Получение синтетических красителей реакцией азосочетания на примере синтеза 3-окси-4-карбоксиазобензола  - конспект - Химия - Часть 3, Конспект из Химия
zaycev_ia
zaycev_ia21 June 2013

Получение синтетических красителей реакцией азосочетания на примере синтеза 3-окси-4-карбоксиазобензола - конспект - Химия - Часть 3, Конспект из Химия

PDF (199.8 KB)
15 страница
613количество посещений
Описание
I.M. Sechenov Moscow Medical Academy. Реферат по химии. Реакция азосочетания Механизм реакции азосочетания Продукты для холодного крашения Экспериментальная часть Синтез 3-окси-4-карбоксиазобензола Выводы Список ...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
предварительный показ3 страница / 15
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ

3

Однако, катион арилдиазония является более слабым электрофилом по

сравнению с такими реагентами, как +NO2 и способен успешно атаковать

только очень реакционноспособные ароматические соединения, такие как

фенолы и амины.

Катионы диазония существуют только в кислой или слабощелочной среде,

в сильнощелочном растворе они превращаются в кислоты. Поэтому реакция

азосочетания может проводиться только в указанных условиях. Оптимальное

значение pH зависит от свойств атакуемого соединения. В случае фенолов

реакция лучше всего протекает в слабощелочной среде, поскольку

образующийся фенолят-ион намного лучше атакуется, чем сам фенол из-за

значительно более высокой электронной плотности.

Ароматические амины, как правило, атакуется несколько труднее, чем

фенолы, поэтому сочетание с ними чаще всего проводят в слабокислом

растворе, что обеспечивает высокую концентрацию иона.

Реакция азосочетания в общем виде:

3

Если X= ─ , ─ , сильно активирующие группы, азосочетание

проходит успешно. Различия в поведении аминов и фенолов вызвано тем

обстоятельством, что диазониевый ион эффективно атакует только свободный

амин и фенолят-анион.

Аммониевые ионы солей аминов ─NH3, ─NH2R, ─NHR2 и свободный

фенол практически не атакуются, так как вследствие слабой электрофильности

диазониевого иона он может атаковать углерод ароматического кольца лишь

при значительном содействии со стороны заместителя. Такое содействие

выражено в случае ─O и ─N(CH3)2:

Очень медленно реакция идёт в случае фенола:

3

3.6. Продукты для холодного крашения

Во всех рассмотренных до сих пор примерах реакцию азосочетания вели в

растворе, затем выделяли полученный краситель, фильтровали, высушивали и в

готовом виде передавали на текстильные фабрики для крашения ткани.

Существует и другой способ крашения ткани, при котором реакцию

азосочетания проводят непосредственно на волокне. Для этого ткань

пропитывают щелочным раствором азосоставляющей (например 2-нафтолом) а

затем погружают в подкисленный раствор диазосоставляющей (например

диазотированного п-нитроанилина). При этом краситель образуется

непосредственно на волокне и полученная окраска обладает большой

прочностью. Так как реакции диазотирования и азосочетания проводят при

низких температурах, а в производстве это достигается охлаждением льдом, то

способ этот получил название холодного или ледяного крашения.

Важнейшими азосоставляющими для холодного крашения являются

производные β-оксинафтойной кислоты – азотолы. Их получают

взаимодействием β-оксинафтойной кислоты с ароматическими аминами.

Азотолы легко переходят на волокно из щелочных растворов и прочно

удерживаются на нём, что облегчает последующее сочетание их на волокне с

диазосоединением.

Диазосоставляющие для холодного крашения выпускают в различных

формах. Наиболее простая форма – азоамины – аминосоединения бензольного

3

и нафталинового ряда. Название азоаминов включает цвет наиболее важного

красителя, получаемого, из него в текстильной промышленности. Например

азоамин красный Ж (п-нитроанилин), азоамин жёлтый О (о-хлоранилин).

В отличие от азотолов азоамины нельзя непосредственно применять для

холодного крашения. Их сначала нужно перенести в форму диазосоединения,

т.е. продиазотировать, причём обязательно на текстильной фабрике

непосредственно перед крашением. Это объясняется неустойчивостью

обычных форм диазосоединений и трудностью транспортировки. Поэтому

большей частью диазосоединения перерабатывают сразу после

диазотирования, не выделяя из раствора. Но специально для холодного

крашения некоторые диазосоединения заготавливают в твёрдом виде или в

виде паст, переводя их в различные стойкие формы, пригодные для хранения и

транспортировки. Стойкие формы азосоединений называются диазолями.

