Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Bài 11: ĐIỀU CHẾ AXETANILIT Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Quang Khuyến Ngày làm thí nghiệm : 13/04/2009 Lớp : ĐHHO3 Nhóm: 7 Họ tên sinh viên : Nguyễn Mạnh Hùng 0770830 : Nguyễn Thị Hương : Nguyễn Thị Cẩm Hương : Phạm Thị Lan Hương Nhận xét: 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Điều chế axetanilit bằng phản ứng acyl hóa 2. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT 1) Phản ứng acyl hóa: là quá trình thay thế nguyên tử H ở nhóm chức –OH, –NH 2 , … bằng nhóm R–CO– Phản ứng acyl hóa là phản ứng đặc trưng của amine thơm. Phản ứng trong đó không những cần amine có tính bazo đủ mạnh mà còn đòi hỏi trên nguyên tử nitrogen phải có proton. Các amimine bậc một và bậc hai có khả năng tham gia phản ứng với các dẫn xuất acid chloride (clorua) hoặc anhydride hình thành các amide tương ứng. Trong khi đó các amine bậc ba không tham gia phản ứng này do không còn proton trên nguyên tử nitrogen 1 SVTH: Nhóm 7 Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến NH 2 RCOOH N H C R O H 2 O Tác nhân acyl hóa thường dùng: CH 3 COCl, (CH 3 CO) 2 O, hay CH 3 COOH. Độ mạnh yếu của tác nhân acetyl ảnh hưởng lớn đến khả năng và tốc độ phản ứng Ví dụ: muốn điều chế acetanilide từ aniline. Trong trường hợp này có thể sử dụng tác nhân acyl hóa là acetic acid, tuy nhiên phản ứng sẽ thuận nghịch và tốc độ phản ứng chậm hơn nhiều so với trường hợp acetyl chloride hoặc acetic anhydrire. 2) Cơ chế phản ứng: Cơ chế phản ứng acyl hóa amine xảy ra như sau, trong đó đòi hỏi phải có proton trên nguyên tử nitrogen của amine. Khác với phản ứng alkyl hóa, các amide sinh ra không có khả năng tiếp tục tham gia phản ứng acyl hóa, do đôi điện tử nitrogen đã tham gia liên kết với nhóm C O. NH R C O O H N C H H OH O R N C H OH OH R N C R H O H 2 O δ δ 3) Ứng dụng phản ứng acyl hóa amine thơm trong việc tạo thành hợp chất amide: • Bảo vệ nhóm –NH 3 trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ. Do khả năng dễ dàng bị thủy phân khi có mặt chất xúc tác acid hoặc kiềm để tái tạo amine Ví dụ: muốn điều chế p-nitroaniline từ aniline, cần phải bảo vệ nhóm –NH 2 trước khi thực hiện phản ứng nitro hóa để tránh phản ứng oxi hóa góc –NH 2 . 2 SVTH: Nhóm 7 Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến NH 2 H 3 C COOH N H C O CH 3 H 2 O N H C O CH 3 O 2 N NH 2 O 2 N HNO 3 /H 2 SO 4 H 2 O/H + t o p-nitroaniline • Ngoài ra, phản ứng acyl hóa còn sử dụng để giảm hoạt nhóm –NH 2 và tăng tỉ lệ sản phẩm thế para- trong các phản ứng thế ái điện tử vào nhân thơm Ví dụ: phản ứng điều chế p-bromoaniline. Phản ứng brom hóa trực tiếp aniline sẽ cho sản phẩm 2,4,6-tribromoaniline. Tuy nhiên sau khi giảm hoạt nhóm –NH 2 bằng phản ứng acyl hóa, sẽ thu được sản phẩm chính là p-bromoaniline. NH 2 H 3 C COOH N H C O CH 3 H 2 O N H C O CH 3 Br NH 2 Br H 2 O/H + t o p-bromoaniline Br 2 AlCl 3 3. GIẢI