O O EtOAc. anilin bensoesyraanhydrid N-fenylbensamid bensoesyra

Transkript

1 Linköping IFM/Kemi Linköpings universitet För NKEA07 ht2009 SS Syntes av N-fenylbensamid Inledning: Amider, som tillhör gruppen karboxylsyraderivat, kan framställas från aminer och syraanhydrider. Karboxylsyraderivat reagerar genom nukleofil substitution vid acylkolet (acylsubstitution). Den framställda amiden renas upp med extraktion. Produktens renhet kan visas genom att smältpunkt bestäms och jämförs med litteraturvärde. NH 2 O O O O EtOAc + +! N H COOH anilin bensoesyraanhydrid N-fenylbensamid bensoesyra På sidorna 4-5 beskrivs lite bakgrund för laborationsmomentet extraktion och bör läsas igenom innan laborationstillfället. Utförande: Laborationens alla moment utförs i dragskåp. Bensoesyraanhydrid 4.42 mmol (M= g/mol) löses i 50 ml etylacetat (brandfarligt lösningsmedel, kip 77 o C) i en 100 ml rundkolv. Anilin 10.7 mol (M=93.13 g/mol, d= 1.0 g/ml, arylaminer är giftig) tillsätts samt några (ca 3 st) kokstenar. För fullständig reaktion måste värme tillföras, varför reaktionsblandningen återloppskokas i 10 minuter. Vid återloppskokning används en kulkylare (se uppställning enligt Figur). Då återloppskokningen är igång droppar kondenserat lösningsmedel i stadig takt ner i rundkolven. Innehållet i kolven, exklusive kokstenar, kyls något och överförs till en separationstratt ((alt. namn extraktionstratt) se figur). Produkten, som är förorenad av bildad bensoesyra och oreagerade utgångsämnen renas genom extraktion enligt bifogade skakschemat. Extraktion är en vanlig separationsmetod som i huvudsak grundar sig på skillnader i löslighet och polaritet. Föreningar fördelas mellan två icke blandbara faser, vattenlösning och organiskt lösningsmedel. Vanliga syra/bas reaktioner utnyttjas för att omvandla föroreningar till vattenlösliga salter. Vid extraktion används en separationstratt. Denna skakas kraftigt ca 20 sek, varefter faserna tillåts separera igen. Tänk på tryck utjämning när du skakar! Principen lika löser lika gäller.

2 Efter extraktionen torkas etylacetatfasen (som nu bara ska innehålla amiden) med någon sked uppslammad magnesiumsulfat (torkmedel som komplexbinder det i etylacetaten lösta vattnet), torkmedlet filtreras av och filtratet indunstas till torrhet i en rotavapor ( rullindunstare ). Utbytet vägs. Smältpunkten för den framställda amiden kan bestämmas med hjälp av en smältpunktsapparat. Ren N-fenylbensamid smälter vid 163 o C. I denna laboration hinner vi av tidsskäl inte bestämma smältpunkten. Figur: Reaktionsuppställning, samt separationstratt. H 2 O ut H 2 O in etylacetatfas vattenfas Förberedelser & frågor: Hur mycket bensoesyraanhydrid skall Du väga upp och hur mycket anilin skall Du mäta upp? Räkna ut det teoretiska utbytet av N-fenylbensamid. Försök beskriva reaktionen med en mekanism (se föreläsningsanteckningar Fö 5) Laborationen redovisas med ifyllt skakschema Labrapporten ska bestå av: Försättsblad ifyllt Kortbeskrivning av försöket Utgångsmängder och teoretiskt och praktiskt utbyte. Förslag på reaktionsmekanism. Ifyllt skakschema, samt reaktionsformler för fasövergångarna.

3

4 Organiska föreningars löslighet i olika lösningsmedel Organiska föreningar har olika löslighet beroende på funktionell grupp, antalet alifatiska eller aromatiska kolatomer, men även kolkedjans grening kan spela roll. Principen lika löser lika gäller. Sålunda löser sig opolära föreningar i opolära lösningsmedel som t ex eter eller diklormetan, medan polära föreningar generellt visar löslighet i vatten. Starka till molära vattenlösningar av NaOH, NaHCO 3, HCl samt konc H 2 SO 4 kan med vissa funktionella grupper visa radikalt skild löslighet jämfört med bara vatten. Vattenlösliga föreningar: Organiska salter: R-COO - Na + R-NH + 3 Cl - salt av karboxylsyra salt av amin För vissa funktionella grupper med växande homolog kolvätekedja kan löslighet gå från vattenlöslig till icke-vattenlöslig. För föreningar som innehåller en eller flera av grupperna -OH, -NH 2, -COOH, -CONH 2 går gränsen för vattenlöslighet vid 4-5 kolatomer per grupp. Dessa grupper innehåller väten och kan vätebinda med vatten. Föreningar med grenade kolkedjor har högre vattenlöslighet än motsvarande raka föreningar. Eterlösliga föreningar Alla föreningar som innehåller högst en funktionell grupp är lösliga i eter. Undantag är HCONH 2 metanamid (formamid) och CH 3 CONH 2 etanamid (acetamid). Olösliga i eter är: salt av karboxylsyra R-COO - Na + salt av amin R-NH + 3 Cl - Lösliga i 2M NaOH Starka syror- Karboxylsyror R-COOH + NaOH R-COO - Na + + H 2 O Svaga syror: Fenoler Ar-OH + NaOH Ar-O - Na + + H 2 O Dessutom alla vattenlösliga föreningar, utom aminsalter som frigör aminen under basiska betingelser: R-NH 3 + Cl - + Bas R-NH 2 + Bas-H + Cl - Lösliga i 1 M NaHCO 3 (natriumvätekarbonat) Starka syror: Karboxylsyror R-COOH + NaOH R-COO - Na + + H 2 O Lösliga i 4 M HCl Baser: Aminer R-NH 2 + HCl R-NH + 3 Cl - Dessutom alla vattenlösliga föreningar. Vattenlösliga salter av syror frigör syra från salt R-COO - Na + (aq) + HCl(aq) R-COOH (ej aq) + NaCl (aq)

5 Organiska föreningar och lösningsmedel. Organiska föreningar som kan bli joner genom att ta upp eller avge väten är speciellt viktiga i våra biologiska system, eftersom de då kan vara lipofila (fettlösliga) i neutral oladdad form men hydrofila (vattenlösliga) i laddad form. I många viktiga signalsubstanser, läkemedel mm ingår kväveföreningar, vars amin grupper kan protoniseras och deprotoniseras. De kan därmed vara vattenlösliga innanför och utanför cellväggar, men även vara lipofila så att de kan penetrera en cellvägg. EXTRAKTION fördelning av ämnen i olika lösningsmedel Generellt är salter vattenlösliga och neutrala organiska föreningar icke vattenlösliga. Neutrala föreningar är lösliga i opolära lösningsmedel. Genom att ändra ph på vattenlösningen kan ett organiskt ämne bli laddat och ingå i ett vattenlösligt saltpar. Främst gäller detta följande funktionella grupper: Bas R NH 2 (org) + H-Cl (aq) Aminer R NH 3 Cl (aq) Stark Syra Svag syra R COOH (org) + NaOH (aq) Karboxylsyror Ph OH (org) + NaOH (aq) Fenoler R COO Na (aq) Ph O Na (aq) Genom skakning fördelas ett ämne mellan faserna (lösningsmedlen) beroende på dess löslighet i respektive fas.