Tallinna Tehnikaülikool
TTÜ keemiainstituut
Orgaanilise keemia
õppetool Laboratoorse töö
protokoll ATSETANILIID LÄHTUDES ANILIINISTÕppejõud: Marju
Laasik Töö teostatud: 9., 10., 23.04.2013
Tallinn 2013
Sisukord
1.
KIRJANDUSLIK OSA 3
1.1.Sissejuhatus 3
1.2.Reaktsioonid,
mehhanismid 5
1.2.1.
Aniliini saamine 5
1.2.2.Atsetaniliidi saamine 5
1.3.Kasutatavad ained ja meetodid 6
1.3.1.Nitrobenseenist aniliini saamine 6
1.3.2.Aniliinist atsetaniliidi saamine 8
1.3.3.Õhukese kihi
kromatograafia 9
1.4.Töö käik 10
1.4.1.Aniliini süntees 10
1.4.2.Atsetaniliidi süntees 10
2.PRAKTILINE OSA 11
2.1.Reaktsioonivõrrandid 11
2.1.1.Aniliini süntees 11
2.1.2.Atsetaniliidi süntees 11
2.2.Aparatuuride
skeemid 11
2.2.1.Aniliini
aparatuur 11
2.2.2.Atsetaniliidi aparatuur 13
2.3.Arvutused 14
2.3.1.Aniliini süntees 14
2.3.2.Atsetaniliidi süntees 16
2.3.3.Liikuvustegurite arvutamine 17
2.4.Märkused töö käigus 17
2.5.Saagis ja
produkti iseloomustus 18
2.5.1.Aniliini sünteesi saagis 18
2.5.2.Atsetaniliidi sünteesi saagis 19
3.KOKKUVÕTE 20
4.KASUTATUD KIRJANDUS 21
KIRJANDUSLIK OSA
Sissejuhatus
Orgaanilise keemia praktikumi lõputööna sünteesisin aniliinist lähtudes atsetaniliidi.
Atsetaniliid on lõhnatu tahke pulbriline aine, mille värvus varieerub värvitust valgeni. Kõige sagedamini saadakse seda äädikhappe anhüdriidi reageerimisel aniliiniga (kasutusel ka selles töös). Reaktsioon on olnud laialdaselt kasutuses orgaanilise keemia praktikumides, kuna tutvustab mitmeid põhilisi sünteesivõtteid (s.h. ümberkristallimine ). 1
Atsetaniliid on esimene aniliini derivaat , millel avastati palavikku alandavad ja valuvaigistavad omadused juba 1886 . aastal. Ainet kasutati palju aastaid aspiriini asemel selliste vaeguste puhul nagu peavalu, menstruaalvalu, reuma . Paraku on sellel ravimina kahjulikud kõrvalmõjud: väheneb hemoglobiini võime hapnikku siduda. 2
Organismis sünteesitakse atsetaniliid suures osas atsetaminofeeniks (paratsetamool), mis annabki ainele valuvaigistavad omadused. Väike osa atsetaniliidist hüdrolüüsub aga aniliiniks, mis on kantserogeensete omadustega. Farmaatsiatööstuses on atsetaniliid asendunudki paratsetamooliga, kuna viimane põhjustab vähem veresoonkonna haigusi.
Atsetaniliid leiab kasutamist ka mujal: lakkides, värvides , erinevates ravimites.
Töö käigus taandatakse nitrobenseen aniliiniks, mis omakorda reageerimisel äädikhappe anhüdriidiga annab sünteesiproduktiks atsetaniliidi.
Joonis 1: Sünteesiskeem
Reaktsioonid, mehhanismid
Aniliini saamine
Nitrobenseenist saadakse raua ja soolhappe toimel aniliin . Toimub nitrorühma taandamine happelises keskkonnas.
Joonis 2: Nitrorühma taandamise mehhanism
Atsetaniliidi saamine
Atsetaniliid saadakse aniliini ja äädikhappe anhüdriidi reageerimisel.
Joonis 3: Atsetaniliidi saamise mehhanism3
Kasutatavad ained ja meetodid
Nitrobenseenist aniliini saamine
Reaktiivid :
- Nitrobenseen
- 6%-line soolhape
- Raualaastud (malm)
Reagentide ohtlikkus
Nitrobenseen
Mürgine sissehingamisel , kokkupuutel nahaga ja allaneelamisel. Võimalik vähktõve põhjustaja. Tõsise tervisekahjustuse oht pikaajalisel sissehingamisel ja kokkupuutel nahaga. Võimalik sigivuse kahjustamise oht.
Soolhape
Söövitav, ärritab hingamiselundeid.
Raud
Väga tuleohtlik. Hoida eemal tuleallikast ja vältida staatilise elektri teket.