Одна из таких форм – двойная соль диазосоединения с солями тяжёлых

металлов, например хлористым цинком. Её получают добавлением хлористого

цинка к раствору соли диазония. При последующем добавлении хлористого

натрия двойная соль выпадает в осадок, её отфильтровывают и сушат при

низкой температуре. Строение соли отвечает формуле . В

некоторых случаях диазотирование ведут в среде серной кислоты; тогда

двойная соль имеет строение .

3

Таким образом, из азоамина жёлтого О получают диазоль жёлтый О:

4. Экспериментальная часть

4.1. Синтез 4-окси-3-кабоксиазобензола

Анилин 9,3 г (9,1 мл)

Соляная кислота (d=1,18) 22,5 мл

Нитрит натрия 7 г

Карбонат натрия 3 г

Салициловая кислота 13,8 г

Раствор едкого натра (36%-ный) 16,5 мл

2 фарфоровых стакана на 250 мл

Мешалка

Cl 2

▪ ZnCl2

NH + NaNO2 + 2HCl + NaCl + 2H2O

+ ONa COONa

─N═N─

COONa

OH + NaCl

3

В фарфоровом стакане на 150-200 мл растворяют 9,3 г анилина в смеси

22,5 мл концентрированной соляной кислоты и 22,5 мл воды. Раствор

охлаждают до 0˚С и при перемешивании приливают к нему охлаждённый

раствор 7 г нитрита натрия в 20 мл воды (при температуре не выше 2˚С). Конец

реакции диазотирования контролируют по иодкрахмальной бумаге.

Через 10 мин после конца диазотирования избыток соляной кислоты

удаляют осторожным внесением 2 г соды, после чего раствор должен всё же

давать слабокислую реакцию на конго.

Раствор диазосоединения при перемешивании постепенно приливают к

охлаждённому до 0˚С раствору 13,8 г салициловой кислоты в 16,6 мл 36%-ного

едкого натра и 35 мл воды, к которому добавлено ещё 1 г соды (температура

должна поддерживаться не выше 5˚С). Через 2 ч выпавший моноазокраситель

отделяют фильтрованием.

Характеристика исходных реактивов

№ Название Формула Мол.

масса

ρ,

г/см3

Т.

пл.,

˚С

Т.кип.,

˚С

Растворимость

в

воде

в орг.

р-лях

1 Анилин C6H5NH2 93,13 1,02 -6 184,4 1,585 3,4 сп. э. бз.

2 Соляная

кислота

HCl 36,5 1,179 - - - - -

3 Нитрит NaNO2 69,0 2,17 79 - - 84,5 э.

3

натрия разл. метанол

абс. сп

4 Карбонат

натрия

Na2CO3 105,9 2,53 851 разл. - 21,5 -

5 Салицило

вая

кислота

HO-C6H4

-COOH

138,1 1,443 159 возг. - 0,18 сп. э. ац.

хл.

3

6 Едкий

натр

NaOH 40,0 2,13 328 1388 - 109 сп. гл.

Ход работы и пояснения к синтезу

1. Анилин растворяем в разбавленной соляной кислоте.

2. Проводим реакцию диазотирования. Раствор охлаждаем до 0˚С и при

перемешивании к нему добавляем охлаждённый водный раствор

нитрита натрия. Для диазотирования применяется азотистая кислота,

выделяющаяся из нитрита натрия под действием соляной кислоты. Для

проведения реакции необходима низкая температура (не выше 2˚С), т.к.

большинство диазосоединений неустойчивы. В процессе

диазотирования раствор должен иметь кислую реакцию. Как правило,

минеральной кислоты берётся в некотором избытке – 2,5 эквивалента

на 1 эквивалент амина, т.к. при более высоких значениях pH равновесие

ион аммония ↔ амин смещается в сторону свободного основания.

Следует отметить также, что анионы галогенводородных кислот

действуют в данной реакции каталитически. При небольших

концентрациях водородных ионов образовавшееся диазосоединение

может реагировать с исходным анилином, образуя

д и а з о а м и н о с о е д и н е н и е :

+ NH2 N═N─NH +HCl

3

что является побочным продуктом. Для контроля кислотности

пользуемся реакцией на конго – красный: посинение бумажки от капли

раствора указывает на присутствие соляной кислоты. Необходимое для

реакции нитрита натрия следует дозировать как можно точнее, т.к.,

во-первых, диазотирование протекает практически количественно (этой

реакцией пользуются при объёмном анализе ароматических аминов) и,

во-вторых, избыток азотистой кислоты уменьшает устойчивость

диазорастворов. Избыток азотистой кислоты обычно определяют в

конце реакции. Для этого пользуются йодкрахмальной бумажкой

(фильтровальная бумага, пропитанная раствором крахмала и йодистого

калия). Образовавшая из нитрита натрия в кислой среде азотистая

кислота, реагирует с йодистым калием, выделяя йод, который с

крахмалом даёт синее окрашивание: 2HNO2 + KI + 2H2O → I2 + 2KCl +

2NO + 2H2O. При правильно проведённом диазотировании реакция на

азотистую кислоту в конце процесса должна быть очень слабой, т.е.

