керек.

Бүкіл хромды қоспаны қосқаннан кейін су моншасының қыздыруын қосып, реакционды қоспаны 10 минуттың ішінде қыздырады. Содан кейін реакционды массаны 50 ⁰С дейін суытады, тамшылы құйғыны жай құйғыға ауыстырады және араластырғанда колбаға 8 мл судағы 8 г хлорлы кальций ерітіндісін құяды.

Реакционды колбаның ішіндегісін дефлегматормен айдау колбасына (Сурет 9) апарып, ацетонды айдайды, фракцияны 55-58 ⁰С интервалында жинайды.

1– электроплита;2 – сулы монша; 3 – айдау колбасы; 4,7 – термометр; 5 – дефлегматор; 6 – Вюрц насадкасы; 8 – штативтер; 9 – Либих тоңазытқышы; 10 – аллонж; 11– қабылдағыш;

4. 
   Реакция өнімін анықтау:
   

б) Ацетонға натрий нитропруссидімен түсті реакцияны өткізеді.

Ол үшін шыныға 1 тамшы 0,5 % натрий нитропруссидінің сулы ерітіндісін және 1 тамшы ацетонды еңгізеді. Қоспаға 1 тамшы 10 % NaOH ерітіндісін қосқанда бүкіл қоспа біртіндеп қызғылт сары түске өтетін қызыл түске боялады. Сірке қышқылын қосқанда түс шие-қызылға өтеді.

Тәжірибе нәтижелерін өңдеу. Кестеге бастапқы және соңғы өнімдердің физика-химиялық сипаттамаларын, сонымен қатар ацетонның сыну көрсеткіші бойынша берілгендерді жазыңыздар.

Негізгі реакция бойынша ацетонның теориялық шығынын есептеңіздер. Тәжірибе нәтижесінде алынған өнімнің массасымен салыстырыңыздар; ацетонның практикалық шығынын есептеңіздер.

Синтезделген өнімді теңестіру нәтижесі бойынша қорытынды жасаңыздар.
Бақылау сұрақтары
1. С₂Н₅–СО– С₂Н₅ и С₃Н₇–СО– СН₃ изомерлі кетондарды қай реакциялар арқылы айыруға болады?

2. Фридель–Крафтс реакциясы арқылы келесі заттарды алыңыздар:

а) ацетофенон;

б) атилфенилкетон;

в) фенил-n-толилкетон.

3. Ацетонды оның изомері болатын пропион альдегидінен қандай реакциялар арқылы айыруға болады?

4. Фосфор (V) хлориді келесі қосылыстармен әрекеттескенде:

а) циклопентанон;

б) бензофенон;

в)ацетофенон;

г) пропил-n-толилкетон қандай заттар түзіледі?

5. Альцетальдегидтің хлормен әрекеттесу реакция теңдеулерін жазыңыздар. Альцетальдегид пен хлордың қатынастары (мольмен) 1:1, 1:2 және 1:3 тең.

6. Келесі заттардан ацетонды алу схемаларын жазыңыздар:

а) этил спирті;

б) пропилен;

в) ацетилен?

• 
  Майлардың сілтілік сабындалу әдісімен танысу;
  
• 
  Сабынды алу технологиясын зертханалық жағдайда зерттеу.
  

Сабын карбон қышқылдардың сілтілермен әрекеттесуі немесе майлардың сілтілердің қатысуымен сабындалуы (техникалық әдіс) нәтижесінде алынуы мүмкін.

Майлар – глицерин мен карбон (майлы) қышқылдардың күрделі эфирлері. Негізінен, диглицеридтер мен моноглицеридтер қоспасымен:
CH₂ – O – COR CH₂ – O – COR
CH – O – COR CH – OH
CH₂ – OH CH₂ – OH
майлы қышқылдардың триглицеридтері:
CH₂ – O – COR
CH – O – COR
CH₂ – O – COR
Майлардың құрамына кіретін қышқылдар қаныққан және қанықпаған болуы мүмкін. Олардың ішінде негіздік қышқылдар: стеарин – С₁₇Н₃₅СООН; пальмитин – С₁₅Н₃₁СООН; лаурин – С₁₁Н₂₃СООН; олеин – С₁₇Н₃₃СООН (CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH).

Табиғаты бойынша майлар жануар және өсімдік майлары болып табылады; соңғылары консистенциясы бойынша қатты (кокос, пальма майлары) және сұйық (күнбағыс, зығыр (льняное), мақта және т.б. майлары).

Майларды сілтілермен (NaOH) қыздырғанда құрамында глицерин және майлы қышқылдардың тұздары бар концентрленген ерітінді («сабынды желім») түзіледі. Сабынды қатты түрде алу үшін «сабынды желімге» электролиттің күшті ерітіндісін (ас тұзы) қосады.

Алынатын натрийлі сабынның қасиеттері майдың молекулярлы массасы мен оның қанықпағандық дәрежесіне тәуелді. Майдың молекулярлы массасының өсуімен сабынның қаттылығы және оның терісіне жұмсартатын әсері өседі, бірақ көбіктүзілушілік қабілеті төмендейді.

Иіс сабынға міндетті түрде қатты өсімдік майларын және сабынның қасиеттерін жақсартатын әр түрлі қоспаларды еңгізеді: канифоль – көбіктүзілушікті жақсарту үшін; пластификаторлар (казеин және т.б.) – иілімдігін жақсарту үшін; минералды толтырғыштар (каолин) – қаттылығын көтеру үшін; өсімдік шайғындар (экстракт) (түймедақ шайғыны, прополис және т.б.); бояғыштар; жұпар иісті заттар.

Теріні жұмсарту үшін иіс сабындарға ланолин, глицерин, қаракүзен (норковый) май енгізіледі.

Майлардың сабындалудың жиынтық реакциясы келесі теңдеумен көрсетіледі:
CH₂ – O – COR CH₂ – OH



CH – O – COR + 3 NaOH = 3 RCOONa + CH – OH

CH₂ – O – COR CH₂ – OH

Майдың сілтідегі ерігіштігін спиртті қосумен көтеруге болады, ол да сабындалу процесін тездетеді – бұл біздің жұмысымызда қолданылады.