Füüsikaliste konstantide tabel
Aine
Molaarmass
(g/mol)
Tihedus
(g/cm3)
Sulamistemp
(°C)
Keemistemp
(°C)
Nitrobenseen
123,06
1,20
+5,7
+210,9
Soolhape
(konts.)
36,46
1,189
-26
48
Soolhape
(10%-line)
36,46
1,048
-18
103
Raud
56
7,874
1538
2862
Aniliin
93,13
1,02
-6,3
184,13
Vajalikud ainehulgad
Aine
% sisaldus
Hulk moolides
Hulk grammides
Hulk milliliitrites
Nitrobenseen
0,163
20
16,67
Soolhape
6%
2,156
78,6
75
Raud
0,625
35
Aniliinist atsetaniliidi saamine
Reaktiivid:
- Aniliin
- Äädikhappe anhüdriid
- Na- atsetaat
- Kontsentreeritud HCl
Reagentide ohtlikkus
Aniliin
Mürgine sissehingamisel, kokkupuutel nahaga ja allaneelamisel. Võimalik vähktõve põhjustada. Kahjustab silmi. Kokkupuutel nahaga võib põhjustada ülitundlikkust.
Äädikhappe andhüdriid
Tuleohtlik. Kahjulik sissehingamisel ja allaneelamisel. Põhjustab söövitust.
Na-atsetaat
Kasutamisel kanda prille ja kindaid .
Soolhape
Söövitav, ärritab hingamiselundeid.
Füüsikaliste konstantide tabel
Aine
Molaarmass (mol/g)
Tihedus
(g/cm3)
Sulamistemp
(°C)
Keemistemp
(°C)
Aniliin
93,13
1,02
-6,3
184,13
Äädikhappe anhüdriid
102,99
1,082
-73,1
139,8
Na-atsetaat
82,03
1,528
58
122
Soolhape
36,46
1,189
-26
48
Atsetaniliid
135,17
1,219
114,3
304
Vajalikud ainehulgad
Aine
% sisaldus
Hulk moolides
Hulk grammides
Hulk milliliitrites
Aniliin
0,05
5
4,9
Äädikhappe anhüdriid
0,06
6
5,7
Na-atsetaat
0,09
7,5
4,9
Soolhape
36%
0,13
4,76
4
Õhukese kihi kromatograafia
Planaarkromatograafia ehk õhukese kihi kromatograafia on meetod segude lahutamiseks, mis põhineb komponentide erineval jaotumisel statsionaarse ja liikuva faasi vahel. Vähempolaarsed ühendid liiguvad seejuures kiiremini, polaarsemad aeglasemalt. Statsionaarseks faasiks on klaasile, plastikule või metallplaadile kantud silikageel, alumiiniumoksiid, tselluloos või muu sorbent.
Töö eesmärgiks on määrata nitrobenseeni taandamisreaktsioonil tekkinud aniliini puhtus . Töös on reaktiividena kasutusel aniliin, nitrobenteen, kloroform, tolueen ja etüületanaat .
Töö käik
Kasutatakse 7 x 2,5 cm plaadiriba. Plaadile kantakse hariliku pliiatsiga stardijoon 0,5 cm kaugusele plaadi servast ja sellele väikesed täpid proovi pealekandmise kohtade tähistamiseks. Täppide ja plaadi servade vahe peab olema vähemalt 5 mm.
Töös kasutatavad 1%-lised aniliini ja nitrobenseeni lahused kloroformis on juba eelnevalt valmis. Mõlemast lahusest ja reaktsioonisegust (eelnevalt pipeteeritud väike kogus klaasplaadile) võetakse klaaskapillaariga väike kogus ainet plaadile. Proovid kantakse varem märgistatud täppidele. Lahustil lastakse plaadilt aurustuda.
Järgmiseks asetatakse plaat eluenti (voolutisse). Eluendina on kasutusel tolueeni ja etüületanaadi lahus (95:5), mis on samuti eelnevalt valmis tehtud. Plaat asetatakse mõne millimeetri kõrgusesse eluendi kihti, klaaspurk suletakse kaanega , et kogu plaat oleks eluendi aurudes. Elueeritakse seni, kuni solvendi nivoo jõuab umbes 5 mm kaugusele plaadi ülemisest servast. Plaat võetakse eluendi purgist välja ja fikseeritakse hariliku pliiatsiga frondi piir. Plaat kuivatatakse kuuma elektripliidi kohal.
Keemiliseks ilmutamiseks asetatakse plaat eksikaatorisse, mis on küllastunud joodiautudega. Jälgitakse laikude ilmumist ja küllaldase tumeduse saavutamisel võetakse plaat eksikaatorist välja ning fikseeritakse laigud.
