Лабораторна робота № 3.5

СИНТЕЗ ДИНІТРОТОЛУЄНУ НІТРУВАННЯМ ТОЛУЄНУ

Рівняння реакції:

Реактиви:

1. Толуол 5 мл;

2. Сульфатна кислота (93%, d=1,83 г/см³) 15 мл;

3. Нітратна кислота (56%, d=1,345 г/см³) 8,5 мл.

Устаткування: див. рис. 2.1

В тришийкову колбу об'ємом 100 мл, що занурена в водяну баню і обладнана мішалкою, краплинною лійкою та термометром (рис. 2.1), вносять 5 мл толуєну. Окремо в стакані готують нітруючу суміш, додаючи при охолодженні і розмішуванні скляною паличкою до 8,5 мл нітратної кислоти 15 мл сульфатної кислоти. Такий розчин має приблизний склад: H₂SO₄ 65,66%, HNO₃ 16,4%, H₂O 17,94%.

Нітруючу суміш переносять в краплинну лійку і при розмішуванні по краплям додають до толуєну з такою швидкістю, щоб температура реакційної суміші залишалась в мажах 30-40 ^оС. Як правило, це відбувається протягом 30 хвилин. Крапельну лійку замінюють на зворотний холодильник і перемішування продовжують ще 30 хвилин при температурі 40-50 ^оС обережним нагріванням на водяній бані. Температуру реакційної суміші поступово підвищують до 90 ^оС. Розмішують її при 90-95 ^оС 30 хвилин. Нагрівання припиняють і після самовільного охолодження реакційної суміші до 60 ^оС виливають при розмішуванні скляною паличкою в стакан зі 150 мл крижаною води. Після відстоювання осад динітротолуєну відокремлюють фільтруванням в вакуумі на фільтрі Шотта. Осад ретельно промивають на фільтрі доки фільтрат, що стікає з лійки, не покаже нейтрального середовища при нанесенні на універсальний папірець *). Динітротолуєн висушують при кімнатній температурі, визначають вихід і вимірюють капілярним методом температуру плавлення технічного продукту, яка має бути 50-54 ^оС**). Якщо вона суттєво відрізняється від наведеної, то проводять очистку продукту. Для чого технічний динітротолуєн переносять в колбу з круглим дном об’ємом 100 мл, яка оснащена зворотним холодильником, додають 15 мл 2-пропанолу і нагрівають на киплячій водяній бані протягом 10 хвилин. Осад динітротолуєну, що утворюється при поступовому охолодженні і відстоюванні, відокремлюють фільтруванням в вакуумі на фільтрі Шотта, промивають 5 мл свіжого 2-пропанолу і ретельно відсмоктують***).

Після висушування при звичайній температурі визначають втрати на стадії очистки і зміну температури плавлення сполуки.

Примітка: *⁾ Кислий фільтрат переносять в широкий стакан і обережно нейтралізують додаванням крейди або соди до призупинення виділення діоксиду Карбону.

**) За літературними даними технічний динітротолуєн має склад:: 2,4-динітротолуєн – 75,6%, 2,6-динітротолуєн – 19,7%, доля інших чотирьох ізомерів – 4,7%.

***) Фільтрат 2- пропанолу зливають у спеціальну склянку.

Лабораторна робота № 3.6

СИНТЕЗ ДИНІТРОНАФТАЛЕНУ НІТРУВАННЯМ НАФТАЛЕНУ

Рівняння реакції:

Реактиви:

1. Нафтален 5,9 г (0,046 моль);

2. Нітратна кислота (56%, d= 1,345 г/см³) 9 мл;

3. Сульфатна кислота (94%, d= 1,84 г/см³) 15 мл.

Устаткування: див. рис. 3.2.

В тригорлу колбу об'ємом 100 мл, що занурена в баню з крижаною водою і обладнана мішалкою, зворотним холодильником та термометром вміщують 9 мл нітратної кислоти і додають при розмішуванні 10 мл сульфатної кислоти. Продовжуючи розмішування окремими порціями через звичайну лійку додають протягом півгодини 5,9 г нафталену, уникаючи підвищення температури вище 30 ^оС. Розмішують при температурі 30 ^оС ще 30 хвилин. Потім звичайну лійку замінюють на краплинну і по краплям за 30 хвилин додають 5 мл сульфатної кислоти. Температуру реакційної суміші підвищують нагріванням на водяній бані до 80 ^оС іі продовжують розмішування одну годину. Після охолодження до кімнатної температури реакційну суміш виливають в 100 мл води. Осад відокремлюють фільтруванням на фільтрі Шотта, ретельно промивають водою доки крапля фільтрату, яку наносять на універсальний індикаторний папірець, не буде мати нейтральне середовище.*) Висушений при 60 ^оС технічний продукт має приблизно такий склад: 1,5-динітронафтален 20%, 1,8-динітронафтален 53%, смоли 27%. Для вилучення смолистих домішок технічний продукт переносять в колбу об’ємом 100 мл, яка оснащена зворотним холодильником, додають 15 мл 2-пропанолу і нагрівають на киплячій водяній бані 10 хвилин. Після охолодження осад відфільтровують на фільтрі Шотта, промивають 5 мл 2-пропанолу і ретельно відсмоктують розчинник. Осад висушують при кімнатній температурі, визначають вихід суміші 1,5- і 1,8-динітронафталенів. Вимірюють температуру плавлення капілярним методом, порівнюють її з температурою плавлення 1-нітронафталену (за літературними даними т. пл. 57,8 ^оС) і переконуються в утворенні динітросполук **).

Примітки: *) Кислий фільтрат переносять в широкий стакан і обережно нейтралізують додаванням крейди або соди до призупинення виділення діоксиду Карбону.

**) 1,5-Динітронафтален може бути відокремлений від 1,8-динітронафталену розмішуванням суміші з 5 частинами концентрованої сульфатної кислоти при 95-100 ^оС. При цьому відбувається розчинення 1,8- динітронафталену. Осад 1,5-динітронафталену відокремлюють після охолодження суміші до 40 ^оС фільтруванням. За літературними даними чистий 1,5-динітронафтален має температуру плавлення 219 ^оС.

1,8-Динітронафтален виділяють виливанням сульфатного фільтрату у воду. За літературними даними чистий 1,8-динітронафтален має температуру плавлення 172 ^оС.