THÍCH CÁC HIỆN TƯỢNG: TRONG THÍ NGHIỆM Có ba giai đoạn chính xảy ra trong quá trình tiến hành thí nghiệm: Giai đoạn 1: acyl hóa aniline bằng acid axetit Thao tác: (3,8g natri axetat + 80ml nước cất) + 2,3g anilin + 2,8ml HCl đậm đặc + đun cách thủy 50 o C. Phản ứng diễn ra trong becher 250ml Phản ứng hóa học: NH 2 CH 3 COONa N H C CH 3 O HCl NaCl 50 o H 2 O axetanilit Một ít anilin không tan hết vào dung dịch  Anilin phản ứng không hoàn toàn trong phản ứng (1). Ta biết natri axetat là muối được tạo từ acid axetit, đây là một loại acid carboxylic yếu chính vì vậy phản ứng diển ra thuận nghịch, tốc độ phản 3 SVTH: Nhóm 7 (1) Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến ứng chậm và cần chất xúc tác acid mạnh. Điều này giải thích vì sao anilin không tan hoàn toàn trong dung dịch. Vả lại, phản ứng (1) xảy ra thuận nghịch nên sự tạo lại aniline là việc bình thường. Giai đoạn 2: acyl hóa aniline bằng anhydrit axetic Thao tác: sản phẩm phản ứng (1) + 3ml anhydrit axetic  lắc đều, giữ ở nhiệt độ 50 o C trong thời gian 30 phút khấy, làm lạnh  lọc, rửa bằng nước lạnh Phản ứng hóa học: NH 2 CH 3 COOH N H C CH 3 O H 3 C C O H 3 C C O O CH 3 COOH NaCl CH 3 COONa HCl 50 o 50 o axetanilit Anhydrit axetic có bản chất là một acid và mạnh hơn các acid carboxylic, nên phản ứng acyl hóa mạnh hơn các acid carboxylic và phản ứng 1 chiều không tái tạo lại aniline. Do đó sau 30 phút aniline đã phản ứng hoàn toàn, thể hiện bằng việc ta không còn nhìn thấy các giọt như giọt dầu không tan trong dung dịch. Khấy và làm lạnh giúp axetanilit kết tinh lại dụng tinh thể không màu. Và rửa lại bằng nước lạnh, tuyệt đối không sử dụng nước sôi vì nước sôi sẽ làm axetanilit tan. Vì axetanilit thu được sẽ không hoàn toàn sạch nên phát sinh giai đoạn 3 Giai đoạn 3: Tinh chế sản phẩm Dùng nước sôi hòa tan sản phẩm thô ở giai đoạn 2  khấy cho đến hết sản phẩm tan  nếu sản phẩm còn màu thì thêm 2g than hoạt tính vào  đun sôi khoảng 5 phút  lọc thu tinh thể  làm lạnh  lọc thu sản phẩm tinh khiết Bản chất của than hoạt tính là hấp thụ các tạp chất nhờ hiện tượng hấp thụ trên bề mặt than hoạt tính  hấp thụ chất tạo màu  dung dịch axetanilit tan trong nước tinh khiết. 4 SVTH: Nhóm 7 (2) (3) Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến 4. TÍNH HIỆU SUẤT CỦA PHẢN ỨNG: NH 2 CH 3 COOH N H C CH 3 O H 3 C C O H 3 C C O O CH 3 COOH NaCl CH 3 COONa HCl 50 o 50 o axetanilit Ta có: n aniline = 0,025 mol Cho ta n axetanilit = 0.025 mol  m lt axetanilit = 3,375g Thu được: 1.34 (g) Axetanilit sau thí nghiệm Hiệu suất phản ứng: H = (1.34/3.375).100 = 39.7 (%) 5 SVTH: Nhóm 7 0.025 0.025 0.025 . Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Bài 11: ĐIỀU CHẾ AXETANILIT Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn. độ phản 3 SVTH: Nhóm 7 (1) Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến ứng chậm và cần chất xúc tác acid mạnh. Điều này giải thích vì sao anilin