Plaadilt määratakse iga laigu Rf-id. Selleks mõõdetakse iga laigu tsentri (a) ja frondi (b) kaugus stardijoonest. Arvutamiseks kasutatakse valemit:
Standardlahuste ja uuritava proovi Rf omavahel võrreldes identifitseeritakse segus olevad komponendid. Samuti võib ained kindlaks teha visuaalse vaatluse teel.
Töö käik
Aniliini süntees
Sünteesikolbi asetatakse 35 g raualaaste, valatakse juurde 75 ml 6%-list soolhapet. (Aparatuur peab olema kokku pandud ja avad suletud, et vältida vesiniku lendumist.)
Segu soojendatakse mehaaniliselt segades veevannis ja soojale segule lisatakse tilklehtrist nitrobenseen ning jätkatakse soojendamist. Reaktsiooni lõpp määratakse õhukese kihi kromatograafiaga (eluent tolueen:etüületamaat 95:5). Reaktsiooniks kulub umbes 2,5 tundi. Reaktsioonisegu valatakse kolbi, mida kasutatakse veeaurudestillatsiooni aparatuuris, ja lisatakse umbes 40 ml 10%-list NaOH (püsiva leeliselise reaktsioonini). Aniliin destilleeritakse veeauruga, kuni destillaat muutub läbipaistvaks. Aniliinikiht eraldatakse jaotuslehtris ja veekiht küllastatakse NaCl-ga (100 ml lahusele umbes 35 g soola) ning ekstraheeritakse kaks korda eetriga (~35 ml). Eetrikihid lisatakse aniliinile , kuivatatakse veevaba kaaliumkarbonaadiga. Eeter eraldatakse lihtdestillatsioonil, vesijahuti asendatakse õhkjahutiga ja destilleeritakse aniliin, kogudes fraktsiooni temperatuuril 180-184 °C. 4
Atsetaniliidi süntees
Keeduklaasis segatakse 100 ml vett, 4 ml kontsentreeritud HCl ning lisatakse 4,9 ml aniliini.
Lahus soojendatakse 50 °C-ni, lahustatakse selles 5,7 ml äädikhappe anhüdriidi ja lisatakse kohe ka lahus, mis on valmistatud7,5 g Na-atsetaadist 25 ml vees. Segu jahutatakse, vajadusel üleöö, ja saadud kristallid filtritakse. Kristalle pestakse lehtril külma veega ja kuivatatakse õhu käes.
Vajadusel kristallitakse ümber veest. 5
PRAKTILINE OSA
Reaktsioonivõrrandid
Aniliini süntees
Atsetaniliidi süntees
Aparatuuride skeemid
Aniliini aparatuur
Aparatuur:
- Üheliitrine kahekaelaline sünteesikolb
- Segurjahuti
- Tilklehter
- Veeaurudestillatsiooni aparatuur
- Lihtdestillatsiooni aparatuur
Joonis 4: Sünteesiseadme skeem6 (vasakul) ja koostatud aparatuur
Joonis 5: Veeaurudestillatsiooni seadme skeem7 (vasakul) ja koostastud aparatuur
Joonis 6: Lihtdestillatsiooni seade8
Atsetaniliidi aparatuur
Aparatuur:
Joonis 7: Sünteesiseade
Joonis 8: Nutšfilter9
Arvutused
Aniliini süntees
Juhendis antud andmed:
- Nitrobenseen 20g
- Soolhape (6%) 75 ml
- Raualaastud 35 g
Arvutan nitrobenseeni ruumala ja moolide arvu:
Arvutan soolhappe massi ja moolide arvu:
Arvutan raua moolide arvu:
Teoreetilise saagise arvutamine:
Saagis on ligikaudu 70-75% teoreetilisest.
Oodatav saagis jääb 10,63 ja 11,38 grammi vahele.
Atsetaniliidi süntees
Juhendis antud andmed:
- Aniliin 5 g (4,9 ml)
- Äädikhappe anhüdriid 6 g (5,7 ml)
- Na-atsetaat 7,5 g
- Kontsentreeritud soolhape 4 ml
Arvutan aniliini moolide arvu:
Arvutan äädikhappe anhüdriidi moolide arvu:
Arvutan naatriumatsetaadi moolide arvu:
Arvutan soolhappe massi ja moolide arvu:
Teoreetilise saagise arvutamine:
Saagis on ligikaudu 80% teoreetilisest.
Oodatav saagis on ligikaudu 5,4 grammi.
Liikuvustegurite arvutamine
Kasutan valemit:
Minu sünteesitud aniliini liikuvustegur:
Nitrobenseeni liikuvustegur:
Aniliini liikuvustegur:
Minu sünteesitud aniliini liikuvustegur on mõnevõrra suurem. Ilmselt jäi osa nitrobenseenist siiski reageerimata, kuigi visuaalsel vaatlusel lugesin reaktsiooni lõppenuks.
