Изучение методов получения бензилового спирта

Изучение методов получения бензилового спирта.

                            Хугоева  Луиза Мовлат-Гириевна
	студентка Ингушского Государственного Университета
                                            кафедра Химии

Научный руководитель: Темирханов Багаудин Ахметович, кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры химии.

               

Аннотация: В данной статье рассмотрены  методы   получения   бензилового спирта тремя способами: 
- гидролиз бензилхлорида, полученного прямым хлорированием толуола
- гидролиз бензилхлорида, полученного хлометилированием бензола
- перекрёстная реакция Канниццаро
       А также идентификация полупродуктов и конечных   продуктов     различными физическими и химическим методами:
- температура плавления (твердые вещества)
- температура кипения (жидкости) 
-показатель преломления (жидкости)
- реакцией ацетилирования
В ходе работы было выявлено, что одним из основных способов получения бензилового спирта является гидролиз бензилхлорида. 

Ключевые слова: Бензиловый спирт, способ получения, гидролиз.

Цель работы: отработка различных способов получения первого представителя ароматических спиртов- бензилового спирта.

Введение
Бензиловый спирт-  простейший ароматический спирт, который относится к группе бензола. 
Бензиловый спирт обладает слабым приятным запахом. В виде сложных эфиров, имеющих приятный запах, встречается в растительных смолах и в эфирном масле жасмина (в виде эфира уксусной кислоты). Сложные эфиры бензилового спирта применяются в парфюмерной промышленности. Получают бензиловый спирт обычными методами синтеза спиртов жирного ряда.

Цель работы:

- отработка различных способов получения  первого представителя ароматических спиртов-  бензилового спирта.

Задачи:

- провести исследования по изучению различных способов получения бензилового спирта   

- выделить один из основных способов 










Способы получения бензилового спирта.

1. Бензиловый спирт через хлорирование толуола.
1.1. Хлористый бензил, хлорирование толуола в жидкой фазе.
 
   Реакцию ведут в круглодонной трехгорлой колбе емкостью 500 мл., снабженной термометром на 250?С, конец которого должен находиться на расстоянии 2 см от дна колбы, обратным холодильником и согнутой под прямым углом трубкой для ввода хлора, доходящей почти до дна колбы. Наружный конец этой трубки соединяют с двумя промывными склянками; первую из них соединяют непосредственно с источником хлора и заполняют до половины объема концентрированной серной кислотой, а вторую оставляют пустой; она служит предохранительной склянкой. Конец холодильника через хлоркальциевую трубку соединяют с двумя поглотительными склянками, одну из которых наполняют водой, а вторую- 10%-ным раствором едкого натра. Трубки промывных склянок должны находиться над уровнем жидкости, но не быть погружены в нее.
    В колбу помещают 46 г.  сухого толуола и несколько кусочков пористого фарфора. Поддерживая жидкость в состоянии легкого кипения, в нее вводят довольно сильный ток хлора. Температура кипения жидкости постепенно повышается и, когда достигает 156?С , хлорирование можно считать оконченным. Реакцию следует вести на солнечном свету или при освещении кварцевой лампой. Хорошие результаты получаются также при освещении электрической лампой на 200 ватт. Реакционную смесь переносят в колбу Клайзена и, при обычном давлении,  отгоняют непрореагировавший толуол, затем в вакууме перегоняют хлористый бензил, который собирают в виде фракции, с т. кип. 64-69?/12 мм рт. ст.  
После повторной перегонки продукт кипит при 63-65?/12 мм рт. ст. Выход – 45 г.  (70 % от теоретического, считая на взятый толуол).
Бензилхлорид- бесцветная жидкость , Т.кип. = 1400С, n20 =1,5390, водой легко гидролизуется.
   В остатке после перегонки находятся небольшие количества хлористого бензилидена и бензолтрихлорида.



1.2.  Гидролиз  бензилхлорида.


               
В двугорлую круглодонную колбу на 500 мл. помещают 42 г. бензилхлорида и каплям прибавляют 120 г. 15%-ного раствора соды с такой скоростью, чтобы смесь слабо кипела. Реакцию ведут до тех пор, пока в промывной склянке не прекратится выделение хлороводорода, что требует примерно 20-25 минут. Жидкость в колбе расслаивается. 
Верхний слой отделяю и в делительной воронке, водный слой промывают эфиром (2 порции по 20 мл.). эфирные вытяжки присоединяют к основной массе и отгоняют эфир на водяной бане. Бензиловый спирт и перегоняют, выбирая фракцию, кипящую в интервале 202-2100С.  Бензиловый спирт сушат прокаленным сульфатом натрия.
Выход 27 г. или 86% от теоретического.
Бензиловый спирт -бесцветная  жидкость с Т. кип. = 2060С,  n20 1, 5396 ,  плохо растворимая в воде, хорошо растворимая в этаноле, эфире


2. Бензиловый спирт через хлорметилирование.
2.1.  Синтез бензилхлорида  хлорметилированием  бензола.

