BÁO CÁO THỰC HÀNH HÓA HỮU CƠ 2

Báo cáo hoá hữu cơ 2 Bài 1: TÁCH ACID, BASE VÀ HỢP CHẤT TRUNG HÒA ………………….. 05 Bài 2: PHẢN ỨNG SULFO HÓA …………………………………………….... 10 Bài 3: PHẢN ỨNG XÀ PHÒNG HÓA ………………………………………… 15 Bài 4: PHẢN ỨNG GHÉP CẶP ………………………………………………... 21 Bài 5: ĐIỀU CHẾ, TÁCH VÀ LÀM TINH KHIẾT ESTER ETHYL ACETATE ……………………………………………………. 30 Bài 6: PHẢN ỨNG ALKYL HÓA – ĐIỀU CHẾ ETER

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH

KHOA HÓA HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN ƯDCDLH & VLNN

BÁO CÁO THỰC HÀNH HÓA HỮU CƠ 2

GV hướng dẫn: Mai Thị Thùy Lam Lớp DA11HH

Sinh viên thực hiện:

Thạch Thanh Thảo Sơn Ngọc viên Triệu Thoại Nguyên

Trà Vinh, 04/2014

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Lời Cảm ơn

Tổng hợp các hợp chất hữu cơ là một nhân tố giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực hóa học Ngay nay, để đáp ứng nhu cầu phát triển ngày càng cao của xã hội, các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm ra nhiều hợp chất hữu cơ mới được ứng dụng rỗng rải vào thực tiễn

Vì vậy lời đầu tiên, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể quý thầy cô thuộc khoa Hóa học Ứng dụng đã tạo điều kiện cho nhóm được tổng hợp các hợp chất nêu trên trong phòng thí nghiệm Được tiếp xúc với các hóa chất khi đã được học trên lý thuyết nhưng chưa được nhìn thấy ngoài thực tế Các buổi thực hành đã giúp chúng em tiếp thu thêm nhiều kiến thức và các kỹ năng cần thiết cho một Kỹ sư Hóa học

Đồng thời, nhóm xin gửi lời cảm ơn đến cô Mai Thị Thùy Lam, giáo viên

hướng dẫn thực hành môn Cơ sở Hóa Học Hữu Cơ 2, đã đưa vào những bài thí nghiệm lí thú, vừa gần gũi với lý thuyết vừa bám sát thực tế Trong quá trình thực hành và tìm hiểu về các hóa chất thí nghiệm nhóm đã có cơ hội biết thêm kiến thức

và hoàn thiện kỹ năng thực hành

Mặc dù đã chuẩn bị chu đáo và được sử hướng dẫn tận tình của Giáo viên hướng dẫn, nhưng trong quá trình thực hiện vẫn không tránh được một vài thiếu sót

Vì thế, nhóm chúng em sẽ nhận được lời phản hồi và góp ý chân thành từ cô để nhóm có thể khắc phục và hoàn thiện hơn trong các bài báo cáo sau

Nhóm II-1 Trân trọng

Mục lục

Trang

Bài 1: TÁCH ACID, BASE VÀ HỢP CHẤT TRUNG HÒA ……… 05

Bài 2: PHẢN ỨNG SULFO HÓA ……… 10

Bài 3: PHẢN ỨNG XÀ PHÒNG HÓA ……… 15

Bài 4: PHẢN ỨNG GHÉP CẶP ……… 21

Bài 5: ĐIỀU CHẾ, TÁCH VÀ LÀM TINH KHIẾT ESTER ETHYL ACETATE ……… 30

Bài 6: PHẢN ỨNG ALKYL HÓA – ĐIỀU CHẾ ETER 𝛽 – NAPHTYL ETYL ……… 33

Bài 7: ĐIỀU CHẾ 𝛽 – NAPHTHYL ACETAT ……… 35

Bài 8: PHẢN ỨNG OXI HÓA TOLUENE ……… 38

Bài 9: ĐIỀU CHẾ 4 – BROMOANILINE ……… 40

BÀI 1 TÁCH ACID, BASE VÀ HỢP CHẤT TRUNG HÒA

(Erlen B)

Hỗn hợp trên

phễu chiết

Không sử dụng Erlen C

(1) + Chiết với HCl

Ở phản ứng (1) chỉ có Aniline tác dụng với HCl tạo thành dung dịch muối Anilinium chloride nên phân lớp với dung môi hữu cơ còn lại