Märkused töö käigus
Reaktsioon toimus 2,5 tunni asemel 1,5 tundi. Pärast seda määrasin reaktsiooni lõpu õhukese kihi kromatograafiaga. Visuaalsel vaatlusel tegin kindlaks, et kogu nitrobenseen on reageerinud .
Joonis 9: Õhukese kihi kromatograafia plaat
(üleval minu aniliin, keskel nitrobenseen, all õige aniliin)
Lihtdestillatsioonil asendasin vesijahuti õhkjahutiga 160 °C juures. Kogusin aniliini kuni 200 °C.
Saadud aniliini kaalutis oli 2,46 grammi.
Järgmiseks etapiks vajasin 5 grammi aniliini. Puudujäänud koguse sain õppejõult. Lisasin mõõtsilindrisse enda sünteesitud aniliini ja valasin ainet juurde, kuni maht oli 4,9 ml.
Atsetaniliidi kristallides tundus esialgu olevat nitrobenseeni tükke. Pärast pesemist ja kuivatamist oli järel aga ühtlane õrna kollakas -oranži tooniga puru.
Atsetaniliidi lõppkaalutis oli 4,34 grammi.
Saagis ja produkti iseloomustus
Aniliini sünteesi saagis
Kirjanduse järgi oli oodatav saagis70-75% teoreetilisest, millele vastas arvutuste põhjal 10,63-11,38 grammi.
Sünteesi käigus sain aniliini 2,46 grammi.
Saagise protsent teoreetilisest:
Saagise protsent literatuursest:
Saagis osutus küll oodatust tunduvalt väiksemaks, kuid võin siiski sünteesiga rahule jääda. Saadud produkt oli kollakas vedelik keemistemperatuuriga 180-184 °C.
Atsetaniliidi sünteesi saagis
Kirjanduse järgi oli oodatav saagis 80% teoreetilisest, millele vastas arvutuste põhjal 5,4 grammi.
Sünteesi käigus sain atsetaniliidi 4,34 grammi.
Saagise protsent teoreetilisest:
Saagise protsent literatuursest:
Jäin sünteesiga rahule, kuna sain väga hea koguse atsetaniliidi. Saadud aine oli tahke peeneteraline kristall . Aine värvus oli kollakas- oranž .
KOKKUVÕTE
Võttes arvesse lõpp-produkti saagist, loen katse õnnestunuks.
Aniliini väike saagis oli ilmselt tingitud sellest, et mingi osa nitrobenseenist jäi siiski reageerimata. Tänu juurdesaadud aniliinile ei mõjutanud see aga lõpptulemust.
KASUTATUD KIRJANDUS
T. Kanger , M. Laasik. 2009. Orgaanilise keemia praktikum : laboratoorsed tööd I. Täeindatud ja parandatud trükk . TTÜ Kirjastus
Internetiallikad:
http://en.wikipedia.org/wiki/Acetanilide
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/3210/acetanilide
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Acetanilide_preparation_schematics.gif
http://wwwchem.uwimona.edu.jm/lab_manuals/c1901exp12_5.gif
1 http://en.wikipedia.org/wiki/Acetanilide
2 http://www.britannica.com/EBchecked/topic/3210/acetanilide
3 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Acetanilide_preparation_schematics.gif
4 T. Kanger, M. Laasik. 2009. Orgaanilise keemia praktikum : laboratoorsed tööd I. Täeindatud ja parandatud trükk. TTÜ Kirjastus
5 T. Kanger, M. Laasik. 2009. Orgaanilise keemia praktikum : laboratoorsed tööd I. Täeindatud ja parandatud trükk. TTÜ Kirjastus
6 T. Kanger, M. Laasik. 2009. Orgaanilise keemia praktikum : laboratoorsed tööd I. Täeindatud ja parandatud trükk. TTÜ Kirjastus
7 T. Kanger, M. Laasik. 2009. Orgaanilise keemia praktikum : laboratoorsed tööd I. Täeindatud ja parandatud trükk. TTÜ Kirjastus
8 T. Kanger, M. Laasik. 2009. Orgaanilise keemia praktikum : laboratoorsed tööd I. Täeindatud ja parandatud trükk. TTÜ Kirjastus
9 http://wwwchem.uwimona.edu.jm/lab_manuals/c1901exp12_5.gif
5 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 5 punkti.
~ 21 lehte
Lehekülgede arv dokumendis
2014-03-12
Kuupäev, millal dokument üles laeti
5 laadimist
Kokku alla laetud
0 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
kaisa1210
Õppematerjali autor
annaabi.ee 
Kõik kommentaarid