йодкрахмальная бумажка должна быть синей в процессе реакции, когда

3

много свободной азотистой кислоты, к концу реакции синее

окрашивание исчезает. Таким образом получаем водный раствор соли

диазония. Механизм реакции диазотирования приведён подробно в

литературной части (стр. 22).

3. Проводим реакцию азосочетания полученной соли диазония с

салициловой кислотой. После окончания реакции диазотирования

избыток соляной кислоты удаляем осторожным внесением соды, после

чего раствор всё же должен давать слабокислую реакцию на конго.

Раствор полученного диазосоединения при перемешивании постепенно

приливаем к охлаждённому до 0˚С щелочному раствору салициловой

кислоты. Температура синтеза не должна превышать 5˚С. Салициловая

кислота является окси-кислотой или фенолокислотой,

она имеет две функциональные группы ─OH и ─COOH и потому

образует два ряда производных. Как кислота, салициловая кислота по

COOH-группе может образовать хлор-ангидрид, соль, эфир. С другой

стороны, салициловая кислота может выступать как фенол по

OH-группе, образовывать феноляты и участвовать в реакции

азосочетания. Салициловая кислота труднее, чем фенол, вступает в

реакцию азосочетания. Сочетание с салициловой кислотой идёт в

OH COOH

+ ONa COONa

NNOH

COONa

+ NaCl

3

щелочной среде, диазогруппа вступает в п-положение к

о к с и г р у п п е :

Механизм реакции азосочетания приведён в литературной части (стр.

30). Для поддержания щелочной среды к раствору добавляется ещё 1 г.

соды. Через 2 часа выпадает моноазокраситель оранжевого цвета,

который отделяют фильтрованием.

Чтобы легче установить строение полученного азокрасителя, его можно

восстановить с помощью гидросульфита натрия до двух простых по строению

д и а м и н о в :

NNOH

COONa + 2Na2S2O4 +

NH2 +

+ H2N OH

COONa + 4Na2SO3

3

Полученные диамины можно охарактеризовать данными элементного

анализа, спектроскопии и хроматографии. Данный моноазокраситель можно

использовать для получения вышеуказанных аминов, если их труднее получить

другим путём. В качестве восстановителя также можно использовать SnCl2 в

кислой среде.

Расчёты (по проведённому синтезу):

5. Выводы

3

1. Собран и проанализирован литературный материал по красителям,

азокрасителям, способам их получения и свойствам.

2. Изучены условия реакции диазотированияи получена соли диазония.

3. Изучены условия реакции азосочетания соли диазония с салициловой

кислотой и получен моноазокраситель – 4-окси-3-карбоксиазобензол.

3

6. Список литературы

1. Гурвич Я. А., Кулик С. Т.. Химия и технология промежуточных продуктов

органических красителей и химикатов для полимерных материалов. – М.

Высшая школа. 1974. с.126-171

2. Венкатараман К.. Химия синтетических красителей. Т.2 -Л. Хим. литература.

1957. с.1664.

3. Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А.. Начала органической химии. Т.2. –М.

Химия. 1970. с.823.

4. Неницеску К. Д.. Органическая химия. Т.1. – М. «ИЛ». 1963. с.863

5. Робертс Дж., Касерио М.. Основы органической химии. Т.2. – М. Мир. 1968.

с.550

6. Каррер П.. Курс органической химии. 2-е издание (стереотипное). – Л. 1962.

с.358-359,586,588,589,740.

7. Физер Л., Физер М.. Органическая химия. Т.2. – М. Химия. 1969. с.687.

8. Гауптман, Грефе Ю., Ремане Х.. Органическая химия. – М. Химия. 1979.

с.740-746.

9. Храмкина М. Н.. Практикум по органическому синтезу. – Л. Химия. 1969.

с.328.

10. Гинзбург О. Ф.. Лабораторные работы по органической химии. – М.

Высшая школа. 1970. с.295.

3

11. Аграномов А. Е., Шаборов Ю. С.. Лабораторные работы в органическом

практикуме. – М. Химия. 1974. с.375.

12. Сайкс П.. Механизмы реакций в органической химии. – М. Химия. 1977.

с.319.

13. Бреслоу Р.. Механизмы органических реакций. – М. Мир. 1968. с.277.

14. Перельман В. И.. Краткий справочник химика. – М. Л. Химия. 1964. с.619.

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
Docsity не оптимизирован для браузера, который вы используете. Войдите с помощью Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ или Safari! Скачать Google Chrome