 
Берут 100 г.  бензола,10 г.  параформа и 6 г.  измельченного ZnCI2, подогревают до 60? при постоянном перемешивании. Потом пропускают быстрый ток HCI в течении 20 мин. Бензилхлорид отделяют, промывают H2O,  нейтрализуют NaHCO3 , сушат CaCI2  и перегоняют. 
Получают  20 г .  (71%) бензилхлорида. 
Бензилхлорид- бесцветная жидкость , Т.кип. = 1400С, n20 =1,5390, водой легко гидролизуется.

2.2.  Гидролиз бензилхлорида.


               
В двугорлую круглодонную колбу на  250 мл. помещают 20 г. бензилхлорида и каплям прибавляют  50 г. 15%-ного раствора соды с такой скоростью, чтобы смесь слабо кипела. Реакцию ведут до тех пор, пока в промывной склянке не прекратится выделение хлороводорода, что требует примерно 20-25 минут. Жидкость в колбе расслаивается. Верхний слой отделяюи в делительной воронке, водный слой промывают эфиром (2 порции по 20 мл.). эфирные вытяжки присоединяют к основной массе и отгоняют эфир на водяной бане. Бензиловый спирт и перегоняют, выбирая фракцию, кипящую в интервале 202-2100С.  Бензиловый спирт сушат прокаленным сульфатом натрия
Выход 15 г. или 87% от теоретического.
Бензиловый спирт -бесцветная  жидкость с Т. кип. = 2060С,  n20 1, 5396 ,  плохо растворимая в воде, хорошо растворимая в этаноле, эфире.


3. Перекрестная реакция Канницаро.


 
   В двугорлую колбу на 500 мл., снабжённую мешалкой и обратным холодильником, помещают 19 мл. (20 г. ) бензальдегида, 50 мл. воды и 40 мл. формалина. При перемешивании добавляют 40 мл. 40%-ного раствора гидроксида натрия, температура при этом повышается до 70 ?С.  Затем реакционную массу оставляют стоять в течение 10 ч. 
Постепенно жидкость разделяется на два слоя. Верхний слой (бензиловый спирт) отделяют в делительной воронке. Непрореагировавший  бензальдегид удаляют с помощью гидросульфита натрия (2 г.). Смесь взбалтывают с водой, и после отстаивания водный слой отделяют от бензилового спирта. Последний сушат безводным сульфатом натрия и перегоняют, собирая фракцию с т. кип. 204-206 ?С.  
   Выход 13 г.  или 63,8% от теоретического.
Бензиловый спирт -бесцветная  жидкость с Т. кип. = 2060С,  n20 1, 5396 ,  плохо растворимая в воде, хорошо растворимая в этаноле, эфире.


   4. Идентификация органических соединений.
   4.1. Определение температуры плавления (кипения).
   Температура плавления вещества (Т.пл)определяют ее в приборе, состоящем из круглодонной колбы с теплоносителем (глицерин, вазелиновое или силиконовое масло) составляющим не более ? её объёма. В колбу вставляют пробирку, в которую, в свою очередь, вставлен термометр. К термометру прикрепляют резиновым колпачком капилляр с исследуемым веществом (столбик вещества находится на уровне ртутного шарика). 
Капилляр заполняют следующим образом: небольшое количество чистого вещества тщательно растирают стеклянной палочкой на часовом стекле. Затем берут стеклянный капилляр(внутренний диаметр 0,8 ? 1 мм, длина ?50 – 80 мм) запаянный с одного конца и открытым концом опускают в вещество. Чтобы вещество перемещалось на дно капилляра, капилляр бросают запаянным концом в стеклянную трубку длиной до 70см, поставленную вертикально на стол. Нагревают колбу со скоростью не более 1°С в минуту. При определении температуры плавления неизвестного вещества нагревание проводят быстрее (до 5– 7°С в мин.), а затем определение повторяют с более медленным нагреванием, особенно вблизи точки плавления. Началом плавления вещества считается момент размягчения вещества и переход его в жидкое состояние, а концом – образование прозрачной жидкости. Во время определения необходимо следить за веществом в капилляре и показаниями термометра. Если вещество чистое, оно плавится в пределах 0,5 – 1°С.         



      4.2. Определение температуры кипения.
      Температура кипения (Т.кип) вещества – температура, при которой давление пара вещества равно внешнему давлению. Используется тот же прибор, что и в предыдущей работе.
     Разница в том, что здесь к прибору присоединяют широкий капилляр (запаянный с одного конца) диаметром 3-4 мм и длинной 4-5 см, в который помещают несколько капель исследуемой жидкости. В этот капилляр помещают тонкий капилляр длиной 7-10 см, запаянный с верхнего конца. Широкий капилляр прикрепляют к термометру резиновым колечком.
При медленном нагревании из тонкого капилляра начинают выделяться пузырьки воздуха. Когда выделение пузырьков становится быстрым, нагревание прекращают, жидкость охлаждается и тогда отмечают температуру, при которой происходит внезапное прекращение выделения пузырьков. Это температура кипения.