H

Cl

-Ở phản ứng số (2) Benzoic acid tác dụng với Sodium hydroxyl tạo thành dung dịch muối Sodium benzoate, hỗn hợp lại phân thành hai lớp

Ảnh: Khi thêm NaOH vào hỗn hợp

O

O

+ H2O

Như vậy sản phẩm trong erlen A là dung dịch muối C6H5NH3+Cl- , erlen B

là dung dịch muối C6H5COO- Na+ và erlen C là hỗn hợp naphthalene, ether và nước

Giai đoạn (3) dùng để lấy đi lượng nước trong hỗn hợp bằng cách chiết với NaCl bão hòa Ta thêm 1g Na2SO4 vào erlen C lắc và để lắng sau đó đem lọc lấy dịch lọc để đảm bảo tách hoàn toàn nước ra khỏi hỗn hợp

II Thu hồi sản phẩm

Base hoá chất lỏng trong erlen A bằng dung dịch NaOH 8M cho đến khi

pH >= 10

Hiện tượng: Hình thành lớp chất lỏng màu nâu trên mặt dung dịch, đó là

aniline Sau đó ta thu lấy lớp chất lỏng đó

Ảnh: Sau khi base hóa bằng NaOH

 Phương trình phản ứng:

NH2

NaOH+

NH3+Cl

-NaCl + H2O+

Acid hoá erlen B bằng 3ml HCl đặc, kiểm tra pH dung dịch phải <= 2

Hiện tượng: benzoic acid kết tinh lại Đem lọc lấy tinh thể và rửa với nước

lạnh sau đó sấy khô và cân khối lượng

Ảnh: acid hóa bằng HCl và sản phẩm sau khi sấy khô

 Phương trình phản ứng:

COOH

HCl+

COO-Na+

NaCl+

BÀI 2 PHẢN ỨNG SULFO HÓA

I Tiến trình thí nghiệm

Qui trình điều chế Sodium 𝜌-toluenesulfonate:

(1) 10 ml Toluen + 10 ml H2SO4 đặc Tiến hành đun hoàn lưu cho đến khi lớp toluene biến mất

(2) Cho vào becher có chứa sẵn 50ml nước

(3) Thêm từng lượng nhỏ tinh thể NaHCO3 vào dung dịch trên, dùng đũa thủy tinh khuấy đều cho đến khi dung dịch hết sủi bọt

Ảnh: Khi thêm NaHCO3 vào, sủi bọt

(4) Tiếp tục thêm vào 10g tinh thể NaCl, khuấy cho tan

(5) Thêm tiếp khoảng 1g than hoạt tính Đun sôi nhẹ và khuấy đều trong 10 phút

Toluen

+ H2SO4(đ)

(1)

+ H2O (2)

(3)

+ NaCl (4)

+ Than hoạt tính (5)

O O

SO3H

CH3

⟹ Khối lượng của sản phẩm (Sodium 𝜌-toluenesulfonate):

msp = 0.097 x 194 = 18.818 (g)

- Do trong qua trình thực hành không đủ thồi gian để xấy kho sản phẩm, nên

tạm gọi khối lượng của sản phẩm sau khi xấy khô là A (g)

⟹ Hiệu suât của phản ứng: H = A

18.818𝑥100 %

3 Tác dụng của NaHCO 3 , NaCl và than hoạt tính:

- NaHCO3 trung hoà acid H2SO4 dư, tham gia tạo muối với acid

para-toluenesulfonic, tạo thành muối Sodium para-toluenesulfonate

- Ngoài ra NaHCO3 kết hợp với NaCl cho Na+ tạo hiệu ứng ion chung, làm

tăng khả năng tạo muối

- Than hoạt tính có công dụng hấp phụ màu, mùi, hấp phụ các sản phẩm như:

sulfon, polysulfon và các sản phẩm không mong muốn khác

BÀI 3 PHẢN ỨNG XÀ PHÒNG HÓA

(3)

Sản phẩm (4) t°

Sodium stearate Glixerol

Glyceryl tristearin

Ảnh: Xà phòng mới điều chế là một khối quánh dẻo

Để nguội, đem sấy ở 105oC trong 2 giờ xà phòng sẽ rắn lại

Ảnh: xà phòng hoàn chỉnh

II Kiểm tra tính chất của xà phòng

1 Chuẩn bị dung dịch xà phòng

Chuẩn bị 2 cốc:

+ Cốc 1: 1 gam xà phòng vừa điều chế được + 50 ml nước

+ Cốc 2: 1 gam xà phòng trên thị trường + 50 ml nước

- Xà phòng thương mại: pH khoảng 11 ⟹ tính kiềm mạnh Do đó, khi giặc đồ

ta có cảm giác bị gát tay là do bị xà phòng làm mỏng da tay

- Kiểm tra sự tạo bọt: thêm vào 2 ống nghiệm, ống 1 dung dịch xà phòng vừa điều chế được và ống 2 dung dịch xà phòng thương mại Dùng ngón tay cái bịt đầu ống nghiệm lại và sụt trong 10 giây Quan sát sự tạo bọt trong mỗi ống nghiệm

Ảnh: So sánh sự tạo bọt

Kết luận: Xà phòng thương mại nhiều bọt hơn

- Tương tác với dầu: thêm vào 2 ống nghiệm mỗi ống 5 giọt dầu Dùng ngón tay bịt đầu ống nghiệm và sụt trong 10 giây Quan sát lớp dầu trong mỗi ống nghiệm Ghi nhận lượng bọt, so sánh với thí nghiệm kiểm tra sự tạo bọt

Ảnh: Tương tác với dầu

- Lớp dầu nhanh chóng biến mất, nhưng lượng bọt ít hơn thí nghiệm tạo bọt,

do các phần tử xà phòng đã “lôi kéo” các phần tử dầu Nhưng xà phòng thương mại vẫn nhiều bọt hơn

- Kiểm tra với nước cứng : thêm 20 giọt CaCl2 1% vào 2 ống nghiệm Dùng ngón tay bịt đầu ống nghiệm và sụt trong 10 giây Quan sát lớp dầu trong mỗi ống nghiệm Ghi nhận lượng bọt, so sánh vơi thí nghiệm kiểm tra sự tạo bọt

Ảnh: Thêm CaCl2

- Thêm 20 giọt MgCl2 1% vào 2 ống nghiệm Dùng ngón tay bịt đầu ống nghiệm và sụt trong 10 giây Quan sát lớp dầu trong mỗi ống nghiệm Ghi nhận lượng bọt, so sánh vơi thí nghiệm kiểm tra sự tạo bọt

Ảnh: Thêm MgCl2

- Thêm 20 giọt FeCl3 1% vào 2 ống nghiệm Dùng ngón tay bịt đầu ống nghiệm

và sụt trong 10 giây Quan sát lớp dầu trong mỗi ống nghiệm Ghi nhận lượng bọt,

so sánh vơi thí nghiệm kiểm tra sự tạo bọt

Ảnh: Thêm FeCl3

- Nhìn chung nước cứng làm hạn chế khả năng tạo bọt của xà phòng cũng như khả năng hoà tan trong nước do tạo kết tủa, làm tốn nhiều xà phòng hơn Dẫn đến quần áo khó làm sạch, mau mục nát Khả năng tạo bọt của xà phòng thương mại cao hơn xà phòng điều chế

III Câu hỏi và bài tập củng cố:

⟹ Khối lượng của Sodium stearate:

mSodium stearate = 0.048 x 306 = 14.688 (g)

- Để sản phẩm kết tủa ta đã sử dụng dung dịch NaCl bão hòa (35g NaCl + 100ml H2O) nên sản phẩm thu được sẽ có lẫn NaCl Do đó, khối lượng của sản phẩm theo lý thuyết là: msp = mSodium stearate + mNaCl = 14.688 + 35 = 49.688 (g)

- Khối lượng xà phòng sau khi xấy là 45.6251 (g)

⟹ Hiệu suất phản ứng: H = 45.6251

49.688 𝑥100 = 91.82%

BÀI 4 PHẢN ỨNG GHÉP CẶP

I Điều chế sulfanilic acid

Làm lạnh

Lọc và rửa bằng 10ml nước nóng

Acid hóa nước lọc bằng HCl 10% đến khi quỳ tím đổi màu

Sulfanilic acid

Ảnh: Cho aniline vào bình có chứa sulfuric acid và sản phẩm muối sulfat

Aniline tạo muối sulfat với sulfuric acid và được sulfon hóa ở 180oC – 190oC thành sulfanilic acid:

Ảnh: Quá trình lọc và sản phẩm thô thu được

Khi cho thêm NaOH 10% vào sulfanilic acid cần tinh chế:

OOH

H2N

+ NaCl

Nhưng trong quá trình thực hành nhóm không thể kết tinh lại sulfanilic acid

tinh do trong dung dịch có nhiều nước nên sau khi acid hóa vẫn là dung dịch không

màu, không thấy có kết tủa

Ảnh: Dung dịch trong suốt không kết tủa

II Diazo hóa sulfanilic acid

Qui trình điều chế:

+ 15ml nước Khuấy và cho 4,5ml

H2SO4 đặc vào

Làm lạnh 0-5oC

Trung hòa bằng Na2CO310% đến pH= 4-5

Khuấy và nhỏ dung dịch NaNO2 vào

Muối diazonium của p-diazobenzensulfonic acid

2g sulfanilic acid + 4,5ml

NaOH 10%

Ảnh: Muối diazonium của p-diazobenzensulfonic acid sau khi được trung

Chú ý là sản phẩm muối diazoniumtrong của phản ứng trên có khả năng thủy phân trong nước giải phóng N2 và tạo ra dẫn xuất Benzen nên sản phẩm thí nghiệm trên không được cho tiếp xúc với nước

N O O

Nitrosonium ion +

- Phản ứng giữa chất nền và ion nitrosonium:

Lọc, ép khô Kết tinh lại bằng nước - ethanol

Ảnh: Hòa tan β-napthol trong NaOH 10%

Ảnh: Dung dịch sau khi cho muối diazonium vào

Ảnh: Lọc nóng dung dịch Ảnh: Sau khi cho NaCl vào

Do hợp chất màu azo có khả năng tan trong nước nên cho NaCl bảo hòa vào

nhằm làm giảm khả năng tan, tạo hiệu suất cao cho phản ứng

 Cơ chế phản ứng ghép cặp azo:

- Các muối diazonium là các tác nhân ái điện tử tương đối yếu, chúng có thể

tham gia phản ứng thế ái điện tử vào nhân thơm của các dẫn xuất hydrocacbon thơm

có chứa nhóm tăng hoạt (như –OH, –OR, –NH2, –NHR…) Phản ứng hình thành

sản phẩm chứa azo –N=N–, gọi là phản ứng ghép đôi azo Phản ứng xảy ra theo cơ

chế ái điện tử thông thường, không kèm theo sự giải phóng N2

- Là phản ứng điều chế các hợp chất màu azo

- Phản ứng ghép đôi này xảy ra chủ yếu ở vị trí para

ONa+ H2O

N N ClS

-O

O

NaO

ONa+

HO

SOONa

O

+ NaCl

𝛽 – naphtol da cam

BÀI 5 ĐIỀU CHẾ, TÁCH VÀ LÀM TINH KHIẾT ESTER

1 Điều chế ethyl acetate

Qui trình: Cho 10 ml C2H5OH + 12 ml CH3COOH + 15 giọt H2SO4 Đun hoàn lưu cách thủy 40 phút Để nguội

Ảnh: hỗn hợp

phản ứng

3 Làm tinh khiết ester

Qui trình: Lấy bình cầu chứa ethyl acetate lắp hệ thống chưng cất Cất lấy ester

Ảnh: Cân khối lượng erlen trước khi chưng cất ethyl acetate

Ảnh: Ethyl acetate sau khi chưng cất Ảnh: Khối lượng Erlen + Ethyl acetate

⟹ Khối lượng Ethyl acetate sau khi chưng cất là:

msp = 84.339 -77.935 = 6.403g

BÀI 6 PHẢN ỨNG ALKYL HÓA – ĐIỀU CHẾ ETER

𝜷 – NAPHTYL ETYL

I Tiến trình thí nghiệm

Qui trình điều chế:

(1) 15g 𝛽 – Naphthol + 20ml rượu etylic, lắc kỹ

(2) Thêm 3ml H2SO4 đặc, đem đun cách thủy trong 2 giờ

(3) Cho (1) + (2) vào beaker có chứa 45ml NaOH 5%

𝛽 – Naphthol

+ rượu etylic

(1)

+ H2SO4 (2)

lắc kỹ 𝑡° + NaOH

(3)

Sản phẩm (4) lọc rửa

(4) Lọc, rửa sản phẩm với NaOH đến khi thử giấy quì không còn phản ứng kiềm

BÀI 7 ĐIỀU CHẾ 𝜷 – NAPHTHYL ACETAT

I Tiến trình thí nghiệm

Qui trình: (2 gam β – naphthol + 10ml NaOH 10% + 6g anhydric acetic) => Đun nhẹ 30 phút Lọc, xấy, kết tinh lại trong ethanol => Xấy 40 – 50oC khoảng 20 phút