   4.3. Рефрактометрия.
Показатель преломления (n) – это величина, постоянная для данного вещества, равная отношению синусов угла падения (?) света на поверхность раздела двух сред и угла преломления света (?). 
Обычно работают с дневным светом при длине волны, соответствующей желтой линии (Д-линии) натрия. Показатель преломления определяют в рефрактометре типа ИРФ – 454Б2М.
Работа на рефрактометре проводится по стандартной методике, изложенной в руководстве к прибору.

   5. Определение ОН группы первичного спирта методом      ацетилирования  Огга, Портера и Уиллица.
	В колбу с притертой пробкой вносят навеску пробы, содержащую 0,010-0,016 моль  спирта, и с помощью пипетки 10,00 мл смеси уксусного ангидрида и пиридина (1:3 по объёму). Пробку хорошо увлажняют пиридином и неплотно прикрывают колбу. Колбу ставят на водяную баню на 15 мин., затем прибавляют 10 мл. воды, ополаскивая стенки и вращая колбу, чтобы вода пришла в соприкосновение с реагентами. Через 2 мин. колбу охлаждают льдом или проточной водой, слегка приоткрывая пробку. 

Пробку и стенки колбы ополаскивают 10 мл. н-бутанола добавляют несколько капель индикатора (смесь 1 часть 0,1%-ного водного раствора крезолового красного и 3 части 0,1%-ного раствора тимолового синего) и титруют 0,5 н. раствором гидроксида натрия. Если проба содержит 0,001 моль гидроксила, рекомендуется использовать 0,1 н. раствор щелочи, несмотря на то, что конечная точка выражена менее резко чем с 0,5 н. раствором щелочи.
	Содержание гидроксильной группы ( в %) рассчитывают по формуле:
                  
                                             
                                      

где Vхол. и Vпр. –объем раствора NaOH, пошедший на титрование в холостом опыте и на титрование пробы соответственно, мл; N -нормальность раствора NaOH ; М-масса 1 моль ОН, г; g-навеска пробы.
















Выводы:
     Основными   результатами,  полученными  в  ходе   выполнения   данной      работы   являются   следующие:
      1. Сделан   литературный   обзор  по ароматическим спиртам, их способам получения.
      2.  Отработаны  методы   получения   бензилового спирта тремя способами: 
- гидролиз бензилхлорида, полученного прямым хлорированием толуола
- гидролиз бензилхлорида, полученного хлометилированием бензола
- перекрёстная реакция Канниццаро 
Было установлено, что одним из основных способов получения бензилового спирта является гидролиз бензилхлорида. 
     3. Полупродукты и конечный   продукт    идентифицированы различными физическими и химическим методами:
- температура плавления (твердые вещества)
- температура кипения (жидкости)
-показатель преломления (жидкости)
- реакцией ацетилирования













     Библиографический список:

1.	Химическая энциклопедия. Издательство “Большая Российская  Энциклопедия”. Издатель “ООО РГМ Мульти-медиа”. 2 СД.2003
2.	Курц А.Л., Реутов О. Бутина  “Химия в высшей школе. Органическая химия”. М. 2002
3.	Неницеску К.Д . “Органическая химия”, Т2, М. ИЛ.,1963
4.	Яроцкий С.В. “Общая органическая химия”, Т2,М.: Химия,1982
5.	З.Гауптман,  Ю. Грефе,  Х.Ремене. Органическая химия, М. Химия, 1979
6.	И. Губен  Методы органической химии т.III, выпуск 4, М., ОНТИ, 1935
7.	Физер Л., Физер М. “Органическая химия”, Т.2. Изд. Химия,1969
8.	Р.Моррисон, Р.Бойд Органическая химия, М.,Мир,1974
9.	А.М. Ким. Органическая химия. Сибирское университетское изд-во. Новосибирск,  2002 г.
10.	Агрономов А.Е. “Избранные главы органической химии”. М.: Химия.,1990
11.	Васильева Н.В. и др. “Органический синтез”, М.: Просвещение,1986
12.	Гитис С.С., Глаз А.И., Иванов А.В.. Практикум по органической химии. Органический синтез. М.: Высшая школа, 1991.
13.	Юрьев Ю.К., ЛевинаР.Я., Шабаров Ю.С. “Практические работы по органической химии”. Вып. IV. М.ИЛ. 1969
14.	Ласло П. “Логика органического синтеза”. Т.1.М. Мир.1998
15.	Грандберг И.И. “Органическая химия ”, 2 издание. М.: Высшая школа. 1980
16.	 Гаттерман Л. Виланд Г. Практические работы по органической химии. М., Л. ГНТИХим.литературы. 1948
17.	Смит В., Бочков А., Кейпл Р. “Органический синтез”. Пер. с англ. М.: Мир.2001
18.	Общий практикум по органической химии. М. Мир. 1965
19.	Хиккинботтом В.  “Реакции органических соединений”. М., 1939
20.	Титце Л., Айхер Т. “Препаративная органическая химия”, М. Мир, 1999



.......................