Ảnh: Đun nhẹ 30 phút

Ảnh: Sản phẩm đã xấy khô

 Cơ chế phản ứng:

Cơ chế phản ứng ester hóa giữa Anhydric acetic và β - naphthol có thể được tóm tắt như sau: trước hết nhóm carbonyl của anhydric được được proton hóa, hình thành cation trung gian Tiếp theo là giai đoạn tấn công của nguyên tử oxygen trên phân tử β – naphtholate vào cation này, kèm theo giai đoạn proton hóa và tạo thành

CH3COONa Cuối cùng là giai đoạn tách proton tái sinh xúc tác, hình thành sản phẩm ester

H3C

C O

H3C

O C

 Có 2 giai đoạn chính xảy ra trong quá trình tiến hành thí nghiệm:

Giai đoạn 1: Chuyển 𝛽 - naphthol sang dạng naphtholate

Phương trình phản ứng:

OH + NaOH

ONa + H2O

Trong phân tử do có chứa 2 nhân thơm, nên hiệu ứng hút điện tử về phía nhân

là rất mạnh nên tính acid của β - naphthol mạnh hơn ancol và nước chính vì vậy β – napthol không thể tham gia phản ứng este hóa trực tiếp với acid cacboxylic mà phải tạo thành muối β - naphtholate trước Do tính chất trên ta giải thích được sự tạo thành β – naphtholate trong phản ứng giữa β – naphthol và NaOH

Giai đoạn 2: Ester hóa bằng anhydric acetic

Phương trình phản ứng:

ONa

C O O

H3C

C

O

H3C +

O C O

CH3+ C

O ONa

Ta có: m𝛽- naphthol = 5g; mdd NaOH ≈ Vdd NaOH = 25g; C%NaOH = 10%; manhydric acetic= 6g

- Số mol β – naphthol là: n𝛽- naphtol = m

⟹ Sodium hydroxyl và anhydric acetic dư Do đó, số mol tính theo β – naphthol

- Vậy khối lượng β – naphthyl acetate tính theo lý thuyết là:

mβ−naphthyl acetate = 0.0325 x 196 = 6.37g

- Khối lượng sản phẩm (β – naphthyl acetate) thu được sau khi xấy là: 4.053g

⟹ Hiệu suất phản ứng: H = 4.053

6.37 𝑥100 = 63.63%

BÀI 8 PHẢN ỨNG OXI HÓA TOLUENE

I Tiến trình thí nghiệm

Qui trình điều chế:

(1) 2g Toluene + 7g KMnO4, đun nóng trong 2 giờ

Ảnh: Hỗn hợp Toluene và Potassium Permanganate

(2) Nếu hỗn hợp còn mào thì cho thêm vài giọt ethanol

(3) Lọc bỏ MnO2, rửa bằng nước nóng Sau đó, đun cách thủy cho bay hơi nước

Toluene + KMnO4

(1)

ethanol (2)

(3)

HCl (4)

Sản phẩm (5)

to

Ảnh: Lọc loại bỏ manganese dioxide

(4) Acid hóa dung dịch bằng HCl

(5) Làm lạnh, benzoic acid sẽ kết tinh, lọc rửa bằng nước lạnh, thu sản phẩm

Ảnh: Dung dịch benzoic acid, nhưng không kết tinh

 Phương trình phản ứng:

CH3

KMnO4 to-H2O

/

O

OH

BÀI 9 ĐIỀU CHẾ 4 – BROMOANILINE

I Điều chế acetanilide (N-phenylethanamide)

(4) Kết tinh lại sản phẩm trong ethanol Cân và tính hiệu suất phản ứng

- Quá trình điều chế acetanilide này là phản ứng acyl hóa aniline bằng acetic acid và acetic anhydride

- Phản ứng acyl hóa là phản ứng thay thế H của nhóm chức –OH, -NH2,… bằng nhóm R-CO-

 Gồm 2 giai đoạn chính:

Giai đoạn 1: Acyl hóa aniline bằng acetic anhydride

COO

Kết tinh lại sản phẩm trong ethanol

(4) Lọc

(3)

Giai đoạn 2: Tinh chế sản phẩm

Ảnh: Sản phẩm thô và sản phẩm tinh

 Hiệu suất phản ứng:

- Ta có: C%aniline = 99.5%; daniline = 1.0217g/ml; Vaniline = 10ml;

C%acetic anhydride = 99%; dacetic anhydride = 1.079g/ml; Vacetic anhydride 12ml

- Số mol aniline là: naniline = C% 𝑥 mdd